污水处理过程监控系统设计

内容摘要本论文主要研究污水处理系统的PLC控制系统，随着城市的快速发展，环境问题显得日益重要。污水是破坏境的一个重要因素，目前中国污水处理自控系统相对落后，污水处理成本居高不下，污水站排放的处理过的污水的水质不稳定，所以如何建立有效的自控系统，优化运行效果，具有重要的意义。文章首先介绍了PLC控制系统的硬件结构，工作原理以及设计PLC控制系统的基本原则和步骤。然后以SBR污水处理工艺为例，来说明PLC在污水处理过程中的应用。先根据污水处理要求设计了设备的电气控制与自动控制线路，主要包括设备的启停、状态信号等。最后按照工艺要求设计PLC控制系统，包括PLC的选型、系统资源配置以及按照污水处工艺编制PLC程序等。建立高度自动化污水处理站，不仅可以加强整个系统的可靠性、准确性，还可以减少劳动强度，降低处理成本和节约能源。污水处理站自动控制系统的建设将降低生产和维护成本，减轻生产及维护工人的劳动强度，并为生产工艺进一步改进提供方便，具有很好的经济效益和社会效益。索引关键词:污水处理自动控制PLC目录第一章绪论............................................................................................................................-1-1.1中国污水处理行业概况.....................................................................................................-1-1.2课题目的和意义.................................................................................................................-1-1.3国内发展现状.....................................................................................................................-1-1.4本文研究的主要内容.........................................................................................................-2-第二章污水处理工艺简介....................................................................................................-2-第三章PLC控制系统设计.....................................................................................................-2-3.1PLC简介..............................................................................................................................-2-3.2PLC控制系统设计原则与步骤..........................................................................................-3-3.3SBR污水处理控制系统设计要求.....................................................................................-3-3.4SBR污水处理控制流程.....................................................................................................-4-3.5PLC控制程序结构..............................................................................................................-4-第四章组态软件系统设计....................................................................................................-5-4.1MCGS组态软件简介..........................................................................................................-5-4.2对监控软件的要求.............................................................................................................-5-4.3数据对象的建立.................................................................................................................-5-4.5设备与变量连接.................................................................................................................-9-4.6程序安全机制.....................................................................................................................-9-第五章运行和调试..............................................................................................................-10-5.1PLC运行调试....................................................................................................................-10-5.2组态软件模拟运行调试...................................................................................................-10-后记............................................................................................................................................-12-参考文献....................................................................................................................................-13--1-污水处理过程监控系统设计第一章绪论地球虽然有70.8%的面积为水所覆盖，但淡水资源却极其有限，人类真正能够利用的是江河湖泊以及地下水中的一部分，仅占地球总水量的0.26%，而且分布不均。全世界每天约有200吨垃圾倒进河流、胡泊和小溪，每升废水会污染8升淡水。世界上许多国家正面临水资源危机；12亿人用水短缺，30亿人缺乏用水卫生设施。1.1中国污水处理行业概况中国水资源人均占有量少，空间分布不平衡。随着中国城市化、工业化的加速，水资源的需求缺口也日益强大。在这样的背景下，污水处理行业成为新兴产业，目前与自来水生产、供水、排水、中水回用行业处于同等重要地位。虽然由于国家和各级政府对环境保护重视程度的不断提高，中国污水处理行业正在快速增长，污水处理总量正在逐年增加，城镇污水处理率不断提高。但目前中国污水处理行业仍处于发展的初级阶段。中国目前的污水处理能力尚跟不上用水规模的迅速扩张，管网、污泥处理等配套设施建设严重滞后。另一方面，中国的污水处理率与发达国家相比，还存在着明显的差距，且处理设施的负荷率低。因此中国应完善污水处理的政策法规，建立监管体制，创建合理的污水处理收费体系，扶植国内环保产业发展，推进污水处理行业的产业化和市场化。污水处理行业是一个朝阳产业，发展前景十分广阔。中国污水处理行业由此迎来高速发展期。1.2课题目的和意义世界上任何国家的经济发展，都会推进社会进步、促进工农业生产能力，使人民的生活得到进一步改善，尤其在工业革命以后，各国经济飞速发展，全球大量的不可再生资源被利用。如果这些污水无净化排出必定会给周围环境造成很大的污染，而且我国是一个严重缺水的国家，约有300个城市缺水，其中严重缺水城市有50个。水资源的匮乏和水资源的污染已经严重的影响了人民的日常生活，严重的影响了全国的经济建设和发展。特别是我国北方城市，在这种情况下，污水更加不能随便外排，而是要净化之后合理利用。1.3国内发展现状我国污水处理自控系统有以下特点：对于新建的污水处理厂，引进了计算机分散控制系统，手动和自动并存的控制方式，大部分以前建设的污水处理厂自动化程度仍然很低，国产在线仪表的稳定性还没有达到要求，所以大部分采用进口的在线仪表，但由于进口仪表价格昂贵，所以应用并不广泛，本质的检测主要是有实验人员通过试验来测量；各个控制站之间完全独立，无信息交换。并且各个控制单元由于内部资源的限制，只是实现了简单的时间控制和逻辑控制：上位机监控软件很少使用，几乎没有中控室，不能对全厂的设备实行实时监控，而一些报表的工作也主要是有厂里的工作人员手工完成。-2-1.4本文研究的主要内容本文论述了污水处理工艺及污水处理系统的组成和PLC控制系统的设计，主要由以下内容组成：一、介绍了污水处理的基本内容，包括污水处理的发展及污水处理的工艺流程。二、介绍了PLC的基本结构和工作原理，并对污水处理控制系统进行设计分析。三、具体设计污水处理的硬件系统及软件系统。第二章污水处理工艺简介序批式活性污泥法，简称SBR。早在1914年，这种处理系统就被采用，但由于当时的自动化水平较低，操作困难且工作量大，特别是后来随着城市和工业废水处理规模的日趋扩大，这个缺点更加突出，间歇式活性污泥法逐渐被连续式活性污泥法取代。近年来，随着计算机和自动控制技术的飞速发展，这一弊端得到很好的解决。同连续式活性污泥法相比，SBR具有许多独特的优点，使得间歇式活性污泥法日益受到国内外的重视。SBR工艺是一种简易、快速且低耗的废水生物处理工艺。它主要有以下几个方面的特点：工艺简单、造价低；时间上具有理想的推流式反应器的特性；运行方式灵活，可脱氮除磷；具有较强的耐冲击负荷的能力；良好的污泥沉降性能，不易产生污泥膨胀现象。在充氧阶段，SBR反应池去除有机物的机理与普通活性污泥法相同。不同点是，运行时、进水、反应、沉淀、排水、空载排泥5个工序在同一SBR反应池中周期性运行。当污水进入反应池后，与池内空载期的污泥混合，污水中的有机物被菌胶团吸附，并开始生物降解。反应结束后经过沉淀期，上部的水逐渐变清，利用滗水器将水排出，最后排出污