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毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目:污水处理的PLC控制系统设计院系名称:机电工程学院专业班级:机械08-9学生姓名:张轰导师姓名:刘桂波开题时间:2012.02.27指导委员会审查意见：签字：年月日一.课题来源及研究目的和意义研究目的：SBR废水处理技术是一种高效废水回用的处理技术，采用优势菌技术对校园生活污水进行处理，经过处理后的中水可以用来浇灌绿地、花木、冲洗厕所及车辆等，从而达到节约水资源的目的。SBR废水处理系统方案应充分考虑现实生活中校园生活区较为狭小的特点，力求达到设备体积小，性能稳定，工程投资少的目的。废水处理过程中环境温度对菌群代谢产生的作用直接影响废水处理效果，因此采用地理式砖混结构处理池，以降低温度对处理效果的影响。同时，SBR废水处理技术工艺参数变化大，硬件设计选型与设备调试比较复杂，采用先进的PLC控制技术可以提高SBR废水处理的效率，方便操作和使用。研究意义：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，尤其在工业革命之后，各国经济飞速发展，全球大量的不可再生资源（例如石油）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，已经被联合国列为世界上13个缺水国家之一。目前我国约300个城市缺水，其中严重缺水城市有50个，据中国经济信息网分析统计，全国按目前正常需要，年缺水总量约为300亿~400亿立方米，因缺水造成的经济损失达2300亿元，超过洪涝灾害。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，如北京、天津、沈阳等城市水资源更为短缺。在这种情况下，油田的污水更加不能随便外排，而是要净化之后合理利用。我国污水处理的电耗为0.365kWh/m3、日本为0.304kWh/m3、美国为0.243kWh/m3，因此建设符合我国具体情况的污水厂自动控制系统对降低污水处理成本、改善环境、建立可持续发展社会、保持我国经济高速发展具有重要意义。二.文献综述近年我国的污水处理行业虽然取得了较大发展，但仍然存在污水处理厂设计标准低、设备和工艺技术落后等问题。污水处理工艺与其他工艺过程相似，需要在一定的温度、压力、流量、液位等工艺条件下进行。污水处理的可变因素较多，水量、浓度、温度、气量、微生物状态、机械运行和系统控制情况等，都会影响污水处理效率以及功能，因此尽快建立自动化程度较高的污水处理厂并高效运作已经成为当下刻不容缓的任务。根据污水处理中心综合情况，结合国际国内的先进技术以及经验，进一步强化污水处理中心自控和计算机监控系统。计算机监控系统能够即时监控污水处理的每道工序，即控工艺。监控泵站设备运行，使机组能达到计算机控制优化运行；组建上位机系统，经过上位机将泵站运行参数、污水浓度、排水流量、水位高低等工情以及水情信息形象展示出来。计算机监控系统还能够以视频形式全方位的监视污水处理中心重点区域，为操作员及时作出反应提供技术保障。目前我国大城市污水处理后排放的不到10%,未经处理的污水严重影响了水环境,制约了现代化进程的告诉发展。这种状况已经引起了各级政府的高度关注,开始逐步推行各级政府的污水处理项目。国外发展情况：国外一些发达国家，如美国、日本、西欧等国，由于这些国家经济发达，并较早的实现了工业现代化。环境问题特别是水资源污染的严重性也较早的体现出来，对污水的处理更先进一些，同时也得到了这些国家政府的重视，投入了大量的人力、物力进行油田污水处理的研究。这些国家在研究水处理新理论和工艺的同时，也重视污水处理自控系统的研究。先后投资研究高效型、智能型、集约型污水处理设备和自动化控制仪表。一些发达国家经过几十年的努力，污水处理率已经达到80%~90%，成功地解决了来自于工业的点源污染问题。同时一些国家开始重视污水的回用，如以色列的污水回用率达到了90%。由于控制技术、网络通信技术以及现场总线技术的飞速发展，国外的污水厂很早就实现了网络控制，如DCS、FCS系统。同时国外较早的SCADA技术引入到了给排水工程当中，并取得了良好的经济效益与社会效益。国外同时注重水处理中PLC的开发，相继研制出了一些智能、稳定、小巧的控制单元，如AB公司的SLC系列、Siemens的S7系列、Schneider的TSXQuantum系列。同时国外也很重视在线仪表的研制，如德国E+H公司，美国的哈希公司相继研制了溶解氧DO（DissolvedOxygen）、化学需氧量COD（ChemicalOxygenDemand）分析仪。国外污水处理自控系统主要存在以下特点：（1）采用集散控制系统DCS和现场控制系统FCS。按照厂区的自身情况和工艺段来划分若干个控制站，站与站之间可以平级关系也可以是上下级关系，站与站之间一般独立运行。设立中控室，中控室友操作员站和工程师站，负责全厂的数据管理与记录、报表等工作。（2）大量采用在线监测的水质分析仪表对全厂的水质进行实时监测，并有上位机记录下来，提高了测量精度。（3）生产过程中不同程度上采用了智能控制，可以根据水质和水源的变化自动的调整相应的控制方式。（4）大量采用遥测、遥控设备，并开始有效地利用社会信息资源，如电话网络、移动电话网络、国际互联网、气象信息等。国内发展情况：随着工业的发展，各项先进、成熟的污水处理技术逐渐引进、应用于现场生产。主要污水处理设备及配套没备基本实现了国产化，并逐步形成了系列化、规模化，如用于不同条件下的过滤设备、气浮选、压力除油、液—液旋流除油等除油处理设备、药剂投加设备等。水处理的自动化程度有了提高。过滤处理、污泥脱水、气浮装置、加药装置等实现了PLC集成面板自动控制；流量、液位、以及悬浮周体含量等水质指标也实现了实时在线监测。水处理更加重视工艺和化学的有机结合。水处理剂的品种增多、效能提高。水化学的研究手段增强、水平提高。特别是针对污水达标外排处理的要求。开展了水微生物学的研究，发展应用了生化处理技术，特别是开展生化处理以后，水微生物学的研究从无到有逐步发展，开始建立用于污水、污泥处理的菌种库，适应了达标外排处理的需要。尽管我们在水处理方面取得了一些成果，但新的矛盾不断出现，新的难题需要解决，油田水系统面临着严峻的形势，受到前所未有的挑战，存在的主要问题是：（1）各污水厂都面临着水处理设施老化，装备落后，效率较低，技术改造工作量较大，特别需要用先进的技术、先进的装备对系统进行升级换代的彻底改造，以提高水处理系统的水平。（2）运行成本高，特别是药剂用量大，药剂费用居高不下，与降本增效矛盾较大，影响到处理水质和系统保护。急需开发高效、多效、低成本的水处理剂。（3）腐蚀和结垢问题仍然是困扰水系统正常生产的严重问题。不少设备腐蚀问题没有得到根本解决，腐蚀十分严重，不仅影响生产，而且维修量大，维修费用高。（4）水系统发展和提高的技术还待解决，如污泥的无害化处理及综合利用、高含盐采出水的处理利用、处理设备的高效化、加强油田水化学研究等。解决水系统存在的问题除大力推广新技术、新工艺、新设备，加大对水系统改造的投入外，关键的是依靠科技进步，加强科技攻关，针对污水厂急需解决的难题开展研究，开发一批适用新技术，满足油田开发的需求。三.课题研究内容与拟解决问题1.分析SBR污水处理系统的特点、性能要求、工艺过程。2.根据技术要求确定总体方案。3.PLC控制系统的硬件设计。4.PLC控制系统的软件设计。综合考虑，城市污水处理选用SBR法最经济实用，SBR法集进水、曝气、沉淀、出水在～座池子中完成，常由四个或三个池子构成一组，轮流运转，一池一池地间歇运行，故称序批式活性污泥浏11．污水在反应池中通过曝气与停气间断的反应，从而实现好氧与厌氧交替的进行，最终实现脱氮除磷的作用。四.技术路线污水处理采用SBR法和PH值调节污水处理工艺，是按“进水、中和反应、曝气、沉淀、排水”步骤周期性进行生化反应。五.预期的成果和表现形式通过各工艺的比较，最终选择氧化沟法进行污水处理设计。在硬件设计中，完成了PLC机型的选择，模拟量模块的选择，开关量模块的选择和电源模块的选择。在软件设计中，通过工艺进行了流程图和梯形图的设计，并做了上位机和下位机的软件设计。利用Intouch组态软件实现动态实时显示过程控制参数和系统运行状态，报警和报表等功能。PLC的运用实现了生产过程的自动控制，减轻了操作工的劳动强度，高可靠性的PLC，以较低的成本实现工业污水处理系统的自动控制，可靠性高，节省人力，物力、财力，达到最佳控制效果。污水处理系统应用PLC控制达到了设备的自动监视和控制，使出水指标稳定，满足了工艺要求。六．进度安排2月27日——3月14日：分配任务书，查阅资料，书写开题报告；3月14日——3月31日：拟定总体方案设计；4月1日——4月15日：相关元器件的选择；4月16日——5月5日：硬件系统设计；5月6日——5月20日：系统软件设计；5月21日——6月5日：撰写设计说明书，绘制图纸；6月5日——6月15日：完成毕业设计，准备答辩。七．主要参考文献[1]李金城.PLC在城市污水处理中的应用[J].自动化与控制,2005（1）:154[2]都志民,明立雪.PLC在污水处理过程中的应用[M].济南：山东出版社2006[3]杨帆.基于PLC的污水处理控制系统[J].武汉化工学院电气信息学院,2004（1）:47-50[4]黄维菊.污水处理工程设计[M].北京：国防工业出版社2008[5]栗小宽.PLC技术在中小型污水处理厂的应用[J].科技创新导报,2008（2）:113[6]崔新胜.PLC控制系统在污水处理系统中的应用[J].甘肃科技，2009，25（1）:21-22[7]陈金华.可编程技术及应用[M].天津：天津大学出版社2008[8]高钦和.可编程控制器应用与设计实例[M].北京：人民邮电出版社2004[9]何庆泉.PLC控制系统在污水处理中的应用[M].深圳：化学工业出版社2003[10]吴中俊，黄永红.可编程控制器原理及应用[M].北京：机械工业出版社2004[11]黎一强.PLC技术在生活污水处理及回用系统中的应用[J].自动化技术与应用，2008，27（8）:123-125[12]高德欣,路永华.PLC在城市污水处理系统中的应用[M].青岛：山东出版社2006[13]皮壮行.可编程控制器的系统设计与应用实例[M]．北京：机械工业出版社，2000．[14]廖常初.PLC编程及应用[M]．机械工业出版社，2008．[15]易泓可.电气控制系统设计基础与范例[M]．机械工业出版社，2008．[16]狄建雄.自动化类专业毕业设计指南[M]．南京大学出版社，2007[17]丁炜，魏孔平．可编程控制器在工业控制中的应用[M]．化学工业出版社，2004[18]孙宗文PLC在CAST污水处理工艺中的应用[J]工业控制计算机，2O10，23(7)：50-53[19]吴凌云，叶献方．基于PLC的SBR法污水处理控制仪[J]石油仪器，2002，16(5)：13—14[20]徐世许，朱妙奇，王毓顺．可编程序控制器——原理·应用·网络[M]合肥：中国科学技术大学出版社，2008