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1、南 京 理 工 大 学 毕业设计说明书(论文)作作 者者:黄钰辰学学 号：号：20090136教教学学点点 :专专 业业:机电工程一体化题题 目目:基于 PLC 的污水处理系统指导者：指导者： 评阅者：评阅者： 2011 年 5 月史德林黄钰辰 基于 PLC 的污水处理系统毕业设计（论文）南 京 理 工 大 学毕业设计（论文）评语学生姓名： 班级、学号： 题 目： 综合成绩： 指导者评语：指导者(签字)： 年 月 日黄钰辰 基于 PLC 的污水处理系统毕业设计（论文） 毕业设计（论文）评语评阅者评语：评阅者(签字)： 年 月 日答辩委员会（小组）评语：答辩委员会（小组）负责人(签字)： 年 月
2、 日黄钰辰 基于 PLC 的污水处理系统毕业设计（论文） 毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文）中中文文摘摘要要基于基于 PLCPLC 的污水处理系统的污水处理系统摘摘 要要随着现代生产工艺的飞速发展，现场对传动设备的快速性、连续性、系统性的要求越来越高。本系统主要介绍了污水处理工艺流程，PLC 在城市污水处理中的具体应用以及计算机监控系统数据采集的方法。系统运用 SIEMENS S7-400 PLC 作为控制核心，各级监控系统通过工业以太网相互连接，通过此设计提高了污水处理厂的运行管理水平。本系统结合某污水处理厂自动化控制系统的实际运行情况，设计并改造了污水处理厂的设备组成、自动化控制方式
3、和各工作站的功能、网络构成等。通过生产实践证明，该系统不仅具有较强的并行协调处理能力，而且具有高可靠性、灵活性和可扩展性，以及高速处理能力等优点。充分证明自动化控制系统对提高生产效率、无人值守或少人值守、提高安全性具有良好效果。关键词: 污水处理；自动化控制系统；PLC；硬件配置；软件设计 黄钰辰 基于 PLC 的污水处理系统毕业设计（论文） 毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文）外外文文摘摘要要SewageSewage treatmenttreatment systemsystem basedbased onon PLCPLCAbstractAbstractWith the rapid d
4、evelopment of modern manufacturing technique, the spot is stricter requirements with rapidity, continuity and systematicness of system. The paper introduces PLC application in the project of treatment urban wastewater, in which S7400 series is applied and introduces the method of urban wastewater tr
5、eatment. The paper also introduces the method of receiving date in the supervisory system plant the programmable controller has already become most important, most reliable and using the most extensive industrial control microcomputer of occasion now. In order to improve the operation management lev
6、el of the sewage treatment plant, the supervisory system uses the S7-400PLC to constitute core of the system and is composed of each unit of the control system according to certain topological structure. According to the running situation of the benevolence and automatic control system of sewage tre
7、atment plant, recommend structures of the sewage treatment equipment, automatic control method and the function and application of every PLC work station in sewage disposal and summarize the good result of the automatic control system how promoting production efficiency and security and reducing the
8、 on-the-spot attendant.黄钰辰 基于 PLC 的污水处理系统毕业设计（论文） KeyKey WordsWords：Sewage treatment; Automation control system; PLC; Hardware disposition; Software design 黄钰辰 基于 PLC 的污水处理系统毕业设计（论文） 1目目 录录第一章 引言1 1.1 当今国内外污水处理系统的发展状况 2 1.1.1 国外污水处理系统的发展状况2 1.1.2 国内污水处理系统的发展状况3 1.2 污水水源及其杂用水水质 41.2.1 污水水源 .4 1.2.2 污
9、水水质 .4 1.3 选取本课题的目的和意义 4 第二章 污水处理的主要内容及工艺流程5 2.1 污水处理主要内容.5 2.2 污水处理工艺技术的现状和发展.5 2.3 污水处理工艺流程.6 第三章 污水处理系统中 PLC 的设计8 3.1 PLC 的简介.8 3.2 PLC 构成的控制系统.9 3.3PLC 控制系统的设计分析.12 3.3.1 PLC 的结构 .12 3.3.2 PLC 的工作原理 .14 3.3.3 PLC 控制系统设计原则的设计步骤 .153.4 污水处理 PLC 控制系统的设计与分析17 3.4.1 污水处理的过程.17 3.4.2 污水处理控制流程.18 3.4.3
10、 上位监控管理机.19 3.5 控制软件19 3.6 控制方式20 第四章 监控及实施设计方案.22 4.1 硬件部分的设计22 4.1.1 PLC 的选择 .22 4.1.2 I/O 分配表 .22 4.1.3 硬件电路接线图.23 4.2 软件部分的设计234.2.1 程序的流程图.23 4.2.2 梯形图程序.24 4.3 组态软件对现场监控的实现29 4.3.1 组态王 6.53 的特点29 4.3.2 S7-200 系列 PLC 的网络通信协议 30 4.3.3 数据采集的实现.31 4.3.4 污水处理控制系统监控程序.32 总结与展望.33 致谢.34 参考文献.351第一章第一
11、章 引言引言近几年，随着工业迅速发展，城市人口逐渐增加，人民生活水平逐渐提高以及近期世界经济的高速发展，各种用水量亦随之增长。但是大自然赋予人类的这部分资源是有限的，而这有限的资源还在不断地受到人类肆意开采及污染。这就使得水资源供需矛盾愈来愈突出，愈来愈明显。对生活污水进行处理主要有两种形式：一种是周围有城市污水厂管网的，生活污水进入城市污水厂管网，由城市污水厂进行处理；另一种是无法进入城市管网的生活污水就地建设污水处理设施，处理后达标排放或进一步处理达到中水回用的目的。本文主要讨论前一种形式。我国是一个水资源匮乏的国家，而且时空分布上极不均匀，许多地区和城市严重缺水。与此同时，在我国大部分城
12、市和地区，本已极为有限的水资源还受到水质恶化和水生态系统破坏的严重威胁。由于 80%以上的污水未经有效处理就直接投进水域，已造成我国 1/3 以上的河段受到污染，90%以上的城市水域严重污染，近 50%的重点城镇水源不符合饮用水标准。尤其伴随着城市化和工业化进程的加速，需水量和污染物排放量迅速增长，水危机不仅会长期存在，而且有迅速加剧的趋势。水资源短缺和水环境污染造成的水危机已经成为我国社会经济发展的重要制约因素。国内外水环境恢复与再生的实践表明，污水深度处理与再利用是通向健康水循环的桥梁，推进污水深度处理和普及再生水，利用人类与自然兼容协调，创造良好水环境，促进人类可持续发展的重要举措。随着
13、全球水资源供应的紧张和对自动化要求的增加，我国的污水处理厂必然是向着高度自动化和无人职守的方向发展。目前，PLC 在其稳定性和高度自动化程度的不断加强，使 PLC 成为在城市污水处理自动化方面的首选。21.11.1 当今国内外污水处理系统的发展状况当今国内外污水处理系统的发展状况1.1.1 国外污水处理系统的发展状况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
14、时，也重视污水处理自控系统的研究。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。一些发达国家经过十几年的努力，污水处理率几经达到了 80%90%，成功地解决了来自于城市和工业的点源污染问题。同时一些国家开始重视污水的回用，如以色列的污水回用率达到了 90%。由于控制技术、网络通信技术以及现场总线技术的飞速发展，国外的污水厂很早便实现了污水厂的网络控制，如 DCS、FCS 系统。同时国外较早的将SCADA 技术引入到了给水排水工程中，并取得了良好的经济效益和社会效益。国外同时注重水处理中 PLC 的开发，相继研制出了一些智能、稳定、小巧的控制单元，如 AB 公司的 SL
15、C 系列、Siemens 的 S7 系列、Schneider 的 TSX Quantum 系列；同时国外也很重视在线仪表的研制，如德国 E+H 公司，美国的哈希公司相继研制了溶解氧 DO(Dissolved Oxygen)、化学需氧量 COD(Chemical Oxygen Demand)分析仪。国外污水处理自控系统主要存在以下几个特点：(1) 采用集散控制系统 DCS 和现场总线控制系统 FCS。按照厂区的自身情况和工艺段来划分若干个控制站，站与站之间可以平级关系也可以是上下级关系，站与站之间一般独立运行。设立中控室，中控室有操作员和工程师站，负责全厂的数据管理与记录、报表等工作。(2) 采用在线监测的水质分析仪表，对全厂的水质实行实时监测，并由上位机记录下来，提高了测量精度。(3) 生产过程中不同程度上采用了智能控制，可以根据水质和水源的变化自动地调整相应的控制方式。(4) 大量采用遥测、遥控设备，并开始有效地利用社会信息资源，如电话网络、移动电话网络、国际互联网、气象信息等。31.1.2 国内污水处理系统的发展状况解放初期由于工农业生产刚刚起步，当时的污水污染程度很低，且提倡利用污水进行农业灌溉，特别是北方缺水地区将污水灌溉利用作为经验进行推广，如著名的沈抚灌
