《基于PLC的工业排水处理系统设计说明》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于PLC的工业排水处理系统设计说明（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、XX职业技术学院2011届本科毕业论文设计论文题目：基于PLC的工业排水处理系统设计学生XX： 张克志所在院系： 机械工程系所学专业： 09机电一体化导师XX：陈旦花完成时间：2011 年 5 月11日摘 要近年来,污水处理厂已成为各个城市最重要的基础设施之一。尤其是中小城市,新建或扩建污水处理厂已成为当地政府改善人民生活水平的头等大事。随着自动化技术、计算机技术的不断发展、完善,污水处理厂的自动化水平也相应提高。而PLC控制器以其技术成熟、通用性好、可靠性高、安装灵活、扩展方便、性能价格比高等一系列优点,在工业控制中得到了越来越广泛的应用。本文主要介绍了污水处理厂自动控制系统的组成、功能及如
2、何利用PLC实现自动控制,并介绍了在系统实施中遇到的若干问题及其解决措施。在污水处理中采用PLC控制系统改造后,提高了自动控制的可靠性,不仅减轻了工人的劳动强度,而且提高了污水处理厂的运行效率和运行效益,实现了污水厂生产管理的科学性。关键字：PLC；污水处理；SBR反应目录前言1 系统总体设计12控制系统设计22.1 除渣22.2 除油32.3 中和处理42.4 除有机物52.5 除盐63 PLC选型73.1 PLC的I/O口分配83.2 系统外部接线图93.3 软件设计104 上位机与下位机的设计104.1 上位机设计104.2 下位机设计114.3 上位机与下位机之间的通信124.3.1
3、PLC的通信功能124.3.2 PLC的通信协议125 通讯网络155.1 中央控制室155.2 控制分站155.3现场监测仪表156 结束语16致谢17参考文献18 / 前言随着国民经济的发展,国家对环保事业也越来越重视,越来越多的污水处理厂正在兴建或待建中,只要稍上规模的污水处理厂,无一例外地都使用了PLC作为其自控系统的主要设备。工业污水处理自动控制近年来一直是控制领域研究的热点之一。伴随着技术进步、工艺改进、系统完善的同时,对工业污水处理的控制也提出了更高的要求。本系统构建了基于PLC的工业控制网络,采用PC机和PLC组成网络控制。为提高系统可靠性,用工控机作为上位机,PLC作为下位机
4、,控制现场设备运行。PLC编程采用了一种简便实用的方式。从而实现污水处理过程的自动控制功能,同时与合流中央监控系统进行通信,上传数据和接受中央监控系统下发的控制命令。整个控制系统改造最终达到无人或少人值守的目的。本系统大大提高了污水处理的自动化水平1。1系统总体设计该污水处理系统,包括明渠除渣系统、平流隔油池系统、中和池中和系统、SBR反应池系统和除盐池除盐5个子系统.经过处理的水可满足回收利用的要求,能实现污水的循环利用。生产废水先通过栅格,使污水中的废渣与水分离,然后进入隔油池,通过刮板及刮泥机清除水中的油液,中和池做酸碱中和处理,污水从中和池进入SBR反应池进行厌氧-好氧曝气,在微生物的
5、作用下,污水中的有机污染物作为营养物质被微生物氧化分解,废水得到净化。经过曝气处理的废水去除有机污染物后进入沉淀池进行固液分离。分离后的水进入处理池,加药处理后将清水外排;分离后的污泥进入集泥池,经加药混合、絮凝反应后外运填埋2。污水处理系统的工艺流程见图1。图1 工艺流程图2控制系统设计2.1 除渣工业污水中含有大量的废渣,如果不经处理直接排入河中,不仅污染环境,而且会提高河床高度,阻塞河道。尤其是在雨季到来的时候,会对人民的生命造成极大的危害,给国家带来巨大的经济损失。除渣系统主要由格栅完成。明渠内的格栅由一组平行金属栅条制成,一般斜置于污水主渠道上,截留污水中的大块固体物,如塑料制品、纤
6、维及其他生活垃圾,以防止阀门、管道及其后续处理设备堵塞或损坏.污水过栅越缓慢,拦污效果越好,但过栅缓慢易造成栅前渠道或栅下积砂而使过水断面缩小,流速变大.因此,污水过栅的流速应根据污水中污染物的组成、含砂量及栅条间距等确定.格栅条间距应根据污水的种类、流量代表性杂物种类和尺寸大小等来确定,既要满足除渣要求,又要满足后续水处理构筑物及设备的要求。除渣系统的结构如图2图2 格栅除渣结构图污物的堵塞将会使格栅前后的水位差增加,用液位计来测量该水位差, PLC通过测量液位差值控制格栅除污机的清污动作,当格栅前后的液位值之差大于预定值时开启格栅除污机,当液位差值减少至预定值时自动停机。除污机位于明渠内的
7、格栅上。此外PLC系统还可控制开启顺序和运行时间。格栅除污机的工作原理：格栅除污机是由一种耙齿配成一组回转格栅链,在电机减速器的驱动下,耙齿进行逆水流方向回转运动；当耙齿链运动到设备的上部时,由于槽轮和弯轨的导向,使每组耙齿之间产生相对运动,绝大部分固体物质靠重力落下,另一部分则依靠清扫器的反向运动把粘在耙齿上的杂物清刷干净。本系统设有液位报警模块,由液位计来测量明渠内的水位,当明渠内的水位超过给定的界限时,报警器发出报警,同时,系统停止工作。工作人员应及时清查问题所在,当该问题解决后,系统重新投入运行3。液位报警系统的结构如图3图3 液位报警结构图2.2 除油当污水中含有过多的油类物质时,油
8、膜就会覆盖水的表面,导致外界的氧气无法进入水中,而水中产生的废气也无法顺利排出。从而会影响水中各种生物的正常新陈代谢,导致大量的生物灭绝。除油系统由隔油池中设置的刮油机完成。平流隔油池中,一般装有链条式刮油机,废水从池的一端进入,从另一端流出.池内水平流速较小,进水中相对密度小于1.0的油滴在浮力的作用下上浮,并积聚在池的表面,通过设在池面的集油管和刮油机收集浮油;相对密度大于1.0的油滴随悬浮物下沉到池底,进入收泥斗后定期排放。刮油机的结构如图4图4 刮油机结构图本系统报警模块的原理及其结构图同除渣系统的原理及其结构图。2.3 中和处理当污水中含有酸性或碱性物质时,中生物的生活环境,导致水中
9、生物大量灭绝。若用这种水进行灌溉,就会使作物枯萎、死亡,给人民带来巨就会使水中的酸碱性不平衡,从而改变水大的经济损失。中和处理系统通过中和池完成。操作工人通过自动控制或手动控制加酸与加碱的阀门与含有酸碱性废水的充分中和,力图通过中和反应使污水的PH值在6.5-7.5之间,然后流入SBR反应池,这样使SBR反应池中为中性环境,适合微生物将有害物质充分分解为无害物质。其工艺流程如下：由PH值量计测量污水的酸碱值,控制加酸阀、加碱阀进行中和作业。若为酸性时,PH值量计酸性触点接通,加碱阀门打开。若为碱性时,PH值量计碱性触点接通,加酸阀门打开。若酸碱适中时,PH值量计中性触点接通,加碱阀和加酸阀门关
10、闭,安全灯打开4。中和池结构如图5图5 中和池结构图本系统报警模块原理如下：当PH值量计检测到中和池内的PH值小于2时,就说明水中的酸性太强,为防止此酸性污水对处理设备的某些元件造成危害,此时,报警器发出报警,设备停止工作。当PH值量计检测到中和池内的PH值大于12时,就说明水中的碱性性太强,此时,报警器发出报警,设备停止工作。系统报警时工作人员应对污水来源进行调查,看是否有强酸或者强碱物质泄露。如果有,则应该及时治理；若没有,则应该对污水进行必要的稀释,而后,才能继续处理污水。此外,本系统液位报警模块的原理及其结构图同除渣系统的原理及其结构图。2.4 除有机物当水中含有大量的有机物时就会导致
11、水质富营养化,某些浮游生物在水中爆发性繁殖,消耗水中大量的氧气,从而使水中的其他生物大量死亡。这种生长量特别巨大的浮游生物是粉红色或红褐色的,因此染红了海水,导致了赤潮。赤潮不仅给海洋环境、海洋渔业和海水养殖业造成严重危害,而且对人类健康甚至生命都有影响。一方面,赤潮引起海洋异变,局部中断海洋食物链,使海域一度成为死海；另一方面,有些赤潮生物分泌毒素,这些毒素被食物链中的某些生物摄入,如果人类再食用这些生物,则会导致中毒甚至死亡。清除有机物通过SBR反应池完成。污水生物处理技术中的序批式活性污泥法是一种简单、快速且低耗的污水处理工艺,具有以下优点：1结构简单；2沉淀性能好；3有机物去除效率高；
12、4提高难降解废水的处理效率；5防止污泥膨胀性能强；6脱氨、除磷效果好；7耐冲击负荷和处理能力强。本系统共一个SBR反应池,池子中有一台曝气机。曝气机的运行是由可编程序控制器来实现自动控制,在每个反应周期内,曝气机在相应的时间段内运行,并根据SBR反应池内水质调整曝气量,实现节能运行。污泥的厌氧消化不但使有机物消化分解提高污泥稳定性而且随着污泥稳定化过程产生大量高热值的沼气作为能源利用,使污泥资源化。其过程包括：充水 7h;曝气 1.75h;沉淀1.5h;排水0.5h从充水开始到排水结束为一个周期。在一个周期内通过曝气、停气使充氧/缺氧状态相互交替进行。在分解污水含碳化合物的同时,相继进行含氮化
13、合物的硝化和反硝化,最终达到脱磷、脱氨和脱氮的目的5。本系统液位报警模块的原理及其结构图同除渣系统的原理及其结构图。2.5 除盐若污水不经除盐程序,直接排出,当水中的盐类物质含量达到一定的浓度时,就会改变水中生物的生存环境,导致水中生物的细胞里的水分大量流失,从而,使各种生物脱水而死。除盐系统经过除盐池完成除盐程序。除盐时由除氯仪检测,当系统检测到水中含有盐类物质时,开启阀门,使该污水流入除盐池,利用反渗透膜的特性来除去水中经过中和反应及生物化学反应所产生出来的多余的盐类物质；当系统未检测到盐类物质时,则污水通过沟渠流入清水池。为了防止反渗透膜两侧的压力突变造成渗透膜破损,应对除盐池进行划分,
14、使每个分支都有一个半透膜,从而,提高半透膜的使用时间,节省成本。除盐系统的结构如图6图6 除盐系统结构图本处理系统所有控制阀采用就地和远程控制方式,即使在程控系统完全故障的情况下还可以通过就地控制实现手动控制。选择远程控制时,控制阀由操作员在操作站上控制。操作员可以在操作站对控制阀进行状态监视和动作控制,对控制阀的控制可分选择自动和手动方式。在自动方式时控制阀受P L C逻辑程序控制,在手动方式时控制阀由操作员直接在操作界面上点击控制。也可通过键盘和鼠标在控制室内的操作站上进行远方操作。阀门的开关与闭合与水位联锁,低液位开启、高液位闭合并报警。自动/手动/就地操作进行联锁。系统所有被检测量可在操作界面上实时监视。系统控制每列装置的停止和再生程序、自动加酸加碱程序。对于顺序控制设置必要的分步操作、成组操作或单独操作等,并有中断或旁路等操作功能。在操作站界面上显示各步骤设定时间和剩余时间等。当某一设备发生故障时,画面上出现报警字样,并且代表该设备的图形将闪烁,在报警记录中出现故障发生时间、故障设备名称及告警原因等,因此能及时通知操作人员,以便最快地排除故障,恢复生产运行。另外还可对PLC进行诊断报警6。3PLC选型PLC是可编程控制器的简称,在本系统中PLC代替了原先的硬接线的控制逻辑电路,实现了生产的自动控制。PLC较原先的继电器控制有下列优点: 控制程序可改变
