摘要

　　現如今,現代工業(yè)高速發(fā)展,城市化發(fā)展進(jìn)程不斷加快,但也帶來(lái)一個(gè)弊端:排放到環(huán)境中的污水量越來(lái)越多,這不僅會(huì )影響到人們的身心健康,更會(huì )污染了本就稀缺的水資源,從而嚴重影響了人們的正常生活以及經(jīng)濟的可持續發(fā)展.基于目前污水污染的嚴峻形勢,我們要把目光放在污水處理項目這一塊,加大對其研究的投入.對工業(yè)污水處理的 PLC 控制系統的研究在目前的工業(yè)控制及應用中較為熱門(mén),它有著(zhù)很高的應用價(jià)值,在工業(yè)發(fā)展中起到了很大的作用.本文是以我國目前較為普遍的污水處理廠(chǎng)為研究背景,設計出一套適合處理工業(yè)污水的 plc 控制系統.第一步,我們分析現如今的污水處理工藝,從而列出與工藝相對應的控制方案和設計方法.第二步,對我們確定的控制方案方案進(jìn)行 PLC 的硬件選型及軟件編程,硬件選型包括了選擇適合的 PLC 機型和相應的擴展模塊的配置,軟件編程主要是設計開(kāi)關(guān)量的控制程序和工藝中主要涉及到的重要參數 PH 值和氧含量等模擬量的控制程序,并且采用數字 PID 控制算法來(lái)自動(dòng)控制系統中的模擬量.設計的主要目的就是為了實(shí)現對污水處理工藝過(guò)程中的主要步驟的控制和管理.本設計研究是為了改善環(huán)境和提高社會(huì )經(jīng)濟效益,而且對一些污水處理廠(chǎng)有借鑒和參考作用.

　　關(guān)鍵詞: PLC 自動(dòng)控制 污水處理

　　Abstract

　　Nowadays, the rapid development of modern industry and the rapid developmentof urbanization, but also brings a malpractice: the amount of sewage discharged intothe environment is more and more, which not only affects people's physical andmental health, but also pollutes the scarce water resources, which seriously affects thenormal life of people and the sustainable economy. Continued development. Based onthe severe situation of sewage pollution at present, we should focus on the sewagetreatment project and increase investment in its research. The research on the PLCcontrol system for industrial sewage treatment is very popular in the current industrialcontrol and application. It has a high application value and plays a great role in theindustrial development. In this paper, a PLC control system which is suitable forindustrial wastewater treatment is designed based on the current sewage treatmentplant in China. The first step is to analyze the present sewage treatment process, so asto list the control plan and design method corresponding to the process. In the secondstep, the hardware selection and software programming of PLC are carried out. Theselection of hardware includes the selection of the suitable PLC model and theconfiguration of the corresponding expansion module. The software programming ismainly the control program of the switch quantity and the control of the value of theimportant parameters, such as the PH value and the oxygen content of the importantparameters, which are mainly involved in the process. The program is programmed,and digital PID control algorithm is adopted to automatically control the analogquantity in the system. The main purpose of the design is to realize the control andmanagement of the main steps in the process of sewage treatment. The purpose of thisstudy is to improve the environment and social and economic benefits, and to drawlessons from some sewage treatment plants.

　　Key word: PLC;automatic control;sewage treatment

　　目錄

　　第一章 緒論.............................................................................................................................1

　　1.1 課題的研究意義 ............................................................................................................1

　　1.2 污水處理的自動(dòng)控制系統國內、外研究現狀............................................................2

　　1.3 本課題的主要研究?jì)热?...............................................................................................3

　　第二章 污水處理過(guò)程被控對象的分析................................................................................4

　　2.1 工藝流程的過(guò)程簡(jiǎn)介 ....................................................................................................4

　　2.2 控制系統任務(wù)分析 ........................................................................................................5

　　第三章 系統的硬件設計 .......................................................................................................8

　　3.1 液位計的選擇 ................................................................................................................8

　　3.2 軟啟動(dòng)器的選擇 ............................................................................................................9

　　3.3 調節閥的選擇 .............................................................................................................10

　　3.4 PH 計的選擇 ................................................................................................................11

　　3.5 溶解氧含量分析儀的選擇 ..........................................................................................11

　　3.6 變頻器的選擇 .............................................................................................................12

　　3.7 控制器的選型 .............................................................................................................13

　　3.7.1 控制器的選型分析 .............................................................................................13

　　3.7.2 PLC 模塊 ..............................................................................................................14

　　3.7.3 PLC 的 I/O 點(diǎn)數確定 ..........................................................................................14

　　3.7.4 PLC 外部接線(xiàn)圖的設計 ......................................................................................15

　　第四章 系統的軟件設計 .......................................................................................................17

　　4.1 控制流程圖 .................................................................................................................17

　　4.2 PLC 控制程序的編寫(xiě) ..................................................................................................18

　　4.2.1 輸入輸出模塊 ......................................................................................................18

　　4.2.2 主程序 .................................................................................................................20

　　4.2.3 手動(dòng)控制程序 P2 ................................................................................................20

　　4.2.4 自動(dòng)控制程序 P1 .................................................................................................22

　　結論.........................................................................................................................................28

　　致謝.........................................................................................................................................29

　　參考文獻.................................................................................................................................30

　　附錄 梯形圖...........................................................................................................................31

　　第一章 緒論

　　現如今,水資源在我們日常生活中越來(lái)越重要,越來(lái)越寶貴.而且,我國本來(lái)就屬于淡水資源相對貧乏的國家,我國的淡水資源總量大約有兩萬(wàn)八千億立方米,其中有 1000 多億立方米的淡水資源是地下水.這聽(tīng)起來(lái)讓我們感覺(jué)我國水資源還是儲量相當可觀(guān)的,但是我國的人口數量世界第一,因此,人均淡水資源的占有量嚴重不足,僅有 2220 立方米,不到世界人均占有量的四分之一.目前,我國淡水資源仍在不斷的流失,我國人民群眾在用水上也存在著(zhù)沒(méi)有節約意識,肆意浪費水資源等不良現象.由此可以看出,淡水資源的短缺和利用率低的問(wèn)題現在已經(jīng)制約了我國的經(jīng)濟發(fā)展和現代化、城市化的發(fā)展的進(jìn)程.

　　我國的污水主要是產(chǎn)生于城市的發(fā)展過(guò)程,還有隨著(zhù)近些年城市工業(yè)項目越來(lái)越多,工業(yè)區的污水排放量也是日益增多,污水的組成元素和水質(zhì)復雜多樣,如今現有的污水處理廠(chǎng)開(kāi)始有些乏力,處理效果差強人意,達不到國家制定的工業(yè)排放標準.因此,地下的淡水資源就會(huì )受到這些未達標處理的污水的污染.基于這種情況,強化污水處理的手段,改善惡化的水環(huán)境是迫在眉睫的.要想保護環(huán)境和節用水資源,就需要污水的循環(huán)利用.工業(yè)污水,也就是工業(yè)工廠(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程中排放的受污染的水.在我國,有百分之六十的廢水排放量是工業(yè)污水.所以工業(yè)污水污染的防護與治理成了我國環(huán)境保護的重點(diǎn)之一.工業(yè)污水處理會(huì )產(chǎn)生含有有害成分的氣體,導致處理現場(chǎng)環(huán)境惡劣,且污水處理設備運行的周期十分的長(cháng),所以基于 PLC 的污水處理系統能保證污水處理廠(chǎng)工作人員的人身安全和相對提高生產(chǎn)效率.

　　1.1 課題的研究意義

　　本課題源于我國的污水處理廠(chǎng)項目,對污水處理的一些工藝做了相關(guān)的分析,研究發(fā)現了一套污水處理系統,并且該系統具有高性能和高可靠的特點(diǎn).該系統運用通信網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、計算機、plc 以及組態(tài)軟件等技術(shù)結合污水處理的相關(guān)工藝要求實(shí)現了運行參數和狀態(tài)能夠被智能的控制和檢測,而且還達到了保護環(huán)境、降低能耗和人工勞力,從而實(shí)現增加經(jīng)濟效益和減排節能的目標.

　　我國是一個(gè)缺水的國家,根據我國的污水處理規劃要求,污水通過(guò)污水處理廠(chǎng)通過(guò)適當的深度處理后,除了可以回收用于城市工廠(chǎng)的生產(chǎn)、城市綠化、城市消防等地方外,還可以用于許多用水水質(zhì)要求不高的場(chǎng)地,這樣一來(lái)就可以有效緩解我國的水資源不足的困境.

　　1.2 污水處理的自動(dòng)控制系統國內、外研究現狀

　　現如今,我國經(jīng)濟高速發(fā)展,環(huán)境的污染也日益嚴重,令人堪憂(yōu),面對污水治理這一難題,世界各國都投入了大量的研究,在物力、人力和財力方面,我國的投入也毫不遜色.近年來(lái),中美日歐等地區在污水處理項目這一塊都取得了不錯的成果,理論的創(chuàng )新、工藝的研究和自動(dòng)控制系統方面的研發(fā)這些部分都有很好的表現.其中,有一些發(fā)達國家在經(jīng)過(guò)了幾十年如一日的不懈努力,高達百分之八十五的污水處理率的宏偉目標已經(jīng)得以實(shí)現,成功有效的解決了城市的工業(yè)水污染問(wèn)題.同一時(shí)間,一些國家比如以色列已經(jīng)開(kāi)始研發(fā)污水再利用的項目,以色列目前達到了百分之九十的污水再利用.

　　我國在污水治理方面也投入了很大的精力,在未來(lái)很長(cháng)的一段時(shí)間對污水處理項目的投資也持續加大.河北省的污水治理和環(huán)境保護事業(yè)事我國的重點(diǎn)關(guān)注對象,該地區的環(huán)境會(huì )影響到首都的環(huán)境質(zhì)量.光靠關(guān)閉有污染的企業(yè)顯然事遠遠不夠和不可行的,我們要從根本解決污染問(wèn)題,這本就是一項長(cháng)久的工程.因此,這也為我國的污水處理事業(yè)提供了巨大的機遇和挑戰.如何在我國的污水處理的巨大市場(chǎng)穩穩占有一席之地,我過(guò)的污水處理工業(yè)廠(chǎng)得好好思量這個(gè)實(shí)際的問(wèn)題.只有持之以恒的投入到相關(guān)技術(shù)的研究中去,才能提高我國在污水處理項目上的能力.

　　工業(yè)污水污染環(huán)境的問(wèn)題在我國已經(jīng)持續了很久,相關(guān)部門(mén)在這方面也做了很多的部署,并且確立了保護環(huán)境為我國的一項基本國策.除此之外,我國開(kāi)展的治理"三河三湖"的工程,同樣也起到了很明顯的治理效果.在環(huán)保理論和處理工藝方面我國與其他國家相比并不處于劣勢,但是,國外所擁有的環(huán)保單元設備和先進(jìn)的自動(dòng)控制系統都領(lǐng)先于我們.

　　目前,我國大多數污水處理廠(chǎng)的現狀是:手動(dòng)和自動(dòng)的都有,同時(shí)存在著(zhù)自制和引進(jìn)的裝置.通過(guò)調查我們發(fā)現其中大多數自控系統從硬件到軟件都是從國外原裝引進(jìn)的,但是我們無(wú)法完全吸收它的技術(shù).如白酒廠(chǎng)、谷朊粉廠(chǎng)等自備的小型污水處理廠(chǎng)就有突出的問(wèn)題表現,由于儀表的準確性較差,運行過(guò)程中設備的調整遲緩會(huì )導致出水的水質(zhì)出現差異.而其中儀表的問(wèn)題就是因為資金不足而采用的國產(chǎn)的一些離線(xiàn)設備.同時(shí),季節性的生產(chǎn)原因也會(huì )導致上述現象.

　　但是,我國的一些大型污水處理廠(chǎng)就相對比較高級了,其中有的會(huì )借鑒國外的現金污水處理工藝和經(jīng)驗來(lái)自行研發(fā),有的會(huì )花大量資金引進(jìn)丹麥、德國等國家的成套的污水處理的自動(dòng)控制系統和其所必須要的軟硬件.由于設備都是整套的引進(jìn)的,所以裝置和系統運行配合較好,操控性能也很強.系統也就能實(shí)現自動(dòng)化控制,不間斷地運行保證排出的水能叨叨水質(zhì)標準.但是運行期間一旦遇到故障就很難自己解決,需要花資金來(lái)聘請外國的技術(shù)人員來(lái)進(jìn)行維修,而且現在設備更新很快,花費的成本日益倍增.

　　盡管我國的環(huán)保方面的研究和工藝的創(chuàng )新和國外相比較晚,環(huán)保的單元設備和自控系統與國外有些差距,但是污染治理進(jìn)程和其他國家相比并不處于劣勢.我國現有的污水處理廠(chǎng)的設備還不能完全的實(shí)現全自動(dòng)控制,大多數只可以實(shí)現部分的自動(dòng)控制和現場(chǎng)檢測.因此,我們要增加對污水處理項目研究的時(shí)間才能縮小與國外先進(jìn)污水處理技術(shù)的差距,從而增強我國的影響力.

　　1.3 本課題的主要研究?jì)热?/strong>