畢業(yè)設(shè)計開題報告

1、電氣與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告電氣與信息工程學(xué)院電氣自動化專業(yè)08 級2 班課題名稱： 污水處理的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計（論文）起止時間：如。年11月”日 二_5月25日津 24 凰）_學(xué)生姓名：襖E吉輝學(xué)號:3080220243指導(dǎo)教師：郁煒報告日期：2010-12-71 -本課題所涉及的冋題在國內(nèi)（夕卜）的研究現(xiàn)狀綜述水與人的生活息息相關(guān)，目前我國淡水資源不斷減少，而且污染現(xiàn)象較為嚴重。我國的工業(yè) 用水重復(fù)利用率平均為 40%一50%。目前全國城市污廢水的處理率（達排放標準的）僅有10%左右，其余的污廢水都直接排入河川、湖泊、海洋。耗水量高、重復(fù)利用率低、污

2、染嚴重是我國工業(yè)系 統(tǒng)水資源利用的突出問題。因此工業(yè)污水處理項目的實施已經(jīng)刻不容緩。為了避免對環(huán)境的污染，污水必須得到妥善的處理。目前國內(nèi)各污水的處理基本上都是進行 加藥、沉降、過濾、回注等處理工序。原有的污水處理廠其控制部分采用傳統(tǒng)的繼電器控制，控 制線路復(fù)雜，繼電器多，長時間運行后，線路老化，頻繁出現(xiàn)控制故障。而PLC控制器以其技術(shù)成熟、通用性好、可靠性高、安裝靈活、擴展方便、性能價格比高等一系列優(yōu)點，在工業(yè)控制中 得到了越來越廣泛的應(yīng)用，在污水處理中采用PLC控制系統(tǒng)改造后，提高了自動控制的可靠性。,不僅減輕了工人的勞動強度，而且提高了污水處理廠的運行效率和運行效益，實現(xiàn)了污水廠生產(chǎn)管理

3、的科學(xué)性?，F(xiàn)代污水處理采用計算機控制曰益普遍。歐美國家一些城市污水處理廠已經(jīng)用計算機進行數(shù)據(jù)記錄和運行過程控制，甚至實現(xiàn)全自動化無人值守控制模式?，F(xiàn)在許多美國大中型水廠均由一 套集散型的自動控制系統(tǒng)進行控制。在廠區(qū)范圍內(nèi)設(shè)有若干臺現(xiàn)場計算機，對整個水處理過程實 行多環(huán)路控制，其中包括沉淀、過濾及反沖洗、臭氧處理、化學(xué)藥劑投放、泵房等。設(shè)在中心控 制室內(nèi)的計算機主機從各個現(xiàn)場計算機中收集數(shù)據(jù)，并提供圖表顯示、曲線、各個設(shè)備動作記錄、 設(shè)備故障報警等。在自動控制系統(tǒng)發(fā)生故障時，每一個自動控制過程都可切換成手動控制。與國外相比，我國污水處理自動化控制起步較晚，進入90年代以后污水處理廠才開始引入自動

4、控制系統(tǒng)，但多是直接引進國外成套自控設(shè)備，國產(chǎn)自動控制系統(tǒng)在污水處理中應(yīng)用很少。就目前來看，我國污水處理廠自控系統(tǒng)的現(xiàn)狀是手動與自動皆備，自制和引進并舉。大體可分成 三個檔次。第一、手動操作：采用常規(guī)分散儀表對污水處理過程中的液位、流量、溫度、濁度、PH值等性能指標進行離線或在線采集，根據(jù)數(shù)據(jù)得出控制要求，操作員在現(xiàn)場控制主要設(shè)備，如閥門的 開、閉，電機的啟、停，鼓風(fēng)量的調(diào)節(jié)等等。這種控制方式下，完全由工人在現(xiàn)場操作，工藝參 數(shù)得不到可靠保證，污水處理后出水質(zhì)量難以保證，穩(wěn)定性差，工人操作勞動強度大，主要設(shè)備 和裝置不能工作在最佳狀態(tài)。這種控制方式由于投資少，主要在一些小型污水處理場合應(yīng)用。第

5、二、半自動控制：通過數(shù)據(jù)采集器等手段采集局部過程量送入控制室，一般在控制室設(shè)有 工藝模擬顯示屏或上位機，在模擬屏或上位機上顯示液位、流量、溫度、濁度、PH值、污泥濃度等過程參數(shù)和電機、閥門運行狀態(tài)，對生產(chǎn)過程進行監(jiān)控，上位機操作人員可以在模擬屏或操作 臺上遙控部分設(shè)備的啟、停，而某些設(shè)備控制就需要聯(lián)系現(xiàn)場操作人員，由現(xiàn)場操作人員手工控 制，生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)需要人工記錄。這種控制方式，需要人工的頻繁介入，中間存在人為聯(lián)絡(luò)的延 遲，使出水質(zhì)量會有較大的波動，工人的勞動強度也較大，國內(nèi)中小型污水處理廠較多采用。第三、全自動控制：采用計算機控制技術(shù)與多層次的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對污水處理的全程生產(chǎn)工序進 行無人值守全

6、自動控制。生產(chǎn)過程控制中的各種信號通過相應(yīng)的變送器送入下位機，一般下位機 采用可靠的PLC作為控制單元，運行先進的控制算法，實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的實時控制。作為上位機的 工業(yè)控制計算機采用TCP/IP協(xié)議和標準數(shù)據(jù)庫，掛在以太網(wǎng)上，實現(xiàn)信息的集成管理和遠程控制。 上、下位機之間通過網(wǎng)絡(luò)傳送采集參數(shù)和遠程控制參數(shù)。這種控制方式是自控技術(shù)的發(fā)展方向， 國外國內(nèi)的大型污水處理廠都在使用。所以本文主要采用 PLC與設(shè)置在中控室的工控機通過基于TCP/IP協(xié)議的工業(yè)以太網(wǎng)進行通訊，組成了一個組態(tài)王與 STEP7合用、工控機與PLC合用的混合型工業(yè)控制系統(tǒng)，不但發(fā)揮了不 同設(shè)備各自的優(yōu)勢、縮短了工程時間、降低了人

7、力物力消耗，而且可方便的與調(diào)度中心的BA相連,實現(xiàn)了調(diào)度中心管控一體化。從而達到降低工業(yè)污水處理成本、改善環(huán)境、建立可持續(xù)發(fā)展社會 和和諧社會、保持我國經(jīng)濟高速發(fā)展的目標。2 .設(shè)計（論文）要解決的問題和擬采用的研究方法問題一：1工業(yè)污水處理系統(tǒng)控制形式問題二：1. PLC選型2. PLC的I/O資源配置3各種器件的選擇比如水泵、空壓機、電磁閥、電動機、接觸器、變頻器等的選型，5.6 PLC和變頻器通訊4可編程控制器控制系統(tǒng)的抗干擾措施問題三：1基于STEP7的PLC程序開發(fā)2. 組態(tài)王與SIMATIC S7 PLC的通訊3. 曝氣過程控制的程序設(shè)計4. 氯氣投加環(huán)節(jié)的程序設(shè)計5-絮凝劑投加環(huán)

8、的程序設(shè)計6.PID控制設(shè)計問題四：1傳感器的選型2.傳感器和PLC間的通訊3.本課題需要重點研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路1PLC的0資源配置：系統(tǒng)模擬量和數(shù)字量的輸出、輸入設(shè)置。此系統(tǒng)中，需要采集模擬量并利用模擬量控制的功能要求，因此需要在擴展一個模擬量輸入輸出擴展模塊，所以應(yīng)用西門子公司專門為S7- 200系列PLC配置的模擬量輸入輸出模塊EM235O2組態(tài)王在污水處理項目中的具體應(yīng)用通過學(xué)習(xí)組態(tài)王，按照本系統(tǒng)要求，首先創(chuàng)建污水處理項目，然后建立組態(tài)王與 SIMATICS7 PLC的通訊，接著建立標簽、編輯工藝流程畫面、數(shù)據(jù)查詢，最后設(shè)置運行環(huán)境和參數(shù)。3各個環(huán)節(jié)的電動機的聯(lián)動通過PLC

9、的設(shè)置，使各個槽中的電動機的聯(lián)動。4 .完成本課題所必須的工作條件（如工具書、實驗設(shè)備或?qū)嶒灜h(huán)境條件、某類市場調(diào)研、計算機 輔助設(shè)計條件等等）及解決的辦法設(shè)計軟件：組態(tài)王工控組態(tài)軟件、STEP7-Micro/WIN32軟件工具書：變頻器的控制理論、傳感器的控制理論、組態(tài)王工控組態(tài)軟件相關(guān)書籍參考文獻：1 劉建雄，PLC控制系統(tǒng)在化學(xué)水處理系統(tǒng)的應(yīng)用，工程技術(shù)，2008（5）2 孫衛(wèi)娜，基于PLC的污水處理系統(tǒng)研究，沈陽航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2007（6）李瑞桂、孟凡華、孟祥廷，PLC在工業(yè)污水處理自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，應(yīng)用技術(shù)，2008（410劉琨，污水處理廠自動控制應(yīng)用及系統(tǒng)建設(shè)，應(yīng)用技術(shù)，20

10、06（4）董淑冷、茅紅偉、唐曉俊， PLC在污水泵站控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，制造業(yè)自動化，2008（6）4 趙芳、李從冰，基于PLC的污水處理控制系統(tǒng)，工業(yè)控制計算機，2006（4）5 劉貫華，基于PLC的污水處理控制系統(tǒng)的設(shè)計，應(yīng)用技術(shù)， 2008（1）常曉玲電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器呵 北京：機械工業(yè)出版社，2004. 1.7孫振強，王暉，孫玉峰可編程控制原理及應(yīng)用教程阿 北京：清華大學(xué)出版社，2005.2.7唐宇毅電廠含油工業(yè)污水處理的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計D.廣州：廣東工業(yè)大學(xué)出版社，2005.9 廖常初.PLC編程及應(yīng)用M.北京：機械工業(yè)出版社，2005.2.10 張培山，鐘昆基于PLC的工業(yè)

11、污水處理廠自控系統(tǒng)的實現(xiàn)J.控制系統(tǒng),2006,5 （1） : 82-83.111李英輝，趙豫龍，戴青云基于PLC的中水處理系統(tǒng)JJ.石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院報，2008,6（4）76-78.12 何獻忠工業(yè)工業(yè)污水處理的PLC控制應(yīng)用J.湖南冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2004, 43（4）:86-87.13 張燕賓.SPWM變頻調(diào)速應(yīng)用技術(shù)（第 3版）M.北京：機械工業(yè)出版社，2006.153.口4程玉華西門子S7-200 I程應(yīng)用實例分析M.北京：電子工業(yè)出版社，2008.1.15 陶權(quán)，吳尚慶變頻器應(yīng)用技術(shù).廣州：華南理工大學(xué)出版社.2009.1.16 陳志新，宗學(xué)軍電器與PLC控制技術(shù)M.北京：

12、北京大學(xué)出版社，2009.1.17 張統(tǒng)工業(yè)污水處理工藝及工程方案設(shè)計M.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.5.18 婁金生水污染治理新工藝與設(shè)計M.北京：海洋出版社，1999.19 張統(tǒng)工業(yè)污水處理工藝及工程方案設(shè)計M.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.5.20 李方圓變頻器行業(yè)應(yīng)用實踐M.北京：中國電力出版社， 2006.21 王衛(wèi)兵可編程控制器原理及應(yīng)用（第二版） 呵北京：機械工業(yè)出版社，2002.22 王仁祥通用變頻器的選型與維修技術(shù)呵 北京：中國電力出版社， 20041周2周3周4周5周6周7周8周9周10周11周12周13周14周15周16周17周18周5 .設(shè)計（論文）完成進

13、度計劃查閱資料，收集信息 查閱資料，收集信息 搜集資料，查找數(shù)據(jù)并進行學(xué)習(xí) 整理資料，撰寫開題報告 開題報告的整理、答辯 系統(tǒng)方案的設(shè)計與選型、制定論文計劃 進行系統(tǒng)的方案設(shè)計 主電路的設(shè)計PLC控制電路的設(shè)計 各種器件的選擇 進行系統(tǒng)軟件的編寫 進行系統(tǒng)軟件的編寫 整理資料 書寫論文 對論文進行全面檢查 請老師檢查，并對其進行修改 整理論文 準備答辯6.指導(dǎo)教師審閱意見該設(shè)計課題具有較強的實用性， 具有一定的社會現(xiàn)實意義。并且目前也屬于應(yīng)用研究的熱點,現(xiàn)有的研究方案很多，但都各有局限性，所以如果能形成自己的特色，則該課題具有一定的研究 價值。該生在本開題報告確立過程中在本組中起主做的作用，從本開題報告中可看出他們參閱了大 量的資料，對目前已有的各種控制方案已作了充分的了解和比較，所以對本課題的理解已達到了 定程度。所確定的方案具有一定的獨特性，思路明確，研究重點和計劃任務(wù)比較合理，并且從 研究任務(wù)中可知通過此設(shè)計可對所學(xué)的專業(yè)知識有較全面的應(yīng)用并有一定加深，這也符合畢業(yè)設(shè) 計的要求和目的。同時課題設(shè)計合理，技術(shù)路線正確，具有一定的研