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1、吉林化工学院毕业设计说明书污水厂粗格栅自动控制系统设计及应用Wastewater Treatment Plant Coarse Grid Design and Application of Automatic Control Systems吉林化工学院毕业设计说明书摘 要为了解决粗格栅污水处理生产效率低、需要大量的人工操作和维护复杂等问题，本设计提出了应用可编程控制器实现无人监守、自动控制的系统方案。本文介绍了粗格栅污水处理工艺原理和控制要求，采用简易的逻辑控制、硬件和软件互锁的方法实现自控要求。阐述了粗格栅系统的电气控制系统设计和自控系统设计。电气控制系统设计根据污水处理厂承担的负荷和尖峰电
2、流选择低压开关、断路器和熔断器等设备型号。自动控制系统部分包含下位机项目的创建、编写和仿真调试，绘制控制系统流程图和二次回路接线图；上位机部分有现场监控画面、历史趋势曲线画面、报警画面和PID变频控制画面。本系统可实现自动、手动、远程控制，改善污水处理系统操作环境。最后对系统的调试与运行结果分析得知，粗格栅系统设计基本达到预期的要求。关键词：污水处理；粗格栅；电气控制；可编程控制器- I -AbstractIn order to solve the coarse grid of sewage treatment and low production efficiency, requires a
3、 lot of manual operation and maintenance of complex issues such as the present design of the application of programmable controllers nobody probation program of automatic control systems.This article describes the coarse grid sewage treatment process principle and control requirements, the use of si
4、mple logic control, hardware and software interlock to achieve self-control requirements. The coarse grid system electrical control system design and automatic control system design. Electrical control system design based on bear the load and the peak current of the sewage treatment plant to select
5、the device model of the low-voltage switchgear, circuit breakers and fuses. Part of the automatic control system includes the creation of the next bit machine, the preparation and simulation debugging, draw control system flow chart and the secondary circuit wiring diagram; live monitor screen of th
6、e host computer part of the historical trend curve screen, alarm screens and PID frequency conversion control screen. This system can achieve automatic, manual, remote control, to improve the sewage treatment system operating environment. Finally, system commissioning and operation results of the an
7、alysis of the coarse grid system, the basic design to meet expectations.Key Words：Sewage treatment；Coarse grid；The power electricity system design; PLC - 19 -目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 本课题设计背景11.2 本课题设计目的及意义21.3 本课题设计的内容2第2章 系统控制方案32.1 粗格栅系统控制的概述32.1.1 污水处理工艺32.1.2 粗格栅系统组成32.2 系统方案42.2.1系统控制方式42.2.
8、2 污水一级处理工艺5第3章 电气控制系统设计63.1 粗格栅供电系统概况63.2 粗格栅系统负荷计算和尖峰电流计算63.2.1 用电设备负荷计算63.2.2 用电设备尖峰电流的计算73.3 低压一次设备选择83.3.1 熔断器选择与校验83.3.2 低压断路器选择与校验93.3.3 低压隔离开关选择103.4 变频器的选型及应用113.4.1 变频器简介113.4.2 变频器的选型与接线设计123.5 电气主接线及设计123.5.1 一次回路主接线设计123.5.2 配电系统接线设计133.5.3 二次回路接线设计14第4章 自动控制系统设计164.1 PLC的结构与工作原理164.2自控系
9、统I/O点表164.3自控系统设备选型184.4自控系统工程创建204.5自控系统梯形图设计214.6自控系统流程图设计25第5章 人机界面设计及系统仿真通讯275.1 WinCC简介275.2 WinCC人机界面设计275.2.1 创建项目275.2.2 创建变量285.2.3 组态系统变量305.2.4 创建报警画面和历史趋势曲线画面315.3 PLCSIM与WINCC仿真调试325.3.1 建立PLCSIM与WINCC连接325.3.2下载载程序及仿真调试335.3.3 程序运行过程调试34结 论38参考文献39致 谢40第1章 绪论1.1 本课题设计背景我国污水处理产业发展起步较晚，但
10、改革开放以来，国民经济快速发展，人民生活水平的显著提高，拉动了污水处理的需求，进入二十一世纪，我国污水处理产也进入快速发展期，污水处理需求的增速远高于全球水平。随着社会经济的快速发展以及城市化进程的不断加快，城市生活废水的排放量也随之日益增多。作为改善城市生活环境的重要项目之一-城市污水处理项目无论是对于保护城市水环境及水资源的利用，还是改善居民生活环境等都具有非常积极而深渊的显示意义。然而，如果城市污水处理项目规划不当、处理方案不合理，都会对城市环境造成很大的影响，并产生相当程度的危害。城市污水是城市地区范围内的生活污水、工业废水和径流污水的总称，它通常是由城市管渠汇集排入水体或者通过城市污
11、水处理厂处理后排入水体。随着城市化水平和人民生活水平的提高，城市生活污水排放量迅速增长，其所占城市污废水排放量的比例逐年增多，据统计，到2009年全国生活污水排放量已达504亿吨，生活污水排放量首次超过工业废水排放量。因此，在工业废水逐步得到治理后，生活污水对环境的影响越发变得突出，如何加大力度治理城市污水也显得突出起来。我国是一个严重缺水的国家，虽然我国年平均水资源总量为28000亿立方米，位居世界第6，人均水资源量为2,220立方米，居于世界第110位，以及被联合国列为世界第十三个缺水国家之一。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，严重的影响了我国的经济建设和发展。特
12、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。根据国家十五发展纲要，十五期间各县市都要建立污水处理厂，如何保证处理过程的正常运行，减少运行成本成为环保部门、城建部门所关注的问题。在我国，随着城市人口的增加工业生产的发展，污水排放量也日益增加，水体污染相当严重而且几乎遍及全国各地。到2000年底，全国省市的663个城市中有310个建有污水处理设施，建设务实处理厂427座，年污水处理113.6亿立方米，污水处理率只有34.23%。城市内河道大都以成为污水退路有的已成为污水沟渠，城市地下水也受到不同程度的污染。严重的水污染破坏到生态环境，直接威胁人民的生活和身体健康，影响工农业生产，已成为
13、不亚于洪灾、旱灾等给人们带来的危害。从总体上看，我国污水处理正在经历由规模小、水平低、品种单一、严重不能满足需求到具有相当规模和水平、品种质量显著提高和初步满足国民经济发展要求的深刻转变，污水处理需求逐步实现自给。总之在当前背景下，对污水处理是迫切的而且是必要的。1.2 本课题设计目的及意义污水问题是当今我国面临比较严重的问题之一，为了使出水指标中的主要污染浓度水平对河流和人们等水源中的污染降低到可以接受的水平，使自然资源得到保护和水的生态资源得到改善，把水体中的有机污染和无极污染物浓度水平降低，达到国家标准然后可以排放或者重复利用。这样可以有效的保护我国有限的水资源，最大限度的节约用水和最大
14、化的保护水资源。污水处理在现实生活中应用的相当广泛，尤其在城市用水我处理方面，粗格栅污水处理环节是污水处理过程中的一个环节，主要作用是拦截污水中的固体废物，去除污水中一些粗大的悬浮物，保护水泵等设备不受损害。是污水处理必不可少的一个环节，污水处理是将污水中的污染物质分离去除，使有害的物质转化为无害的物质、有用的物质，水得到净化，并使资源得到充分利用。城市生活污水处理工艺按流程和处理程序划分可分为预处理工艺、一级处理工艺、二级处理工艺、深度处理工艺和污泥处理工艺，以及最终的污泥处置。预处理工艺：主要是物理处理，通过格栅、沉砂池等将污水中大块污物拦截出来，保证后续单元的正常运行。预处理过程就去除污
15、染物质而言，可能不起关键作用，但是至关重要。在现在的情况下，人力成本逐渐提高，并且污水厂的环境比较差，不利于人们长期工作。因此设计使用高度自动化设备，使生产效率提高，更加节约资源和更好的处理污水。1.3 本课题设计的内容本课题主要研究内容有以下几点：粗格栅系统电气设备选型：根据动力设备进行负荷计算，选择合理低压开关和低压断路器等设备，粗格栅系统的电气主接线及设计。PLC控制程序设计：包括系统I/O点统计，西门子PLC设备的选型，项目的创建过程，下位机程序的编写，运行仿真调试和绘制二次接线回路等。上位机界面设计：利用WinCC软件对上位机进行组态，包括报警、历史趋势曲线、现场操作画面和PID控制画面等。粗格栅系统数据处理：对PLC程序进行调试、仿真以及与上位机通讯，对数据进行处理分析等。第2章 系统控制方案2.1 粗格栅系统控制的概述污水由进水系统通过粗格栅和螺旋输送机进行初步排除大块杂质物体，到达沉砂池中。在沉砂池系统中细格栅和行车式吸砂机进一步净化污水中的细小颗粒物体，将污水中的细小沙粒滤除后进入反应池。格栅单元，作用是用来去除水中粗大的悬浮物和杂物，以保护后续处理设施能正常运行的一种预处理方法。一般根据水源情况分别设有粗格栅和
