污水处理自动控制系统的设计硬件部分论文

本科毕业论文（设计）题 目 污水处理自动控制系统的设计（硬件部分）学 院 能源与电气工程学院 专 业 自动化 班 级 学 号 学生姓名 指导教师 完成日期 西安思源学院教务处制西安思源学院本科毕业论文（设计）二一四年五月摘要本文重点研究污水处理自动化控制系统硬件部分的 PLC 控制系统，国内相对落后的污水处理系统导致了很多经过处理的污水达不到排放的标准，投入了大量的资金和人力却达不到预期的效果。由此可见，一套好的自动控制系统对于提高污水处理效果有着极其重要的意义。本文以 SBR 污水处理工艺中 PLC 控制系统的具体应用为例。首先对 PLC 控制系统的硬件结构和工作原理进行了具体的介绍。接下来的工作就是对 PLC 控制系统的基本原则和步骤进行设计。然后进行自动控制线路和电气控制方案的设计，主要对设备的状态信号、启停等进行设计。最后对 PLC 控制系统进行设计，主要有 PLC 的选型、系统资源配置和 PLC 编程等。 污水处理自动化控制系统的优化对国家的水资源可持续发展利用有着极其重要的意义。关键词：污水处理 PLC SBR 自动控制西安思源学院本科毕业论文（设计）AbstractThis article focuses on sewage treatment automatic control system hardware of PLC control system, relatively backward in the domestic sewage treatment system caused a lot of the treated sewage can not meet the discharge standard, but spend a lot of money and manpower to reach the desired effect. Thus, a good set of automatic control system is of extremely important significance to improve the effect of sewage treatment.Based on SBR wastewater treatment process of application of the PLC control system as an example. First of all, the hardware structure and working principle of PLC control system has carried on the detailed introduction. The next job is to the basic principles and steps of PLC control system design. Then for automatic control circuit and the design of the electrical control scheme, mainly to the state of the equipment signal, start-stop, etc to carry on the design. Finally to PLC control system design, including PLC type selection, system resource allocation and PLC programming.Sewage treatment automatic control system of the optimization to the state of water resources sustainable development use has very important significance.Keywords：Sewage treatment PLC SBR Automatic control西安思源学院本科毕业论文（设计）目录第一章 绪论 .1一、课题研究背景 .1二、课题研究目的和意义 .1三、国内外研究状况 .2四、本文研究的主要内容 .2第二章 污水处理系统工艺流程 .3一、污水处理工艺过程阐述 .3二、格栅除污系统 .4（一）转鼓格栅除污机工作原理 .4三、调节池 .4四、SBR 反应池 .4（一）SBR 工艺简介 .4（二）曝气系统 .6五、排水系统 .6六、系统所需设备仪表 .7七、参量的选择与测量 .8八、本章小结 .8第三章 电气控制系统方案的选择及硬件设计 .9一、PLC 的工作原理 .9（一）循环扫描技术 .9（二）PLC 的输入/输出响应时间 .9二、PLC 控制系统设计原则与步骤 .10三、PLC 与 MCGS 组态软件的通信 .11四、SBR 污水处理电气控制系统设计要求 .12五、SBR 污水处理电气控制系统的总体设计 .12西安思源学院本科毕业论文（设计） （一）设计过程 .12（二）控制系统方案设计 .13（三）SBR 污水处理电气控制系统硬件电路设计 .14六、本章小结 .22第四章 污水处理控制系统程序设计概述 .23一、污水处理控制系统总体概述 .23二、污水处理各个子程序的设计 .23（一）空气阀门、潜水搅拌机、回流污泥泵控制子程序的设计 .23（二）滗水器控制子程序的设计 .23（三）粗、细格栅除污机控制子程序的设计 .24（四）进水阀门控制子程序的设计 .24三、本章小结 .25结论 .26参考文献 .27致谢 .29污水处理自动控制系统的设计（硬件部分）第一章 绪论一、课题研究背景在经济飞速发展的今天，工业化和城市化对水资源造成了严重的污染，导致了水资源日益紧缺。在我们赖以生存地球上被水所覆盖的面积大约有 70.8，但是仅有0.26的江河湖泊以及地下水资源能够被人类利用。国内污水处理概况:（1）国内水资源分布不平衡，人均占有量少；（2）国内的污水处理能力目前还处于初级阶段，还有很大的发展空间；（3）随着国家对环境保护投入的增加，国内的污水处理能力在不断的提高。二、课题研究目的和意义世界上任何一个国家的经济发展,可以促进社会进步,促进工农业生产能力,进一步改善人们的生活,特别是在工业革命之后,所有国家的经济快速发展。中国是一个严重缺水的国家,目前我国 300 个城市缺水,根据中国经济信息网的分析,基于当前状态正常的需求,每年大约缺 300 亿- 400 亿立方米的水,造成经济损失 2300 亿元,超过了洪水。水资源短缺和水污染,严重影响人们的日常生活,严重影响我国的经济建设和发展。所以建设符合中国国情的污水处理厂自动控制系统对改善环境、建立可持续发展的社会和和谐社会和维护我国经济高速发展具有重要意义。西安思源学院本科毕业论文（设计） 1三、国内外研究状况污水处理自动控制在我国起步较晚,最早的是在 70 年代的时候使用热工仪表来对污水进行集中的检查。应用程序分析仪表和 DCS 系统。到了 80 年代的时候改为分析仪表和 DCS 系统对污水进行检查。进入 90 年代,随着我国经济实力的提高和对环境保护的重视，我国污水处理控制系统自动化水平有了很大的提升。 国国内污水处理自动控制系统特点：（1）采用手动和自动并存的控制方式；（2）国产在线仪表技术不成熟；（3）控制站之间几乎无信息交换；（4）上位机监控软件发展速度慢。相比而言，发达国家的污水处理技术更加成熟,国外污水处理厂早就意识到污水处理厂的网络控制,如 DCS 和 FCS,早些时候,SCADA 技术被应用到了供水和排水工程,并带来了巨大的经济和社会效益。同时国外还注重水处理 PLC 的发展。国外污水处理自动控制系统特点：（1）在线监控技术成熟，测量精度高；（2) 大量采用智能控制；（3）大量采用遥控、遥测设备；（4）效地利用社会信息资源。四、本文研究的主要内容(1) 对污水处理的意义、重要性和发展等进行全面的了解；(2) 介绍污水处理的工艺流程，并以 SBR 污水处理法为例；(3) 介绍 PLC 的基本结构和工作原理，按照污水处理的工艺要求设计 PLC控制系统；(4) 对污水处理的硬件系统进行具体的设计。西安思源学院本科毕业论文（设计） 2第二章 污水处理系统工艺流程一、污水处理工艺过程阐述目前普遍使用的污水处理系统有格栅除污系统、曝气沉砂池系统、SBR 反应池系统（本文以 SBR 污水处理系统为例） 、污泥处理系统四部分。污水由进水系统通过粗格栅和清污机进行初步排除大块杂质物体，到达除砂池中。在除砂池系统中细格栅和转鼓清污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 SBR 反应池。在 SBR 系统中进行生化处理，分解污水中的有害物质，潜水搅拌机的作用是推进水流，使 SBR 反应池的污水和活性污泥处于剧烈搅拌充分混合接触，使生化反应更加充分。经处理的污水进入沉淀池中，进行物理沉淀，经过反应后达到排放标准的污水从滗水器排出。污水处理系统的工艺流程见图 2-1：图 2-1 工艺流程图西安思源学院本科毕业论文（设计） 3二、格栅除污系统格栅除污机主要作用是去除污水中的大块固体杂物，保护后面的设备和设施不受影响 1。转鼓格栅除污机特点：（1）转鼓格栅的转速低、噪音相对较低、功率相对较小、无振动、零部件磨损小、使用寿命长；（2）转鼓格栅可以代替传统机械格栅、输送和螺旋压榨机；（3）可以实现全封闭运行，无异味外溢；（4）设计独特、结构紧凑、占地小、经久耐用。 （一）转鼓格栅除污机工作原理该设备安装在水渠中，污水先经过圆筒形格栅的端头，再流入栅内，然后从侧面的栅缝中流出，经过此程序后，污水中悬浮物体被圆形格栅条截住，然后通过齿形刮板将栅渣刮到集渣槽内，最后由上方的尼龙刷和冲洗水喷出。栅渣通过螺旋输送、挤压、脱水、运至上端排渣斗排出。整个过程由驱动电机进行控