污水處理系統(tǒng)的PLC控制開題報告

污水凈化處理系統(tǒng)的PLC控制1課題來源長期以來，在我國城市建設(shè)快速發(fā)展的過程中，由于對環(huán)境保護基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)重視不夠、投入不足，污水直接排入城市水系及相關(guān)流域，造成江河湖泊水質(zhì)和地下水污染，城市水環(huán)境污染問題日益突出，污水凈化就成為改善城鎮(zhèn)居民生活環(huán)境、提高人民健康水平的主要手段之一。為保證污水處理工藝可靠、順利實施，自動控制系統(tǒng)的設(shè)計及控制技術(shù)的運用要以可靠性為基礎(chǔ)，綜合考慮控制技術(shù)先進性、可擴展性，同時兼顧降低系統(tǒng)造價。2研究的目的和意義2.1利用PLC全自動化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)系統(tǒng)正常運行在污水處理控制系統(tǒng)中，除了存在分布區(qū)域廣、設(shè)備分散、控制點多及控制信息復(fù)雜等要求外，同時具有控制輸入和輸出以開關(guān)量參數(shù)居多，模擬量參數(shù)少的特點，而這些都是PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)勢所在。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)管理的科學(xué)性。2研究概況及發(fā)展趨勢綜述國外的一些發(fā)達(dá)國家，如美國、日本、西歐等國，由于這些國家經(jīng)濟發(fā)達(dá)，并較早的實現(xiàn)了工業(yè)現(xiàn)代化。這些國家經(jīng)濟發(fā)展較早而且較快，環(huán)境問題特別是水資源污染的嚴(yán)重性也較早的體現(xiàn)出來，同時也得到了這些國家政府的重視，投入了大量的人力、物力進行水處理的研究。這些國家在研究水處理新理論和工藝的同時，也重視污水處理自控系統(tǒng)的研究。這些國家先后投資研究高效型、智能型、集約型污水處理設(shè)備和自動化控制儀表。一些發(fā)達(dá)國家經(jīng)過幾十年的努力，污水處理率已經(jīng)達(dá)到80°/M,成功的解決了來自于城市和工業(yè)的點污染問題。同時一些國家開始重視污水的回收利用。其特點有：大量采用在線監(jiān)測的水質(zhì)分析儀表，對全廠的水質(zhì)實時監(jiān)測并有上位機記錄下來，提高了測量精度；生產(chǎn)過程中不同程度的采用了智能控制，可以根據(jù)水質(zhì)和水源的變化自動的調(diào)整相應(yīng)的控制方式；大量采用遙測、遙控設(shè)備，并有效地利用社會資源，如電話網(wǎng)絡(luò)、移動電話網(wǎng)絡(luò)、國際互聯(lián)網(wǎng)、氣象信息等。目前，國產(chǎn)化污水處理設(shè)備具有品種不全，結(jié)構(gòu)不合理，技術(shù)水平比較低，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定的特點。我國自主生產(chǎn)的設(shè)備在很大程度上是依托國外相關(guān)設(shè)備的構(gòu)造，再經(jīng)過自我消化、研發(fā)和生產(chǎn)實踐，逐步填補國內(nèi)空白并在此基礎(chǔ)上不斷發(fā)展壯大。不過，我國污水處理設(shè)備會在相當(dāng)長的時間內(nèi)落后于其他國家，還有許多空白，很多設(shè)備還停留在仿制的水平上，對于其理論研究尚顯不足。因而，國產(chǎn)化設(shè)備將會在未來相當(dāng)長時間內(nèi)在技術(shù)水平上處于劣勢，特別是先進設(shè)備的技術(shù)保密與知識產(chǎn)權(quán)保護意識的加強，其競爭力將在未來市場中不斷接受考驗。2.3能夠深刻了解實際應(yīng)用控制系統(tǒng)設(shè)計的設(shè)計過程本次設(shè)計首先了解組態(tài)軟件的構(gòu)成和工作原理，學(xué)習(xí)使用組態(tài)軟件MCGS,然后熟悉了解西門子S7系列的PLC硬件配置，編程軟件STEP7的使用，最后以組態(tài)軟件MCGS開辟控制系統(tǒng)上位機監(jiān)視平臺，以PLC作為控制系統(tǒng)下位機實現(xiàn)全部控制功能。3研究的主要內(nèi)容及設(shè)計的主體方案3.1污水凈化處理控制系統(tǒng)的功能研究1）根據(jù)污水凈化處理控制系統(tǒng)的運行工藝的要求，能正常實現(xiàn)污水處理系統(tǒng)的濾水工序和反洗工序及自動/手動控制功能。2）兩臺機組的濾水工序可單獨進行，也可同時進行。3）反洗工序只允許單臺機組進行工作，兩臺機組同時要求反洗時，1號機組優(yōu)先。4）每臺機組的管道上均安裝了壓差檢測儀表，只要浮現(xiàn)“管壓差高”信號，則應(yīng)即將住手濾水工序，自動進入反洗工序。5）PLC程序設(shè)計及MCGS開辟控制系統(tǒng)上位機監(jiān)視平臺3.2污水凈化處理的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計步驟開始結(jié)束圖1PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計步驟3.3污水凈化處期制系統(tǒng)設(shè)計的主體方案本次設(shè)計的污水凈化處理系統(tǒng)由2臺磁濾器，10只電磁閥和連接管道組成的2臺機組組成。系統(tǒng)組成示意圖如下：污水進水閥排污閥—^去污水池磁濾器水箱空氣壓縮閥一壓縮空氣出水閥去冷卻塔圖2系統(tǒng)組成示意圖3.4污水凈化處理的PLC控制系統(tǒng)的工藝流程污水處理凈化可分為兩道工序：.濾水工序。打開進水閥和出水閥，污水經(jīng)過磁濾器時，如果磁濾器的線圈向來通電，則污水中的氧化鐵雜質(zhì)會附著在磁濾器的磁鐵上，使水箱中流出的是凈化水。.反洗工序。濾水一段時間后，必須清洗附著在磁鐵上的氧化鐵雜質(zhì)。這時只要切斷磁濾器線圈的電源，關(guān)斷進水閥和出水閥，打開排污閥和空氣壓縮閥，讓壓縮空氣強行把水箱中的水打入磁濾器中，沖洗磁鐵，去掉附著的氧化鐵雜質(zhì)，使沖洗后的污水流入污水池，進行二次處理。其工藝流程圖如圖所示：啟動機組工作圖3工藝流程圖4工作的主要階段、進度2022年秋季學(xué)期第H^一周(2022年11月16日前)接受畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書，學(xué)習(xí)畢業(yè)設(shè)計要求及有關(guān)規(guī)定2022年秋季學(xué)期第十二周~第十八周閱讀指定的參考資料及文獻(包括5-10萬個印刷符號與課題相關(guān)的外文資料)，完成開題報告、外文翻譯任務(wù)⑶2022年秋季學(xué)期第十九周2022年1月11日前上交開題報告、外文翻譯，指導(dǎo)教師審閱。2022年春季學(xué)期第二周?第十周熟悉了解監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)軟件，掌握MCGS的使用。熟悉STEP7軟件相關(guān)知識，掌握實現(xiàn)上下位機的開辟設(shè)計的方法。分析污水處理凈化控制系統(tǒng)要求，并且根據(jù)系統(tǒng)功能要求，給出具體的設(shè)計方案和開辟程序。在實驗室的可編程控制實驗臺上進行調(diào)試、修改，達(dá)到系統(tǒng)控制要求。2022年春季學(xué)期第十三周學(xué)生提交畢業(yè)設(shè)計(論文)中期報告，按要求填寫過程控制表指導(dǎo)教師給出成績。2022年春季學(xué)期第十四周(5月31日至6月2日)完成畢業(yè)設(shè)計，并按規(guī)范要求撰寫畢業(yè)設(shè)計論文。全部成果交給指導(dǎo)教師審閱，進行形式審查。畢業(yè)答辯5最終目標(biāo)及完成時間根據(jù)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書的要求，完成PLC的選型和程序設(shè)計，人機界面(組態(tài))的設(shè)計，達(dá)到污水凈化處理系統(tǒng)的PLC控制系統(tǒng)的基本要求。在滿足基本要求的同時滿足系統(tǒng)最安全、最可靠的運行。最后完成相應(yīng)的論文。按照既定的工作進度安排，課題在2022年春季學(xué)期第13周完成。6現(xiàn)有條件及必須采取的措施現(xiàn)有MCGS.STEP7等軟件，西門子S7-200設(shè)備，可以完成系統(tǒng)中軟件的設(shè)計、摹擬及人機界面的組態(tài)。在設(shè)計中必須采用設(shè)備的保護措施，保證人生、設(shè)備的安全。做到安全設(shè)計開辟?，F(xiàn)在具備基本的PLC程序設(shè)計和MCGS組態(tài)軟件調(diào)試的能力，并需要根據(jù)實際情況進一步學(xué)習(xí)，掌握本課題設(shè)計所需的技能。7協(xié)助單位及要解決的主要問題本課題的完成應(yīng)解決以組態(tài)軟件MCGS開辟控制系統(tǒng)上位機監(jiān)視平臺，以PLC作為控制系統(tǒng)下位機實現(xiàn)全部控制功能的設(shè)計。同時需要得到三峽大學(xué)電氣新能源學(xué)院自動化系吳漢梅老師、電氣實驗樓PLC及其相關(guān)實驗室、三峽大學(xué)圖書館等單位的大力支持和匡助。參考文獻[1]陳立定編著，電氣控制與可編程序控制器的原理及應(yīng)用國].機械工業(yè)出版社，2004[2]許志軍主編，工業(yè)控制組態(tài)軟件及應(yīng)用國].機械工業(yè)出版社，2005[3]王永華.現(xiàn)代電氣控制PLC應(yīng)用技術(shù)（第2版）[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2022[4]胡健.西門子S7-300PLC應(yīng)用教程[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2022[5]廖常初,跟我動手學(xué)S7300/400M.機械工業(yè)出版社，2022[6]常曉玲,電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004年[7]鐘肇新，彭侃.可編程控制器原理與應(yīng)用[M].廣州：華南理工大學(xué)出版社，2004年[8]胡學(xué)林.可編程控制器教程?實訓(xùn)篇北京：電子工業(yè)出版社，2004年[9]胡學(xué)林.可編程控制器教程?提高篇[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005年[10]夏辛明，黃鴻，高巖,可編程控制器技術(shù)及應(yīng)用（第2版）[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2005年[11]何衍慶，黎冰，黃海燕.可編程控制器編程語言及應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2022年[12]王永華.現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)（第2版）[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2022.2[13]孔祥冰.電氣控制與PLC技術(shù)應(yīng)用[M].北京:中國電力出版社,2022.