污水處理畢業(yè)設(shè)計(jì)方案

一、選題背景與意義1.國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀污水解決過(guò)程是一種復(fù)雜的非線性、多變量的控制過(guò)程，傳統(tǒng)污水解決廠的控制多采用常規(guī)的儀表進(jìn)行控制，以手動(dòng)控制為主，完全依賴于操作工人掌握的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，采用這種方式的水解決質(zhì)量不穩(wěn)定，勞動(dòng)生產(chǎn)率低，系統(tǒng)信息分散。以PLC為現(xiàn)場(chǎng)控制單元的污水解決工藝控制系統(tǒng)含有下列特點(diǎn)：功效分散，PLC、操作員站、調(diào)度站分別肩負(fù)現(xiàn)場(chǎng)控制、操作控制、數(shù)據(jù)管理等功效；任務(wù)分派合理，控制功效強(qiáng)，可靠性高；與STD、IPC、DCS等慣用的控制裝置比較，PLC的可靠性最高，并且抗干擾強(qiáng)?？删幊炭刂破?PLC)因其高可靠性和較高的性價(jià)比在工業(yè)控制中得到廣泛的應(yīng)用。污水解決每個(gè)工藝段的設(shè)備及檢測(cè)儀表相對(duì)集中，控制相對(duì)獨(dú)立，而PLC特別合用于這樣的系統(tǒng)特性，因此能夠完畢污水解決過(guò)程中工業(yè)控制與狀態(tài)監(jiān)測(cè)。因此，當(dāng)代污水解決控制系統(tǒng)構(gòu)造普通都采用以計(jì)算機(jī)和PLC為基礎(chǔ)的三級(jí)監(jiān)控集散模式現(xiàn)在國(guó)內(nèi)重要采用PLC作為現(xiàn)場(chǎng)控制單元，以PLC為現(xiàn)場(chǎng)控制單元的分層。能夠說(shuō)我國(guó)污水解決自動(dòng)化的現(xiàn)狀是：手動(dòng)和自動(dòng)皆備，自制和引用并舉。能夠看出我國(guó)的污水解決自動(dòng)控制系統(tǒng)有下列特點(diǎn)：（1）、對(duì)于新建的污水解決廠，引進(jìn)了計(jì)算機(jī)分散控制系統(tǒng)，手動(dòng)和自動(dòng)并存的控制方式。大部分以前建設(shè)的污水廠自動(dòng)化程度仍然很低，仍采用人工巡檢的方式。（2）、國(guó)產(chǎn)在線儀表的穩(wěn)定性還沒(méi)有達(dá)成規(guī)定，因此大部分采用進(jìn)口的在線儀表，但是由于進(jìn)口儀表價(jià)格昂貴，因此應(yīng)用并不是很廣泛。水質(zhì)的檢測(cè)重要是由實(shí)驗(yàn)室人員通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)量。（3）、各個(gè)控制站之間完全獨(dú)立，沒(méi)有信息的交換。并且各個(gè)控制單元由于其內(nèi)部資源的限制，只是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)樸的時(shí)間控制和邏輯控制。（4）、上位機(jī)監(jiān)控軟件極少使用，幾乎沒(méi)有中控室，不能對(duì)全廠的設(shè)備實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)控。而某些報(bào)表的工作也重要是由廠里的工作人員手工完畢。國(guó)外的某些發(fā)達(dá)國(guó)家，如英美日等國(guó)，投資研究高效型、智能型、集約型污水解決設(shè)備和自動(dòng)化控制儀表，污水解決率已經(jīng)達(dá)成80%～90%，成功地解決了來(lái)自都市和工業(yè)的水源污染問(wèn)題。由于控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)以及現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的飛速發(fā)展，國(guó)外的污水廠很早便實(shí)現(xiàn)了污水廠的網(wǎng)絡(luò)控制，如DCS、FCS系統(tǒng)。國(guó)外同時(shí)重視水解決中的PLC的開(kāi)發(fā)，相繼研制出了某些智能、穩(wěn)定、小巧的控制單元，如AB公司的SLC系列、Siemens的S7系列、Schneider的TSXQuantum系列；同時(shí)國(guó)外也很重視在線儀表的研制，如德國(guó)E+H公司，美國(guó)的哈希公司相繼研制了溶解氧DO（DissolvedOxygen）、化學(xué)需氧量COD（ChemicalOxygenDemand）分析儀。國(guó)外污水解決自動(dòng)控制系統(tǒng)重要存在下列特點(diǎn)：（1）、采用集散控制系統(tǒng)DCS和現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS。安裝廠區(qū)的本身狀況和工藝段來(lái)劃分若干個(gè)控制站，站與站之間能夠平級(jí)關(guān)系也能夠是上下級(jí)關(guān)系，站與站之間普通獨(dú)立運(yùn)行。設(shè)立中控室，中控室有操作員站和工程師站，負(fù)責(zé)全廠的數(shù)據(jù)管理和統(tǒng)計(jì)、報(bào)表等工作。（2）、大量采用在線監(jiān)測(cè)的水質(zhì)分析儀表，對(duì)全廠的水質(zhì)實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并由上位機(jī)統(tǒng)計(jì)下來(lái)，提高了測(cè)量精度。（3）、生產(chǎn)過(guò)程中不同程度上采用智能控制，能夠根據(jù)水質(zhì)和水源的變化自動(dòng)的調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)的控制方式。（4）、大量采用遙測(cè)、遙控設(shè)備；并開(kāi)始有效地運(yùn)用社會(huì)信息資源，如電話線、移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)、國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)、氣象信息等。 通過(guò)對(duì)比，不難看出，整體上和國(guó)外相比，我國(guó)污水的自動(dòng)控制系統(tǒng)仍然存在很大的差距，但是我國(guó)的應(yīng)用前景卻非常廣泛、潛力很大。選題的目的及意義本課題是基于我國(guó)污水解決控制系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)呈現(xiàn)狀，根據(jù)計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)及自動(dòng)控制理論，研究開(kāi)發(fā)出經(jīng)濟(jì)合用的污水解決控制系統(tǒng)，重要應(yīng)用在廣大都市的中小型的污水解決廠中。同時(shí)監(jiān)控軟件采用良好人機(jī)交換界面，使操作員能夠更方便的操作污水解決的各個(gè)工藝流程，對(duì)在污水解決過(guò)程中的設(shè)備、參數(shù)數(shù)據(jù)及時(shí)地進(jìn)行觀察、分析，使污水解決工藝達(dá)成良好的狀態(tài)。從而確保污水的解決效果。水污染是我國(guó)都市面臨的眼中環(huán)境問(wèn)題，它不僅危害人民的身體健康，還克制了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，破壞了生態(tài)平衡，并容易造成水荒的發(fā)生。都市污水排水站的建設(shè)是建設(shè)當(dāng)代化都市和水資源保護(hù)不可或缺的重要構(gòu)成部分。然而工業(yè)污水成分復(fù)雜、有害污染物多、解決難度大的特點(diǎn)始終成為了公司發(fā)張壯大的瓶頸。同時(shí)對(duì)控制系統(tǒng)提出了比普通的過(guò)程控制系統(tǒng)更高的規(guī)定。在這樣的背景下，污水解決行業(yè)成為新興的產(chǎn)業(yè)，解決總量逐年增加。同時(shí)減少運(yùn)行成本、提高污水解決效率，也成為了污水解決行業(yè)面臨的最現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)了：跟蹤變化的水解決狀況，實(shí)時(shí)檢測(cè)水質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)，分析解決數(shù)據(jù)，分析趨勢(shì)走向，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)整個(gè)設(shè)備及工藝參數(shù)。使其達(dá)成優(yōu)化控制狀態(tài)，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，節(jié)省能耗。采用計(jì)算機(jī)替代人工操作，減少事故，確保安全減少勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省人力，甚至能夠完畢許多人工難以完畢的任務(wù)，提高運(yùn)行的可靠性。PLC控制系統(tǒng)含有生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制、實(shí)時(shí)監(jiān)控、實(shí)時(shí)管理、實(shí)時(shí)在線監(jiān)視、故障顯示報(bào)警、連鎖保護(hù)、自動(dòng)生成報(bào)表等基本功效。微機(jī)污水解決控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)集中管理、分散控制、網(wǎng)絡(luò)化、智能化。 因此建設(shè)符合我國(guó)國(guó)情的污水廠自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)減少污水解決成本、改善環(huán)境、建立可持續(xù)發(fā)展社會(huì)和和諧社會(huì)、保持我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展含有重要意義。二、設(shè)計(jì)內(nèi)容2.1設(shè)計(jì)內(nèi)容研究（1）污水解決工藝流程設(shè)計(jì)如圖1；綜合廢水綜合調(diào)節(jié)池綜合廢水綜合調(diào)節(jié)池第一沉淀池指標(biāo)檢測(cè)第二沉淀池第三沉淀池指標(biāo)檢測(cè)出水圖1污水解決工藝流程設(shè)計(jì)（2）污水解決控制系統(tǒng)的總體方案；污水解決控制部分由中央控制室、污水解決室、污泥解決房構(gòu)成。中央控制室由PLC、上位機(jī)以及電氣控制柜；污水解決室由遠(yuǎn)程I/O控制站和污水解決部分的電氣柜；污泥解決房由遠(yuǎn)程I/O控制站和污泥機(jī)的電氣控制柜。如圖2。管理機(jī)管理機(jī)、監(jiān)控機(jī)中央解決室污水解決室污泥解決房圖2污水解決控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案（3）控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)；PLC選用西門(mén)子公司SIMATICS7-200的可編程控制器進(jìn)行程序控制。CPU、模擬量數(shù)據(jù)輸入、模擬量數(shù)據(jù)輸出、數(shù)字量數(shù)據(jù)輸入、數(shù)字量數(shù)據(jù)輸出模塊的選擇；以及多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表的選型。（4）控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)、在線監(jiān)控畫(huà)面設(shè)計(jì)；1）PLC程序設(shè)計(jì)PLC中的程序設(shè)計(jì)分為操作系統(tǒng)和顧客程序。顧客程序在STEP7中生成，然后下載到CPU。2）監(jiān)控界面設(shè)計(jì)運(yùn)用組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)污水解決界面能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各個(gè)解決池中液位、流量等多個(gè)指標(biāo)、參數(shù)的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)。（5）電機(jī)主電路圖的設(shè)計(jì)；（6）多個(gè)器件的選擇；（7）污水解決系統(tǒng)的通訊；系統(tǒng)采用以太網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)總線混合型構(gòu)造，現(xiàn)場(chǎng)層的通訊采用PROFIBUS-DP主/從合同，過(guò)程監(jiān)控層使用以太網(wǎng)合同。（8）可編程控制器控制系統(tǒng)的抗干擾方法。2.2預(yù)期研究成果（1）通過(guò)對(duì)上位機(jī)的手動(dòng)、自動(dòng)切換來(lái)實(shí)現(xiàn)污水解決系統(tǒng)工作方式的控制。（2）當(dāng)設(shè)備工作于自開(kāi)工作方式下時(shí)，全部設(shè)備按照PLC程序工作，實(shí)現(xiàn)污水解決的流入、檢測(cè)、多級(jí)沉淀、凈化、檢測(cè)、排放的自動(dòng)一體化。并且有一定的適應(yīng)能力，能夠識(shí)別環(huán)境條件的變化，并自動(dòng)校正控制動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)污水解決自動(dòng)化、實(shí)時(shí)管理、實(shí)時(shí)監(jiān)控、故障顯示報(bào)警等。（3）當(dāng)設(shè)備工作于手開(kāi)工作方式下時(shí)，工作人員能夠根據(jù)多個(gè)指標(biāo)對(duì)應(yīng)儀表的顯示值通過(guò)經(jīng)驗(yàn)來(lái)手動(dòng)操作各個(gè)控制器，達(dá)成污水排放的原則。（4）在設(shè)備工作工程中，通過(guò)上微機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)控制器工作的顯示、操作。 同時(shí)微機(jī)污水解決控制系統(tǒng)同傳統(tǒng)的污水解決相比，能提高污水解決效率，能提高污水解決質(zhì)量，能發(fā)明社會(huì)效益，推動(dòng)污水解決行業(yè)的發(fā)展。三、設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)思路（辦法、手段）（1）研究污水解決的發(fā)展及現(xiàn)狀，分析污水解決的工藝流程；（2）研究PLC控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)造、運(yùn)行原理以及PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則和環(huán)節(jié)；（3）具體分析污水解決工藝流程，擬定被控對(duì)象；（4）對(duì)PLC進(jìn)行選型、I/O點(diǎn)數(shù)分派；（5）硬件電路分析；運(yùn)用CAD制圖來(lái)設(shè)計(jì)電氣原理圖、設(shè)備連線圖等。完畢控制柜中PLC、接觸器、繼電器、電機(jī)、空氣開(kāi)關(guān)、上位機(jī)顯示操作屏等設(shè)備之間的硬件連接。（6）對(duì)污水解決工藝各環(huán)節(jié)進(jìn)行具體的軟件編程；在西門(mén)子S7-200編程環(huán)境下完畢在自動(dòng)、手開(kāi)工作方式下對(duì)各個(gè)設(shè)備的精確控制的編程，通過(guò)與PLC的連接，某些參數(shù)的設(shè)定完畢對(duì)程序的調(diào)試；運(yùn)用組態(tài)王軟件編寫(xiě)控制系統(tǒng)組態(tài)，并設(shè)計(jì)和諧的控制界面，下載到顯示屏中；通過(guò)觸摸顯示屏與西門(mén)子之間的通訊，觸摸顯示屏各個(gè)指標(biāo)數(shù)據(jù)的顯示及參數(shù)的設(shè)立來(lái)檢查污水解決系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞。四、參考文獻(xiàn)[1]蔣金萍.采用PLC和MCGS的污水解決控制系統(tǒng).工業(yè)控制計(jì)算機(jī).,23(3):11-13.[2]張自杰.環(huán)境工程手冊(cè)——水污染防治卷.高等教育出版社.1996.[3]劉宇,彭力.基于PLC的都市污水解決控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).PLC&FA,,9:39-41.[4]李樹(shù)偉.有關(guān)污水解決場(chǎng)微機(jī)自動(dòng)調(diào)控的某些見(jiàn)解[J].石油化工環(huán)境護(hù),1994,(1):55-57.[5]孫增忻.智能控制理論與技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社,1997.[6]楊小琦.基于PLC與現(xiàn)場(chǎng)總線結(jié)合的污水解決控制系統(tǒng).中國(guó)資源綜合運(yùn)用,,9:54-55.[7]黃俊勇,胡清波.基于PLC的污水解決控制系統(tǒng).工業(yè)控制計(jì)算機(jī).,24(6):66-67.[8]趙芳,李從冰.基于PLC的污水解決控制系統(tǒng).工業(yè)控制計(jì)算機(jī).,19(4):59-60.[9]黎一強(qiáng).PLC技術(shù)在生活污水解決及回用系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī).,19(4):59-60. 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