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1、摘 要本论文主要研究污水处理系统的PLC控制系统，随着城市的快速发展，环境问题显得日益重要。污水是破坏环境的一个重要因素，目前中国污水处理自控系统相对落后，污水处理成本居高不下，污水站排放的处理过的污水的水质不稳定，所以如何建立有效的自控系统，优化运行效果，具有重要的意义。文章首先介绍了PLC控制系统的硬件结构、工作原理以及设计PLC控制系统的基本原则和步骤。然后以SBR污水处理工艺为例，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气控制与自动控制线路，主要包括设备的启停、状态信号等。最后按照工艺要求设计PLC控制系统，包括PLC的选型、系统资源配置以及按照污水处工艺编
2、制PLC程序等。 建立高度自动化污水处理站，不仅可以加强整个系统的可靠性、准确性，还可以减少劳动强度，降低处理成本和节约能源。污水处理站自动控制系统的建设将降低生产和维护成本，减轻生产及维护工人的劳动强度，并为生产工艺进一步改进提供方便，具有很好的经济效益和社会效益。关键词：污水处理； PLC；硬件配置；软件设计AbstractMy main research is the PLC control system of sewage treatment. With the rapid development of cities, the environment becomes more and
3、more important. Wastewater is one of the major factor of pollute the environment. The automatic controlling system of wastewater treatment is not very advanced in China. The water qualities of the treated wastewater are unstable. So how to solve the problems is very meaningful to our country.This pa
4、per introduced the hardware structure, work principle of PLC control the system and design PLC control systems basic principle and step, then with the SBR wastewater treatment craft for example to illustrate the PLC in the application in the wastewater treatment process. Designed the electricity con
5、trol of equipments and automatically control circuit according to the sewage treatment requirements, mainly include the start and stop of equipments, the state of the signal and so on. Finally design PLC control system according to the technological requirements, include the PLC type selection, the
6、allocation of system resources and draw up PLC procedure according to the wastewater treatment craft.Establish a highly automated of sewage treatment plant, not only may strengthen the systems reliability but also may reduce the labor intensity and reduce processing costs and save energy. The establ
7、ishment of sewage treatment plants automatic control system will reduce the production and maintenance costs, also can reduce production and maintenance workers in the labor intensity.Key words: sewage treatment; PLC; Hardware disposition; Software design目录不要删除行尾的分节符，此行不会被打印摘 要IAbstractII第1章 绪论51.1
8、课题背景51.2 课题目的和意义51.3 国内外发展现状61.4 本文研究的主要内容7第2章 污水处理系统工艺流程82.1 SBR的结构及工作原理82.2 PLC控制系统设计原则与步骤92.3 污水处理工艺过程阐述102.4 PLC与MCGS组态软件的通信112.5 本章小结13第3章 电气控制系统方案的选择及硬件设计143.1 PLC的工作原理143.1.1 循环扫描技术143.1.2 PLC的输入/输出响应时间153.2 SBR污水处理电气控制系统设计要求153.3 SBR污水处理电气控制系统的总体设计163.3.1 设计过程163.3.2 控制系统方案设计173.3.3 SBR污水处理电
9、气控制系统硬件电路设计173.4 本章小结25第4章 污水处理系统的软件设计264.1 污水处理系统软件设计的总体概述264.2 污水处理各个子程序的设计264.2.1 粗、细格栅除污机控制子程序的设计264.2.2 进水阀门控制子程序的设计284.2.3 空气阀门、潜水搅拌机、回流污泥泵控制子程序的设计294.2.4 滗水器控制子程序的设计304.3 本章小结31第5章 MCGS组态软件在本系统中的应用325.1 对上位机监控软件的要求325.2 上位机设计325.2.1 定义数据对象335.2.2 主画面的设计355.2.3 实时报警385.2.4 设备与变量连接395.3 程序调试运行及
10、安全机制405.4 本章小结41结 论42致 谢43参考文献44第1章 绪论1.1 课题背景地球虽然有70.8的面积为水所覆盖，但淡水资源却极其有限，人类真正能够利用的是江河湖泊以及地下水中的一部分，仅占地球总水量的0.26，而且分布不均。全世界每天约有200吨垃圾倒进河流、湖泊和小溪，每升废水会污染8升淡水。世界上许多国家正面临水资源危机： 12亿人用水短缺，30亿人缺乏用水卫生设施1。中国污水处理行业概况:(1) 中国水资源人均占有量少，空间分布不平衡。随着中国城市化、工业化的加速，水资源的需求缺口也日益增大。在这样的背景下，污水处理行业成为新兴产业，目前与自来水生产、供水、排水、中水回用
11、行业处于同等重要地位。(2) 虽然由于国家和各级政府对环境保护重视程度的不断提高，中国污水处理行业正在快速增长，污水处理总量逐年增加，城镇污水处理率不断提高。但目前中国污水处理行业仍处于发展的初级阶段。(3) 一方面，中国目前的污水处理能力尚跟不上用水规模的迅速扩张，管网、污泥处理等配套设施建设严重滞后。另一方面，中国的污水处理率与发达国家相比，还存在着明显的差距，且处理设施的负荷率低。(4) 因此中国应完善污水处理的政策法规，建立监管体制，创建合理的污水处理收费体系，扶植国内环保产业发展，推进污水处理行业的产业化和市场化。污水处理行业是一个朝阳产业，发展前景十分广阔。中国污水处理行业由此迎来
12、高速发展期2。1.2 课题目的和意义世界上任何国家的经济发展，都会推进社会进步、促进工农业生产能力，使人民的生活得到进一步改善，尤其在工业革命之后，各国经济飞速发展，全球大量的不可再生资源（例如石油）被利用。如果这些污水无净化排出必定会给周围环境造成很大的污染，而且我国是一个严重缺水的国家，已经被联合国列为世界上13个缺水国家之一。目前我国约300个城市缺水，其中严重缺水城市有50个，据中国经济信息网分析统计，全国按目前正常需要，年缺水总量约为300亿400亿立方米，因缺水造成的经济损失达2300亿元，超过洪涝灾害。水资源的匮乏和水资源的污染已经严重的影响了人民的日常生活，严重的影响了全国的经
13、济建设和发展。特别是我国北方城市，如北京、天津、沈阳等城市水资源更为短缺。在这种情况下，污水更加不能随便外排，而是要净化之后合理利用。我国污水处理的电耗为0.365kWh/m3、日本为0.304 kWh/m3、美国为0.243kWh/m3，因此建设符合我国具体情况的污水厂自动控制系统对降低污水处理成本、改善环境、建立可持续发展社会、保持我国经济高速发展具有重要意义3。1.3 国内外发展现状由于控制技术、网络通讯技术以及现场总线技术的飞速发展，国外的污水处理厂很早就实现了污水处理厂的网络控制，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
14、效益。国外同时注重水处理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SLC系列、Siemens的s7系列、Schneider的TSX Quantum DO、化学需氧量COD分析仪。国外污水处理自控系统主要有以下特点：大量采用在线监控的水质分析仪表，对全厂的水质实行实时的监测，并有上位机记录下来，提高了测量精度;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的调整相应的控制方式;大量采用遥控、遥测设备；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。与国外相比，我国污水处理自动化控制起步较晚，70年代开始采用热工仪表，实
15、行集中巡检；80年代应用分析仪表和DCS系统；到90年代，随着一大批利用国际贷款的大型污水处理厂的建成投产，我国污水处理控制系统的自动化水平有了很大提升。从外国引进污水厂的自动控制系统已广泛采用集散式计算机监控系统，应用了自动化程度较高的检测仪表，各种新工艺、新设备的大量出现并得到应用。可以说我国污水处理自动化的现状是：手动和自动兼备，自制和引用并举。可以看出我国污水处理自控系统有以下特点：对于新建的污水处理厂，引进了计算机分散控制系统，手动和自动并存的控制方式。大部分以前建设的污水处理厂自动化程度仍然很低;国产在线仪表的稳定性还没有达到要求，所以大部分采用进口的在线仪表，但由于进口仪表价格昂贵，所以应用并不广泛。水质的检测主要是有实验人员通过实验来测量;各个控制站之间完全独立，无信息交换。并且各个控制单元由于内部资源的限制，只是实现了简单的时间控制和逻辑控制;上位机监控软件很少使用，几乎没有中控室，不能对全厂的设备实行实时监控，而一些报表的工作也主要是有厂里的工作人员手工完成。通过对比，不难看出整体上和国外相比我国污水处理的自控系统仍然存在很大的差距，但是我国的应用前景却非常广泛、潜力很大4。1.4 本文研究的主要内容本文论述了污水处理工艺及污水处理系统的组成和PLC控制系统的设计， 主要由以下内容组成：(1) 介
