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1、重庆工贸职业技术学院毕业论文学生毕业论文(设计)PLC的污水泵站远程监控系统论述教学系(部)： 机 电 工 程 系 专业.年级： 发电厂及电力系统学 号： 学生姓名： 成 绩： 指导教师： 年 月 日摘要污水泵站作为管理工程和市政建设的主要设施，担负着城市污水提升的重要任务。本文对污水泵站的工作原理、工艺流程、远程监控系统的功能及分布进行了论述，选择了集散控制系统（DCS）作为污水泵站控制系统。本系统根据上位机的指令控制泵站的运行，形成本地的数据采集系统。根据给定的调水量，自动调整泵运行的数量和工作的时间，使系统到达控制要求。地理上污水泵站分散，通过远程监控系统达到集中数据处理、监控，最终实现
2、泵站无人值守状态。关键词：污水泵站 远程监控 PLC重庆科技学院本科生毕业设计 目录7重庆工贸职业技术学院毕业论文1 绪 论1.1 论述的意义水是生命之源，是人类进步和社会发展的重要物质。水资源是生态环境里最活跃，影响最为广泛的资源之一，是农业、畜牧业、副业生产不可替代的重要资源。而全球人口迅速增长，人民生活水平日益提高，城市建设和工农业生产不断发展的形势下，水资源在世界各地作为一个宝贵的资源来论述、开发、利用和保护，以便合理、长期满足社会各方面的用水需求，并促进社会经济的可持续发展和人类生活水平不断提高。目前，我国的污水处理率还不高，大量的工业废水和生活污水直接排入湖泊、河流中，造成水资源的
3、严重污染，已经达到了非治理不可的程度。污水泵站的联网优化调度系统和自动控制的投入使用，提高了处理效率，降低了污水处理的成本，是普及污水处理的重要因素。现在社会，水资源日益稀缺，供需失衡这一矛盾突出，水体污染严重，使得这种矛盾更加突出，所以迫切需要解决这一问题。污水处理是必不可少的水资源保护和水污染防治组成部分和有效的手段2。积极发展污水处理技术和水污染控制设施（大力兴建污水处理厂），是目前我国“节能减排”的国家政策的一个重要组成部分。我国的水资源匮乏、水资源短缺部分原因是降水的不平衡造成的。此外，特别重要的是未经处理的污水直接排入水体，造成水的污染，这不仅加重了水源的污染，使其水质更进一步地恶
4、化，并且使水源水体部分地丧失了它的功能。在过去，中国的经济增长主要是粗放型的，消耗了大量的资源。传统模式粗放经营的特点是投入大、产出小、排污量大，这样不仅严重损害了环境，从长远看来经济发展也难以为继。随着社会的快速发展和人类物质生活水平的提高，往往使水短缺和水污染问题更加突出，现代生产和生活对水质的要求不断增加，所以水处理技术成为现代科学的重要前沿技术领域。于此同时，废水回收再利用，作为第二水源，也具有十分重要的意义。因此，我们对基于PLC的污水泵站远程监控系统做了论述。可编程逻辑控制器（PLC）以其优良的抗干扰性、可靠性，以及方便灵活的编程应用于广泛的工业控制和自动化领域3。国内供水和排水行
5、业对自动控制技术的需求不断增长，使得PLC为越来越广泛地应用于给排水行业，以实现对工艺流程的全面监控。2 污水泵站远程监控系统2.1 污水提升泵站结构2.1.1污水泵站系统工作原理污水泵站的作用是将上游来的水提升到污水处理厂所需要的高度来实现重力的自流。泵站一般由格栅间、集水池、水泵与泵房组成。城市污水处理厂泵站的形式多种多样，被按照不同的条件与采用的水泵种类分为湿式泵房与干式泵房，圆形泵房与矩形泵房，自灌式与非自灌式泵房，地下式与半地下式，和集水池合建式与分建式等。对于分流制污水泵站，集水池容积不应小于最大的一台水泵五分钟的抽升量，合流泵站的集水池可以相对小一些，可以根据截留倍数、雨污的比例
6、等等具体的情况来计算确定。此外，集水池的布置应该充分地考虑清洁维护的方便，如设出泥孔、吊物孔和爬梯等。封闭式集水池应在距离最大的两点设通风孔，使空气形成最大程度的对流。在通风最不利点应设有毒气体检测孔。污水泵站就是设置在城市的污水管网系统中，用来抽升各种污水的泵站。它主要用于提升污水的高程，原因是污水管道不像给水管道（自来水管道），它本身是没有压力的，只有靠污水自身的重力自流。由于城市截污网管收集的污水面积十分广泛，并且离污水处理厂的距离较远，不可能深埋管道，所以需要设置污水泵站，来提升污水的高程。2.1.2 污水泵站工艺流程污水通过进水口流到进水闸门，进水闸门根据格栅间液位自动调节闸门开度控
7、制进水量，让液位保持在正常范围值以内。格栅机在时间间隔或者前后的液位差达到了设定值以后，自动启动并打捞污水中的垃圾。格栅机与皮带机联动。初步除污以后，污水再经过排砂泵、刮砂机、砂水分离器等等除砂的设备处理后流入污水集水池。提升泵通过集水池液位控制自动运行。污水通过水泵提升后，污水经出水总管流向下一级的泵站或者直接送到污水处理厂。格栅间包括进水渠道、进水启闭机、格栅机、排砂泵、液位差计、出水启闭机。格栅机是用来过滤掉较大的废弃物，如棍棒、塑料袋等。超声波液位差计用来监视格栅间的液位情况。污水集水池包括液位计、排污泵，集水池可以调节来水量和抽水量的不平衡，可以避免潜水泵启停频繁，根据集水池内安装的
8、超声波液位计，可以控制和调节启动污水泵的数量和时间。在出水总管上还相应安装有总管压力计和总管流量计。污水处理厂污水泵站采用的水泵种类也是多种多样的，但以离心泵为主。按照安装方式分干式泵和潜水泵，干式泵又有立式泵和卧式泵；按照泵本身的结构分，又有轴流泵，混流泵和涡流泵等种类；有的处理厂还采用螺旋泵。这主要取决于处理厂的规模、要求的扬程等具体情况。2.1.3 污水潜水泵工作原理在污水泵站一般使用的是污水潜水泵，潜水泵的工作原理：污水泵是利用叶轮的旋转，使水产生离心力来工作的，启动前泵壳和吸水管内应充满水，启动后叶轮飞速旋转，水在离心力的作用下，被甩向泵壳内高压区压入管路。同时水泵叶轮入口处，由于水
9、被甩出而形成真空，水在大气压力作用下被吸进叶轮8。叶轮不停地旋转，不断地被甩出并吸入，形成了离心泵的连续供水。潜污泵主要用于城市生活污水与输送工业废水，它最大的优点是可排长纤维的杂质和纸浆。（因此也称为“无堵塞排污潜水泵”）。广泛地应用于污水泵站、雨水池、污水处理厂和防洪排灌等处。潜水泵的性能参数有：扬程、流程、轴功率、转速、有效功率、效率、比转速和允许吸上真空高度。 2.2污水泵站远程监控系统2.2.1 监控系统的功能 因为各个污水泵站距离较远、分布零散，而且人工控制的成本大、故障率高、反应不及时。各个子泵站内利用水位开关或者是液位仪来监测水位的高度，将所测得的数据传送给PLC控制模块。通过
10、PLC判断、控制、比较实际的水位与设定的水位，来控制水泵的运行。并且利用传感器来监测水泵工作时的电流值，如果测得的电流值超过了电机额定电流的1.2倍，则认为电机过载发生故障，系统发出报警。PLC根据泵站的运行情况不断地发出新指令来确保泵站的整体运转，水泵运转中液位仪不断地将新的数据值反馈给PLC，如果水位高度达到了设定的容许范围内时，PLC发出停止的指令，水泵停止运转。2.2.2监控系统的选择集散控制系统（Distributed Control System） DCS，也叫分布式控制系统，采用分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调的方法，把系统从上到下分为分散过程控制级、集中操作监控
11、级、综合信息管理级，形成分级分布式控制。污水泵站的管理控制中按照分级分散原则组成，地理位置上纵向分为若干级，而每一级又可在横向上分为若干子系统，每个污水工作泵站是一个独立的子系统自动控制单元，它可以独立执行整个自动控制系统总任务中的一项任务。并且各污水泵站子系统可以独立工作，并行联系，利用系统的通信网络进行数据传输、交换。共同完成系统下达的任务指令，共享系统的可利用资源，使自动控制系统形成一个完整的体系。因此，污水泵站控制系统选择集散控制系统正是鉴于系统本身的特点：高可靠性由于DCS在每台计算机上分散实现系统的控制功能，系统结构采用容错设计。因此，在一台计算机上发生故障不会造成系统其它功能的损
12、失。此外，由于系统中各个计算机的任务相对单一，需要实现一个特定的结构和软件的功能，可以使用专用的计算机，从而使每台计算机系统的可靠性也得到了改善。DCS的可靠性高还体现在冗余技术、抗干扰措施、系统的结构、自诊断功能与高性能的元件。开放性DCS采用模块化、标准化、系列化和开放化的设计，系统的每台计算机使用局域网双向通行，实现信息传输，当需要扩展和改变系统的功能时，可以将新增的计算机方便地连入系统中的通信网络或者从网络中移除，几乎不影响其它计算机的工作。DCS为用户提供了丰富的功能软件，用户可以按自己所需功能选用，大大降低了用户的开发工作。软件功能包括操作显示的软件包、报表打印的软件包与控制的软件
13、包等等，而且还提供了至少一种的过程控制语言，以便用户开发更高级的应用软件。由于各个泵站的控制系统采用了统一设计、同一硬件的集散控制系统构成，使各个子控制系统之间的硬接线变成了软接线，提供了系统的安全可靠性。避免了各子泵站之间的信号连锁、控制、工作状态都通过硬件接口通道传到了各系统的模式，提高了系统的兼容性，还避免了功能的重复。这样提高了污水泵站的运行效益、管理的效率，并且减少了用品的损耗，降低了人力资源的成本。同时，实现了污水泵站的综合调度，随时监控设备的运行状态，发现故障隐患，及时报警，不仅提高了工作效率，还降低了设备故障率、降低了运行的成本、提高了处理的能力。在实际应用中，污水泵站应用集散
14、控制系统，实现了安全、高效的生产，把现代自动化控制策略完美地结合到了实际生产过程中，将生产过程中的实时数据反馈给中央控制信息管理系统，全面优化了生产过程和自动化控制。3、 PLC控制系统软件3.1 PLC基本工作原理PLC运行时，需要进行大量的操作，这迫使PLC中的CPU只能根据分时操作的原理，按一定的顺序，每一时刻执行一个操作。这种分时操作的方式，称为CPU的循环扫描工作方式。当PLC运行时，在经过初始化后，即进入扫描工作方式，且周而复始地重复进行，因此，PLC的这种工作方式又称为循环扫描工作方式。PLC一次扫描的过程，包括内部处理、通信服务、输入采样、程序处理、输出刷新共五个阶段，其所需要
15、的时间称为扫描周期。显然，PLC的扫描周期应与用户程序的长短和该PLC的扫描速度紧密相关。PLC在进入循环扫描前的初始化，主要是将所有内部继电器复位，输入、输出暂存器清零，定时器预置，识别扩展单元等。以保证他们那在进入循环扫描后能安全正确无误地工作。进入循环扫描后，在内部处理阶段，PLC自行诊断内部硬件是否正常，并把CPU内部设置的监视定时器自动复位等。PLC在自诊断中，一旦发现故障，PLC将立即停止扫描，显示故障情况。 在通信服务阶段，PLC与上、下位机通信，与其它带微处理器的智能装置通信，根据并接受优先级别来处理它们的中断请求，响应编程器输入的命令，更新编程器显示的内容等等。当PLC处于停止(STOP)状态时，PLC只循环完成内部处理和通信服务两个阶段的工作。当PLC处于运行（RUN）状态时，则循环完成内部处理、通信服务、输入采样、程序处理、输出刷新五个阶段的工作。循环扫描的工作方式，既简单直观，又便于用户程序的设计，且为PLC的可靠运行提供了保障。这种工作方式，使PLC一旦扫描到用户程序某一指令，经过处理后，其处理结果可以立即被用户
