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1、 安徽工程大学本科毕业设计（论文）专 业： 自动化 题 目： 基于PLC的水厂滤池自动控制系统设计 作 者 姓 名： 导师及职称： 导师所在单位： 电气工程学院 2012 年 6 月 13日安徽工程大学毕业设计（论文）基于PLC的水厂滤池自动控制系统设计摘 要水厂供水对人们至关重要。随着现代城市社会和经济的发展，城市用水量不断增加，供水量不足己成为城市发展的瓶颈，而地下水资源的利用已近饱和，增加地表水供应量是解决供水不足问题的唯一可行途径。供水不仅要满足管网的需要、保证充足供水，还要求水质明显提高。因此对水厂关键工艺进行升级改造，以提高其水处理能力，增加出水量，是满足城市发展需要的有效途径。滤
2、池是水厂常规处理净构筑物的最后一道工序，滤池运行的好坏直接影响到水厂的出水水质。论文的研究目标是系统的解决供水企业的自动控制滤池反冲洗工艺复杂，如果仍然沿用人工方式，劳动强度大，工作效率低，安全性难以保障，为此必须进行滤池自动化系统的改造。本文主要进行如下工作：对供水企业自动化的发展历史、自动化系统类型以及供水企业自动化的应用状进行了详尽的分析和综述。对水厂滤池工艺做了简要介绍。滤池的液位控制以及反冲洗控制和控制策略作了分析。相关PLC硬件联接以及程序的编写和组态仿真。关键词：PLC；水厂滤池；反冲洗；液位控制The Design of Filter Pool AutomaticControl
3、 System in Waterworks based on PLCAbstractWater plant water supply is essential for people. As the modern urban society and economic development, urban water consumption continued to increase water supply insufficient has become the bottleneck of the urban development, the use of groundwater resourc
4、es is nearly saturated, increasing the supply of surface water is the only feasible way to solve the problem of inadequate water supply. Water supply not only to meet the needs of the pipe network, to ensure adequate water supply, but also significantly improve the water quality. Therefore, the crit
5、ical process of the water plant upgrade to improve its water treatment capacity, increasing the amount of water is an effective way to meet the needs of urban development. The filter is the last of the waterworks net structure of the conventional treatment process, the filter is running a direct imp
6、act on water quality of the water treatment plant. The goal of this thesis is a systematic approach to solving water supply automatic control filter backwash process, the continued use of artificial means, labor-intensive, low efficiency, security is difficult to protect, and this must be the transf
7、ormation of the filter automation systems.In this paper, the following work: A detailed analysis and synthesis of the history of the development, the type of automation system and water supply enterprise automation of water supply enterprise automation application status. A brief introduction on the
8、 water plant filters process. Filter the liquid level control, and backwash control and control strategies are analyzed.PLC hardware connections as well as procedures for the preparation and simulation configuration.Keywords: PLC; the water plant filter; backwash; liquid level control目 录引 言- 1 -第1章
9、绪 论- 3 -第2章 滤池基本工艺- 4 -2.1取水- 5 -2.1.1 废水的一级处理- 6 -2.1.2 废水的二级处理- 7 -2.1.4 自来水厂水源处理- 7 -2.2加药、沉淀- 8 -2.3 过滤- 9 -2.4 出水- 9 -2.5 水厂滤池系统工艺特点- 10 -2.5.1 V型滤池工艺介绍- 10 -2.5.2 V型滤池的组成以及控制任务- 12 -第3章 滤池控制策略- 13 -第4章 滤池液位控制的实现- 15 -第5章 滤池反冲洗控制- 17 -第6章 PLC控制的实现- 20 -6.1 PLC基本知识及其工作原理- 20 -6.2 传感器和执行器的选择- 22
10、-6.3 系统I/O设计- 23 -6.4 软件方案的设计- 24 -6.4.1 滤池正常过滤恒水位程序设计- 24 -6.4.2 滤池反冲洗控制程序设计- 24 -第7章 监控系统设计- 31 -结论与展望- 34 -致 谢- 35 -附 录A- 37 -附 录B- 42 -插图清单图2-1 滤池工艺简图- 4 -图2-2 水厂滤池工艺结构简图- 5 -图2-3 水处理工艺简图- 9 -图2-4 V型滤池结构- 11 -图3-1 PLC液位控制- 13 -图3-2 反冲洗控制- 14 -图4-1 液位控制简图- 15 -图6-1 滤池正常过滤液位控制- 28 -图6-2 反冲洗控制条件- 2
11、9 -图6-3 反冲洗控制- 30 -图7-1 MCGS组态监控效果图- 31 -图7-2 实时数据库- 32 -图7-3 控制运行策略- 32 -图7-4 设备属性设置- 33 -图7-5 编写脚本程序- 33 -表格清单 表6-1 YDZ-1电气连接方式及其主要技术指标- 23 -表6-2 系统I/O配置明细表- 23 - 13 -引 言环境科学是一门新兴的、交叉的、综合性的边缘学科。它的涉及面很广，综合性强，体现了科学发展史上的一个新开端，成了当前科学技术重点研究的课题之一。围绕着环境问题出现了许多新学科，三废处理则是环境科学的一个重要分支，其内容也比较广泛的。就水处理而言，以高效节能为
12、中心的各种废水处理的新工艺、新设备将不断涌现。本文主要就水厂滤池水处理进行简要叙述。水对人类而言有着非同寻常的意义，不论是日常生活，还是工农业生产都离不开水特别是在现代社会中，人们不仅对水的需求量与日俱增，对水质的要求也越来越高。人类对饮用水进行处理的历史十分悠久，超过了两千年。但这是小规模、家庭型的处理，范围仅针对某个人或某个家庭。而面向社会兴建水厂，工业化的集中处理水的历史还不到200年，特别是以快滤池为标志的现代水厂更只有110多年历史。在我国，水厂的大规模建设是从解放后开始的，时间较短，但取得了卓越的成就。目前各个城市都已兴建了自己的净水厂，基本普及了自来水。而且，更加现代化的、大规模
13、的新型水厂也在成批的建设中。水厂和其它行业的工厂一样，自出现以来不断革新，不断现代化， 生产能力、净化效果都不断提高。日产百万吨以上优质自来水的超大型水厂也不罕见。维持如此大规模的水厂正常运行，且要保证出厂水质，对处 理工艺和自动化水平都提出了很高的要求。水厂的处理工艺一百年来已经比较成熟，基本上是混凝沉淀、过滤和消毒。混凝剂一般采用铝盐、铁盐。 利用凝聚原理去除原水中的悬浮颗粒。再进行沉淀，过滤。消毒一般采用氯化法。近几十年，随着净水理论的发展，工艺设计和处理构筑物的形式不断变化，各类反应药剂也出现许多新的替代品，比如，以高分子化合物作为混凝剂，臭氧或二氧化氯作为消毒剂等等。不过，基本的工艺
14、过程没有根本性改变。相比之下，水厂的现代化更主要的表现在自动化监控系统上。净水厂的生产过程采用自动化技术，不是单纯的为了节省人力，更主要的是加强各个生产环节的合理调度，保证水量、水压，提高水质，节约动力和投药量，消灭事故，积累运行资料，提高供水的可靠性和管理水平。我国的净水厂自动化技术起步较晚，一度较落后。但在近二十年中，发展迅速，许多大城市的水厂也达到了较高的自动化程度。 在各中小型水厂水质生产过程中，滤池处理过程的有效控制是保证水厂出厂水水质优劣及生产效率高低的关键因素。在传统的滤池生产中，一般依靠人工操作进行生产，滤池正常的过滤时间以及滤池反冲洗各环节的时间和强弱都要依靠现场操作人员的经
15、验进行调节。由于受到人员素质及经验、环境温度、源水水质变化等各种复杂因素的影响，很难使出厂水质长期稳定。因此水厂滤池的自动化控制对于出厂水质优劣尤为重要。 为了更好地安全生产，实现水厂自动化控制，本课题希望通过研究 PLC 在水厂滤池控制系统中的实际应用，使通过 PLC设计出的水厂滤池控制系统比传统水厂滤池控制系统具有更好的维护性和扩展性，提高水厂滤池控制系统的自动化水平，确保水厂供水更安全更可靠。在水厂的净水工艺中，滤池过滤是其中的一个重要组成部分。在过滤过程中，随着截留的杂质颗粒不断增加，滤料层的水头损失将逐渐增大。因此.滤池过滤时间长了以后，会因水头损失的增大造成滤池的滤速或出水量减少，甚至杂质可能穿透滤层随水流出滤池，使过滤水水质不能满足要求。为保证滤池的正常工作，必须对滤池进行定期冲洗，以去除滤料层中积聚的杂质，使滤料层迅速恢复工作能力。由于滤池在滤水过程中水是自上往下流动，而冲洗滤料过程中冲洗介质是自下往上流动，冲洗介质的流向与滤水方向相反，故供水行业
