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1、测测控控技技术术与与仪仪器器专专业业综综 合合 课课 程程 设设 计计设设计计说说明明书书班班 级：级：学学 号：号：姓姓 名：名：指导教师：指导教师：电气工程学院2013 年年 1 月月 1 日日电气工程学院综合课程设计成绩评定表电气工程学院综合课程设计成绩评定表设 计 题 目小型污水处理厂监控系统设计姓 名班级答辩小组成员（职称）：说明书主要内容：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。污水处理系统中的曝气过程控制、数据通讯和监控管理是急需 解决的主要问题。中国污水处理自控系统相对落后，污水处理成本居高不下，污水厂 排放的处理过的污水的水
2、质不稳定，所以如何建立有效的自控系统，优化运行效果， 减少运行费用，具有重要意义。本文介绍了工厂污水处理的基本工艺和流程，并通过研究设计一套基于 PLC 控制的污水处理系统。文章首先介绍了基于 PLC 污水处理控制系统的工艺及相关流程，控制系统硬件结构及设计、工作原理以及设计 PLC 控制系统的基本原则和步骤，来说明PLC 在污水处理过程中的应用。先根据污水处理要求设计了设备的电器控制与自动控制线路，主要包括设备的启停、状态信号故障信号、和信号采集等，最后按照工艺要求设计 PLC 控制系统，其中包括 PLC 的选型、系统资源配置以及按照污水处理工艺编制PLC 程序。评定成绩：答辩小组组长： 年
3、 月 日目目 次次- I -目 次引 言.11 文献综述.21.1 本题目的意义和背景.21.2 其他人员的设计方案.21.3 常用工业污水处理工艺.32 总体设计方案.62.1 SBR 污水处理工艺的技术要求.62.2 SBR 废水处理系统动力设备.72.3 SBR 废水处理电气控制系统设计要求.72.4 主电路需要的仪表.83 具体实施方案.93.1.SBR 废水处理电气控制系统主电路如图 2 所示。.93.2.SBR 废水处理系统交流控制电路如图 3 所示。.103.3.SBR 废水处理系统控制流程如图 4 所示.113.4.SBR 废水处理系统 PLC 输入接口功能表.113.5SBR
4、 废水处理系统 PLC 输出接口功能表.123.6.SBR 废水处理系统元器件目录表.133.7 梯形图.14参考文献.18河北联合大学综合课程设计说明书河北联合大学综合课程设计说明书 引言引言- 1 -引 言水与人的生活息息相关，特别在现代社会生活及生产中人们对水的需求量与日俱增。然而，水资源是有限的。全国 500 多个城市缺水，其中多个严重缺水，北方地区缺水现象尤其严重，人均拥有淡水量仅有 240 吨。我国北方地区水资源的超采，己形成漏斗地势、水位下降、湖泊干涸、河水断流、生态恶化。淡水资源的短缺己经成为我国急需解决的问题。我国淡水资源不断减少，而且污染现象较为严重。目前全国城市污废水的处
5、理率（达排放标准的）仅有 10%左右，其余的污废水都直接排入河川、湖泊、海洋。严重的环境污染使有限的水资源日益减少、水质日益恶化，无疑是“雪上加霜”。据统计，由于水质污染，我国已有大约 3 亿人的饮水发生不安全现象，其中 1.9 亿人的饮水是超标水。气象学家预测，2100 年全球变暖加剧，地表将有 1/3 的面积变为沙漠，那时，干旱将威胁全球一半的大陆人类的生存。这些现象都是水污染产生的严重后果，因此污水处理项目的实施已经刻不容缓。考虑到有些偏僻的地区，建设污水管道的成本较大，为了避免将生活污水直接排放到河流中，造成水污染，可以建立自备小型污水处理厂，需要考虑到，处理量较小，排放事件不均匀等因
6、素，尽量节约成本，又能达到排出污水达到国家标准。利用 PLC等设备实现自动控制，又节约了人力成本。因此建立小型污水处理厂，很有必要。河北联合大学综合课程设计说明书河北联合大学综合课程设计说明书 1 文献综述文献综述- 2 -1 文献综述1.1 本题目的意义和背景我国对污水处理的研究，特别是自动化控制设备方面的研究远远落后于发达国家。前几年国家环境保护总局曾对我国55个城市的5000多套工业废水处理设施进行了大规模的调查。结果表明:运行效果良好的和比较好的只占24%，而建成后没能运行或处理能力达不到设计能力一半的设施竟占63.81321，可见我国的污水处理技术仍然处于较低的水平。此外，由于我国经
7、济发展水平还比较低、资金医乏、投资力度不足等诸多因素，导致目前发达国家大批水处理企业大举进军我国水处理市场。由此可见对于我国这样一个污染严重、资源短缺的国家，研制出一批能满足排放要求、处理效果好、运行费用低和国产化程度高、且具有先进自动控制系统的污水处理设备迫在眉睫。为了改变我国污水处理技术的这种现状，中央政府、有关决策职能部门和研究机构都倾注了较大的注意力，重视开展这方面的研究。2001年国家自然科学基金列出专项，支持开展污水处理厂自动控制系统的研究。本文的研究工作可以为污水处理厂的技术改造提供科学的方法和理论依据，也可以为污水处理设备制造厂开发和研制新产品，实现技术创新提供理论基础和研究方
8、法，对于提高我国污水处理设备的技术含量，提高污水处理厂的生产效率和降低能耗起到十分积极的作用。1.2 其他人员的设计方案前期的控制系统多采用继电器接触器控制系统，但随着电子技术的飞速发展，控制要求的不断提高，该类控制方法已不能满足现代工业污水处理系统的控制要求，因此已逐渐被淘汰，取而代之的是 DCS、现场总线控制、PLC 等控制方。（1）DCS 系统。DCS 是集散控制系统的简称，又称为分布式计算机控制系统，是由计算机技术、信号处理技术、测量控制技术、通信网络技术等相互渗透形成的。由计算机和现场终端组成，通过网络将现场控制站、检测站和操作站、控制站等连接起来，完成分散控制和集中操作、管理的功能
9、，主要是用于各类生产过程，可提高生产自动化水平和管理水平，其主要特点如下：采用分级分布式控制，减少了系统的信息传输量，使系统应用程序比较简单。实现了真正的分散控制，使系统的危险性分散，可靠性提高。扩展能力较强。软硬件资源丰富，可适应各种要求。实时性好，响应快。河北联合大学综合课程设计说明书河北联合大学综合课程设计说明书 1 文献综述文献综述- 3 -（2）现场总线控制系统。现场总线控制系统是由 DCS 和 PLC 发展而来的，是基于现场总线的自动控制系统。该系统按照公开、规范的通信协议在智能设备之间，以及智能设备与计算机之间进行数据传输和交换，从而实现控制与管理一体化的自动控制系统，其优点：可
10、以用计算机丰富的软件、硬件资源。响应快，实时性好。通信协议公开，不同产品可互连。（3）PLC 系统。PLC 是可编程逻辑控制器的简称，用它作为处理系统的控制器，实现控制系统的功能要求，也可利用计算机作为其上位机，通过网络连接 PLC，对生产过程进行实时监控，其特点如下：编程方便，开发周期短，维护容易。通用性强，使用方便。控制功能强。模块化结构，扩展能力强。1.3 常用工业污水处理工艺不同的工业污水处理对象，不同的工业污水处理环境，将需要有不同的工业污水处理工艺来处理。因此，在选择工业污水处理工艺的时候必需要认真考虑当地污水的情况，以及实际的工业污水处理的环境。工业污水处理的方法主要有物理、化学、物理化学，以及生物等几种。这些方法根据实际情况，可以单一使用，也可以针对不同的污水混合使用。目前，工业污水处理的方法一般以生物处理法为主，辅以物理处理法和化学处理法。常用的工业污水处理工艺有以下几种。（1）传统活性污泥法。传统活性污泥处理法是一种最古老的工业污水处理工艺，其工业污水处理的关键组成部分为沼气池与沉淀池，主要处理部分关系框图如图 2-1所示。图 2-1 传统活性污泥法工艺流程图污水中的有机物在曝气池停留的过程中，曝
