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1、基于PLC的净水控制系统设计【摘 要】 目前，我国大多数污水处理控制系统自动化水平不高、安全性低、管理不当，效率普遍低于世界标准。污水是破坏环境的一个最主要的因素，严重影响着我们的生活。所以建立既有效又经济的自控系统才是解决污水处理问题的关键。本设计采用西门子S7-200PLC控制旋转流管式微滤膜污水处理系统。其具有成本低，操作简单，高技术可行性等优点。本系统有两套净化处理装置,当一套处于净化状态时,二套处于备用状态。而当一套发生堵塞时进行一套反冲，同时二套开始净化。净化和反冲期间均有相应仪表对流量和压力进行检测和记录。实现了系统运行可靠、故障率低的功能。【关键词】PLC 微滤膜 污水处理【A
2、bstract】At present, Chinas most sewage treatment control system automation level is not high, safety, efficiency, low improper management generally lower than the world standard. Water damage to the environment is a major factor, a serious impact on our lives. so the establishment of effective and e
3、conomical automatic control system is the key to solving the problem of sewage treatment. This design uses the Siemens S7-200PLC control the rotation flow tubular membrane wastewater treatment system. It has many advantages such as low cost, simple operation, high technical feasibility, etc.The syst
4、em has two sets of purification device, when set in a clean state, the two sets in a standby state. When a blockage occurs when a kick at the same time two sets of starting clean. dring the purification and recoil have the appropriate instrumentation for flow and pressure signals were detected and r
5、ecorded. realize the system run reliably, low failure rate function. 【Keywords】PLC Configuration microfiltration sewage treatment目录 1.绪论21.1 净水控制系统的国内外现状分析21.2 论文研究的意义21.3 课题主要设计的内容32.净水控制系统的原理概述42.1 微滤膜技术42.1.1 概念42.1.2 微滤原理及操作工艺42.2 微滤膜净水控制系统的工作原理42.2.1 微滤膜净水控制系统的基本内容42.2.2 微滤膜净水控制系统的工作过程53. 净水控制系
6、统的方案设计与论证73.1 净水控制系统的控制要求73.2控制系统方案的确定74.系统总体硬件设计84.1 微滤膜净水控制系统的总体框图84.2 PLC控制系统的设计84.2.1 PLC及模块的选择84.2.2 PLC的I/O资源配置94.3 变频器的选择114.4 接触器选型124.5 热继电器的选择124.6外围电路的设计125.系统软件设计155.1 系统控制信号155.2 系统程序的主要部分155.3 PLC程序的编写185.4 程序的调试运行256.系统的组态监控设计296.1 组态王简介296.2 系统组态设计296.2.1 图形画面设计296.2.2 数据库创建306.2.3 动
7、画连接与命令语言326.2.4 组态调试与运行34结论37致谢语38引用文献391.绪论1.1 净水控制系统的国内外现状分析目前,国产化污水处理设备具有品种不全,结构不合理,技术水平比较低,产品质量不稳定的特点。我国自主生产的设备在很大程度上是依托国外相关设备的构造,再经过自我消化、研发和生产实践,逐步填补国内空白，并在此基础上不断发展壮大。目前在水污染治理技术上，我国已能提供下列工艺技术：传统活性污泥法技术、各种新型活性污泥工艺如：SBR法和氧化沟技术等、酸化水解好氧技术和多种类型的稳定塘技术等，这些污水治理技术已经在水体污染、改善水体环境方面发挥了突出的作用，标志着我国工业污水处理事业发展
8、到了一个崭新的阶段。不过,我国污水处理设备会在相当长的时内落后于其他国家,还有许多空白,很多设备还停留在仿制的水平上,对于其理论研究尚显不足。因而,国产化设备将会在未来相当长时间内在技术水平上处于劣势,特别是先进设备的技术保密与知识产权保护意识的加强,其竞争力将在未来市场中不断接受考验。国外的一些发达国家，如美国、日本、西欧等国，由于这些国家经济发达，并较早的实现了工业现代化。这些国家经济发展较早而且较快，环境问题特别是水资源污染的严重性也较早的体现出来，同时也得到了这些国家政府的重视，投入了大量的人力、物力进行水处理的研究。这些国家在研究水处理新理论和工艺的同时，也重视污水处理自控系统的研究
9、。这些国家先后投资研究高效型、智能型、集约型污水处理设备和自动化控制仪表。一些发达国家经过几十年的努力，污水处理率已经达到80%-90%，成功的解决了来自于城市和工业的水污染问题。至70年代末，美国投入了数千亿美元兴建了18000余座城市工业污水处理厂，英国、法国、德国更耗费了巨额资金兴建了7000至8000座城市工业污水处理厂。这些工业污水处理厂的投入对国家的水体污染改善起了关键的作用，也为人类治理水污染积累了丰富的经验。现在，这些国家的工业污水处理水平又有了进一步提高，兴建了一批具有脱氮除磷功效的设施，对水体质量改善和水环境保护起了重大的作用。1.2 论文研究的意义据监测，目前全国多数城市
10、地下水受到一定程度的点状和面状污染，且有逐年加重的趋势。日趋严重的水污泥不仅降低了水体的使用功能，进一步加剧了水资源短缺的矛盾，对我国正在实施的可持续发展战略带来了严重影响，而且还严重威胁到城市居民的饮水安全和人民群众的健康。现在的污水处理一般都采用传统的污水处理工艺，采用絮凝沉淀、砂滤系统，设计投加氯化铁药剂于A2/O系统终沉池配水井中，强化生物除磷，降低终沉池出水中磷的浓度。沉淀后出水经提升泵站至砂滤池，采用气水反冲洗滤池，过滤后水至清水池，加压后进入回用水管网。传统的污水处理系统中，采用沉淀池进行污水凝沉淀，它不能形成颗粒凝聚的良好的条件，不能生成团粒型絮凝体，使得固液分离效率很低。本系
11、统采用效率较高，效果较好的膜微滤污水处理工艺。微滤膜可以截留水中大部分悬浮物、 胶体和细菌，其出水水质好，装置简单紧凑，处理水中不添加混凝剂 ，因此无化学污泥产生。达到了无污染，无伤害，固液分离效率高的目的。1.3 课题主要设计的内容本课题设计并完成了污水的净化目的。采用西门子S7-200PLC控制技术，控制净水系统的净化过程和反冲过程，并记录了处理过程的流量和压力。本文主要由以下内容组成：（1） 了解污水处理的工艺方法，主要介绍旋转流管式微滤膜污水处理的原理和工艺流程。（2） 介绍了PLC的基本结构和工作原理，并对净水控制系统进行设计分析。（3） 具体分析设计净水控制系统的硬件系统。主要介绍
12、PLC的I/O资源配置以及外围电路的设计。（4） 具体分析设计净水控制系统的软件系统。对程序设计作了全面的分析以及调试。（5） 通过组态王对净水控制系统进行模拟仿真。2.净水控制系统的原理概述2.1 微滤膜技术2.1.1 概念 微滤膜分离技术是以静压差为推动力,利用筛网状过滤介质膜的“筛分”作用进行分离的膜过程。它主要用于从气相和液相悬浮液中截留微粒、细菌及其它污染物，以达到净化、分离和浓缩等目的。实施微孔过滤的膜称为微滤膜。微滤膜是均匀的多孔薄膜，孔隙率一般在70%-80%，所以过滤精度高，速率快。微滤是所有膜过程中应用最普遍、销售额最大的一项技术。工业上，微滤主要用于将大于0.1um的粒子
13、与溶液分开的场合，它的最大市场是制药行业的除菌过滤和电子工业用高纯水的制备。其最新的应用领域是生物技术和生物医学领域技术。微滤膜可以截留水中大部分悬浮物、胶体和细菌， 其优点包括： 出水水质好且稳定； 处理装置紧凑 ；可以去除细菌等微生物，出水可以不用再经消毒处理；处理水中可以不添加混凝剂，因此无化学污泥产生；系统中需要处理的污泥量大大降低,在某些情况下，可以省去建造二沉池；处理规模较小的系统其成本比一般处理工艺低。2.1.2 微滤原理及操作工艺 膜分离的基本工艺原理是较为简单的。在过滤过程中料液通过泵的加压，料液以一定流速沿着滤膜的表面流过，大于膜截留分子量的物质分子不透过膜流回料罐，小于膜
14、截留分子量的物质或分子透过膜，形成透析液。故膜系统都有两个出口，一是回流液（浓缩液）出口，另一是透析液出口。其基本原理属于筛网状过滤，在静压差作用下，小于膜孔的粒子通过滤膜，大于膜孔的粒子则被截留到膜表面，使大小不同的组分得以分离，操作压力为0.7-7kPa。除此以外，还有膜表面层的吸附截留和架桥截留，以及膜内部的网络中截留。微滤有两种操作工艺：一种死端过滤、一种错流过滤。在死端过滤时，溶剂和小于膜孔的溶质在压力驱动下透过膜，截留大于膜孔的颗粒，通常堆积在膜表面上。死端过滤只需克服膜阻力的能量，在许多场合下，实验室的真空泵或增压泵就可提供足够的能量使微滤的流速达到要求。但随着操作时间的增加，在
15、膜面上堆积的颗粒越来越多，过滤阻力越来越大，膜的渗透速率将下降。所以死端过滤是间隙式的，必须周期性地停下来清洗膜表面的污染层或更换膜。第二种操作工艺是错流工艺，在泵的推动下料液平行于膜面运动，与死端过滤不同的是料液流经膜面时产生的剪切力把膜面上滞留的颗粒带走，从而使污染层保持在一个较薄的水平。2.2 微滤膜净水控制系统的工作原理2.2.1 微滤膜净水控制系统的基本内容旋转流管式膜微滤装置在城市污水处理厂中被广泛应用，而且应用的效果很明显，处理的污水净化程度比其他装置净化程度高，该装置在运行压力为 0.12 0.15MPa ,反冲洗间隔为 1 8min时 ,吨水能耗仅为 0.45kWh。此时对COD、浊度有较高的去除率 ,分别为 75 .71 %和 94 .49% ,对氨氮也有一定的去除效果 ,去除率为 40.26%；处理后出水COD、氨氮、浊度均很明显优于其他装置。该装置的优点是成本低、操作简单,用于污水处理回用具有较高技术经济可行性。2.2.2 微滤膜净水控制系统的工作过程本设计的污水处理采用旋
