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1、污水循环利用控制系统（毕业设计）姓名：丁育连 班级：07 机电（4） 学号：0702010405 系别：汽车与电气工程系 辅导老师：余标 班主任：戴亦宗年月日前言当今世界面临着诸多挑战，环境污染问题便是其中之一。此问题 的解决事关人类的生死存亡，非同小可 。但是该问题的解决面临着 诸多重大阻碍，主要因素还是人类本身，不同国家、地区、民族间的 发展程度的不同再加之利益在其中的穿插，导致力不能使到一块，水 不到，渠也不成。环境的保护效果并不显著。尽管如此，各国领导人 着眼于将来，为后代子孙着想，互相协商探讨解决问题的办法；专家 学者紧密配合，充分发挥自己的聪明才智，科学的解决问题，从而问 题得到了
2、一定的解决。其中污水处理控制系统便是改善环境的一种途径，变废为宝，使 水能源的问题得到一定程度上的解决。随着中国经济的发展和人民生活水平的逐步提高，人们必然对环 境质量提出更高的要求。解决好水污染问题，对污水进行处理后再排 放，是生态环境保护以及为人们营造舒适生活环境的重要条件。以前的人工对污水进行处理有许多局限性。处理的量小，污水处 理的效果不显著；所用人工多，具有劳动密集性的特点；人工处理的 效果不严谨等其他的一些缺点，而 PLC 污水处理系统的出现则避免 了这些缺点。目前，污水处理的 PLC 控制系统在国内已经得到广泛应用。设 计污水处理控制系统前，必须对污水处理的工艺流程和所需要控制的
3、 设备进行分析、研究，只有在彻底搞清这些之后才能进行控制系统的 设计。这一步是非常重要，并且是难度很大的工作，以后的硬件设计、软件编程相对简单一些。这一课题的设计，必然会使作者对 PLC 的进一步的了解，为以后的进一步研究打下了一点基础。目录一污水处理控制系统的工艺流程及设备控制要求（一）污水处理的工艺流程5-6（二）设备控制要求6-8二 污水处理控制系统的 PLC 选型和资源配置 （一）控制系统构成图8-9（二）模块功能概述9-9三 污水处理控制系统程序设计和调试（一）编程软件9-9（二）程序的流程图和时序图、构成和相关设置 9-12 四 污水处理控制系统 PLC 程序（一）程序的构成12-
4、12（二）系统资源分配12-26（三）源程序26-66PLC 在污水处理控制系统中的应用一 污水处理控制系统的工艺流程及设备控制要求（一）污水处理的工艺流程 在此污水处理控制系统中污水处理采用 SBR 污水生物处理工艺，是 按“进水、反应、沉淀、排水”步骤周期性进行生化反映。从污水流 入开始到排水结束算做一个周期。工艺流程图如图所示：1 进水 进水阀门打开，污水通过粗格栅过滤，经过水泵，然后细格栅过滤到 达 SBR 池。2 反映 进水到一定液位后，停止进水，空气阀门打开，鼓风机启动，开始曝 气，同时潜水搅拌器和回流污泥泵运行。3 沉淀当 SBR 池停止曝气以后，空气阀门关闭，潜水搅拌器和回流污
5、泥泵 停止运行，开始重力沉淀和泥水分离。4 排水SBR 池水位达到最高水位，并经过沉淀工艺以后，上清液由滗水器缓 慢排出池外。当池水位达到处理周期开始时的最低水位时，停止滗水。 剩余污泥泵在滗水器停止运行后开始运行，排泥至储泥池。 （二）设备控制要求 本工程污水处理厂污水处理工程，所有设备都具有自动 /手动功能。 当设备处于自动工作方式下时，所有设备按PLC程序工作。1 系统组成在中央控制室设有一台上位监控机，一个模拟显示屏。在值班室设 有一个 PLC 控制箱，负责对所控设备状态监控及有关模拟量的采集 工作。监控管理机与PLC通过通信电缆（屏蔽双绞线）连接。2 设备控制原理（1）两台粗格栅除污
6、机，有时间间隔来控制其开或者停。开1 Omin, 停 1h 。（2）两台水泵，由浮球控制。当集水池处于低水位时，关闭所有泵； 当水位较高时，开一台水泵；当水位高时，开两台水泵；当水 位很高时，发报警信号。（3）两台细格栅由时间控制其开或停。开10min，停1h。（4）当有一台细格栅工作时，皮带运输机滞后10s开机。（5）SBR 池内进水阀门依次开启，当 1#池水位升到一定液位后关阀 门，然后开 2#进水阀门， 2#池水位升到一定液位后关阀门，然 后开 3#进水阀门，依此类推。（ 6）进水阀门关闭后，空气阀门开启，潜水搅拌器和回流污泥泵也 随之关闭。（7）空气阀门关闭 1h 后，滗水器开始运行。
7、当 SBR 池液位后停止运行。8）剩余污泥泵在滗水器停止运行后开始运行，排泥至储泥池。储泥池液位达到高液位或1H后停止运行。9）当开启1 个空气阀门时，开启一台鼓风机，当开启2个或3个 空气阀门时，开两台股风机。10 ） 脱水机按水处理工艺要求工作，单体为自动化组。设备与其在工艺中代号的对应关系如表 13-1 所示。表 13-1 控制设备与其在工艺中代号的对应关系表代号对应的设备代号 对应的设备M1011#粗格栅水泵M1022#粗格栅除污机M2011#水泵M2022#水泵M2033#水泵M3011#细格栅除污机M3022#细格栅除污机M4 皮带运输机M5011#沉砂池M5022#沉砂机M6砂水
8、分离器M7011#SBR池进水阀门M7022#SBR 池进水阀门M7033#SBR池进水阀门M7044#SBR 池进水阀门M8011#SBR池潜水搅拌机M8022#SBR 池潜水搅拌机M8033#SBR池潜水搅拌机M8044#SBR 池潜水搅拌机M9011#SBR池空气阀门M9022#SBR 池空气阀门M9033#SBR池空气阀门M9044#SBR 池空气阀门M10011、M10012 1#SBR池两个滗水器M10021、M10022 2#池两个滗水器M10031、M10032 3#SBR池两个滗水器M10041、M10042 4#池两个滗水器M11011#SBR池剩余污泥泵M11022#SB
9、R 池剩余污泥泵M11033#SBR池剩余污泥泵M11044#SBR 池剩余污泥泵M12011#SBR池回流污泥泵M12022#SBR 池回流污泥泵M12033#SBR池回流污泥泵M12044#SBR 回流污泥泵M13011#鼓风机M13022#鼓风机M13033#鼓风机M14总的空气电动阀LT101集水池1#浮球开关LT102集水池 2#浮球开关LT103集水池3#浮球开关LT104集水池 4#浮球开关LT301储泥池 1#浮球开关LT302储泥池 2#浮球开关LT2011#SBR池超声波液位计LT2022#SBR 池超声波液位计LT2033#SBR池超声波液位计LT2044#SBR 池超声
10、波液位计FT1液体流量计FT2气体流量计AT1011#SBR 池 DO 仪AT1022#SBR 池 DO 仪AT1033#SBR 池 DO 仪AT1044#SBR池DO仪M15脱水机3 上位监控管理机PLC将采集SBR池内液位、总水量、空气流量、DO仪等参数作为控 制用外，还通过通信电缆将其参数传给上位监控管理机，通过上位监 控管理机可实时检测有关参数变化，并保留一段时间的数据，形成变 化曲线。同时可以实时监测所控设备工作状态，具有设备故障报警、 参数打印等功能。4 模拟显示屏 可以直观地了解格栅除污机、水泵、空气阀门、滗水器、剩余污泥泵、 脱水机等主要设备的工作状态。二 污水处理控制系统的P
11、LC选型和资源配置（一）控制系统构成图1监控系统图如图所示。2.主控PLC框架配置图主控 PLC 配置图如图所示U-U-CPUU-01DMU-02RMU-55NI0-I17U-55NI20-I3U-55NI40-I5U-05TQ0-Q1扩展 电源U-55NI60-I77U-55NI100-I117U-55NI120-I137U-55NI140-I157U-05TQ20-Q7U-05TQ40-QS7扩展 电源U-55NI160-I177U-05TQ60-Q-77U-01ADU-01ADU-01ADU-DMY主控 PLC 框架配置图3.远程I/O框架配置图如图所示。U-02RSU-05TU-05T
12、U-05TQ100-Q117Q120-Q137Q140-Q157（二）模块功能概述（1）U-01DM；专为光阳SU-5/SU-6系列PLC而生产的数据通信模 块，使用U-01DM就可以与其他PLC或上位计算机进行串行通信。（2）U-55N：数字量输入模块，输入点数为16点，主要用来将外部 一些信号输入到PLC，如行程开关信号等。（3）U-05T：数字量输出模块，输出点数为16点，主要用来将控制 信号输出到相应的器件，实现控制。（4）U-01AD：模拟量输入模块，用于将模拟量信号变换成数字信号。 本模块具有 4 个通道，各通道将模拟信号分时变换成（04095） 或（-4095+4095）的数字信
13、号，并逐个向CPU输出。（5）U-02RM和U-02RS：远程I/O模块，主控PLC利用U-02RM模块，采用串行通信的方式控制扩展I/O。（6）U-DMY:填空模块，它的外形尺寸和输入/输出模块一样。三 污水处理控制系统程序设计和调试（一）编程软件编程软件采用光洋公司为其生产的 PLC 而设计的编程软件 DirectSOFT2.3。（二）程序的流程图和时序图、构成和相关设置 1流程图和时序图程序主要依据SBR法污水处理工艺（进水、反应、沉淀、排水）根 据各环节设备的运行状况进行编制。一个 SBR 池一个周期的流程图 如图所示。而整个工程有4个SBR池，整个工程的进程时序图如图所示。集气 3结
14、束SB反应（曝气 等）沉淀排水进水开始一个 SBR 池子、一个周期的流程图2程序的构成 程序主要有以下几种模式：自动模式、受动模式、报警模式等。（1）自动模式：在这种模式下，PLC将运行已经设置好的程序和参 数（适用于一切都工作正常的情况）。（2）手动模式：此模式主要是针对测试或出现问题时适用的（如水 泵出现故障、阀门开不到位等情况）。本工程中，所有设备都具有手动功能。在手动模式下，设备运行不再按照PLC程序运行, 完全是通过人的操作来完成的。（3）报警模式：为确保整个系统的安全运行，特设置了此模式。当SBR池水位过高时，开始报警，防止SBR池内水溢出。3 输入 / 输出量对应的内部寄存器地址 输入量对应的内部寄存器地址范围是R40400R40423，所以对应 的寄存器地址从R40400开始。具体对应关系如表所示。模拟量输入模块采用 32 点输入方式， 3 个模拟量输入模块对应的输 入点依次为12001237、I2401277、1300337。具体对应关 系如表所示。输出量对应的内部寄存器地址范围是R4050040523。所以对应的 寄存器地址从R40500开始。具体对应关系如表所示。远程 I/O 只
