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1、毕 业 设 计设计题目：基于PLC的城市污水处理控制系统设计 系 别： 信息工程系 班 级： 电子信息工程 姓 名： 指 导 教 师： 年月 日基于PLC的城市污水处理控制系统设计摘 要随着城市现代化建设步伐的加快，城市污水处理控制系统也日益发展和完善。城市污水处理控制系统是城市现代化建设的重要组成部分，对提高城市形象，改善人民生活，保护环境具有重要的意义。本文论述了PLC控制系统在城市污水处理中的重要应用，详细介绍了SBR污水处理法自动控制系统的设计过程。本系统包括梯形图设计和监控组态设计两个方面，实现了中小型城市的污水处理自动控制和远程监控。系统主要由PLC、液位传感器、进水泵、滗水器、进
2、泥泵及抽泥泵组成，分为手动和自动两种控制方式，使用梯形图语言完成系统对现场的控制；使用MCGS监控组态软件设计监控界面，不仅可以模拟演示系统工作状况，而且还可以对现场工作情况进行实时监控，并对系统进行远程控制，完成SBR污水处理法的自动运行。当系统发生状况时，能够及时发现，并停止系统，进行检修，减少污水处理过程中事故的发生。 关键词：PLC 城市污水处理 MCGS组态软件 SBR The Design of Urban Sewage Treatment Controlled System Based on PLCAbstractWith the quickening pace of urban
3、 modernization, urban sewage treatment control system has increasingly been developed and improved. The urban sewage treatment control system is a very important part of the urban modernization. It has the vital significance to improve the image of cities ,to improve peoples life and to protect the
4、environment.The paper discusses the important application of the PLC control system in the urban sewage treatment system. And the process of the design named SBR sewage treatment automatic control system is introduced in detail in the paper. The system which consists of the design of ladder diagram
5、and the design of configuration, has realized the automatic control and the remote monitoring of the small and medium cities. The system mainly includes the PLC、the liquid level sensor、the water pump、the water decanter、the pump into the mud and the mud pump. The system has two control mode including
6、 the manual and the automatic ones to control the field on the ladder language. The system design the monitoring interface by the MCGS configuration, which can not only simulate the working condition of the demo system, but also monitor the working condition at a real-time. Besides, the interface ca
7、n control the system remotely and finish the automatic operation of the method named the SBR sewage treatment. Problem can be found in time when the system goes wrong, and the system will stop working, then maintenance is needed to reduce the accidents in the process of the sewage treatment.Keywords
8、：PLC; urban sewage treatment; MCGS configuration software; SBR目 录1 绪 论11.1 设计背景11.2 研究目的和意义11.3 污水处理现状21.4 主要设计内容32 污水处理工艺流程42.1 常用的污水处理工艺42.2 SBR法过程阐述73 硬件设计83.1 PLC的介绍83.1.1 PLC的结构83.1.2 PLC的工作原理93.1.3 PLC I/O口分配113.2 SBR法的总体设计123.2.1 方案设计123.2.2 硬件电路设计133.3 其他资源配置153.3.1 接触器选型153.3.2 液位计选型153.3.3
9、 滗水器选型154 软件设计174.1 PLC程序设计分析174.1.1 整体设计流程174.1.2 手动设计流程174.1.3 自动设计流程184.2 上位机界面设计244.2.1 组态软件的介绍244.2.2 设计要求及效果254.2.3 定义数据对象264.2.4 主界面的设计264.2.5 实时报警284.2.6 设备连接294.2.7 脚本程序介绍325 调试355.1 模拟调试355.2 硬件功能性调试405.3 系统总体调试406 结论42谢辞43参考文献44附录一 PLC程序控制梯形图45附录二 MCGS脚本程序55 毕 业 设 计1 绪 论1.1 设计背景水是人类生活中必不可
10、少的，尤其随着工业的发展无论是生活还是生产中对水资源的需求量越来越大。但水资源属于不可再生资源，必须加以合理的开发利用。我国淡水资源总量虽大但人占有量不足，仅为世界平均值的1/4。在上次淡水资源调查中，全球149个国家参加调查，我国人均淡水资源占有量位居第110位，淡水资源贫乏。而且在全国500多个城市中，许多北方城市严重缺水，加之水资源的空间分布极不缺水现象更为其严重，人均拥有淡水量仅有全国人均的1/10。更令人担忧的是淡水的浪费非常严重，随着淡水总量不断减少，用水成本越来越高，如果不加以合理管理，必将形成恶性循环。我国北方地区已出现众多环境问题，如水位下降、湖泊干涸、河水断流等，水资源的超
11、采，己形成漏斗地势。如何合理运用淡水资源己经成为我国正在研究的课题。随着社会的发展，水资源已经成为影响人民生活的重要因素，加之目前我国城市用水重复利用率小。如何建立合理有效的污水处理系统已成为我国亟待解决的问题。目前全国城市污水达排放标准的有效率仅有10%，大部分污水未经处理就直接排入河流、湖泊和海洋。如何有效快速的对城市污水进行处理，提高水资源利用率，已经刻不容缓。环境污染的加重，水资源日益减少、水质日益恶化等一系列问题，都需要我们通过污水处理问题解决。据统计，由于水资源污染，在我国约3亿的饮水不和谐现象中，饮用超标水的占1.9亿人。据有关专家预测，未来90年全球气候变暖加剧，到2100年，
12、地球表面将有1/3的面积沙漠化，干旱将成为全球人类生存的威胁2。为了防止这些现象产生的严重后果，合理利用水资源，尤其是城市污水处理的自动化完善已经迫在眉睫。世界各国为了突破由水资源短缺而造成经济发展停滞的障碍，越来越重视水处理技术，希望通过各种水处理技术提高所供应的生活用水质量、工业用水质量，从而提高经济效益。并在城市污水处理过程中，经过SBR污水处理法处理的污水，可以直接排放到河道中，真正实现保护环境、合理利用水资源的目的。随着环境保护者的呼吁，人们的环保意识越来越高，城市污水处理未经处理直接排放是绝对不能容忍的，因此污水处理自动化系统的开发与利用已经体现出其必要性和紧迫性。在城市污水处理过
13、程中，污水主要来自城市居民生活污水，污水成分多样，因此对城市污水处理的工艺和控制方式提出了较高的要求。1.2 研究目的和意义随着社会的不断进步，经济的不断发展，人民的生活水平也在不断地提高，但环境问题却不容乐观。尤其是现在各城市发展飞速，城市污水的随意排放造成了很严重的环境污染问题。这个污染源的出现引起了社会各界的广泛关注，因为这不仅影响了城市形象，更与我们生活息息相关，近年来治理水污染环境的课题已被列入世界环保组织的工作日程，其重要性可见一斑。虽然我国年平均水资源总量为28000 亿m3，居世界第4位，但仍改变不了我国水资源短缺的现实，因为虽然水资源总量很多，但人均水资源量不足，仅为2220
14、m3，居世界第110位，是世界上13个缺水国家之一。在我国各城市中约有300个城市缺水，其中50个城市严重缺水。据中国经济信息网分析统计，一般情况下全国年缺水总里约为300亿400亿立方米，因缺水造成的经济损失每年达2300 亿，仅次于洪涝灾害。水资沟的匮乏和水资源的污染，已经成为制约经济发展、影响人民生活水平提高的一大阻碍3。因此建设符合我国国情的污水厂自动控制系统对有效的改善环境、建立可持续发展和谐社会、构建“美丽中国”同时又保持我国经济又快又好的发展具有重要意义。1.3 污水处理现状国外的污水处理厂很早就实现了污水处理自动化，如DCS/FCS系统，之所以会有这样的效果是因为国外控制技术、
15、网络通讯技术以及现场总线技术发展比较快，并成功将SCADA技术引入到了污水处理工程中，效果非常好。一些智能、稳定、小巧的控制单元PLC的开发，更推进了污水处理的自动化控制的进程，许多价格合理、功能全面的PLC相继研制出了，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：通过高精度的水质分析仪表对处理过程进行在线监控，根据需要记录下来处理过程中产生的数据和输出报表；生产过程中根据水质和水源的变化采用智能控制，按需要对污水处理过程进行不同程度上自动的调整；充分利用电话网络、移动电话网络、国际互联网、气象信息等社会信息资源，基本实现远程遥控操作，而非人工手动操作，自动化程度高。在污水处理自动化控制方面，我国与国外
