基于plc污水處理控制系統畢業論文(1)-wenkub

　

【正文】 ....................... 17 4 軟件系統設計 .................................................... 17 總體流程設計 ............................................... 17 曝氣過程控制的任務 ......................................... 19 氯氣投加環節 ............................................... 19 絮凝劑投加環 ............................................... 20 PID 控制 ................................................... 20 PLC 和變頻器通訊 ........................................... 21 5 調試和運行結果 .................................................. 22 硬件系統的調試 ............................................. 22 軟件系統的調試 ............................................. 23 運行結果 ................................................... 32 結 論 ............................................................. 37 參考文獻 .......................................................... 34 湖南鐵路科技職業技術學院畢業設計 （論文） 1 1 緒 論 水與人的生活息息相關，特別在現代社會生活及生產中人們對水的需求量與日俱增。然而，水資源是有限的。我國北方地區水資源的超采，己形成漏斗地勢、水位下降、湖泊干涸、河水斷流、生態惡化。但是我國工業用水耗費高，重復利用水少，中水使用率不高，有關資料顯示，我國的工業用水重復利用率平均為 40%~50%。據統計，由于水質污染，我國已有大約 3億人的飲水發生不安全現象，其中 億人的飲水是超標水。并且工業污水處理過程中，經過厭氧和好氧處理，污水中的熱量、沼氣等再生能源可以為工業生產提供二次能源，真正實現變廢為寶、循環經濟的目的。“七五”湖南鐵路科技職業技術學院畢業設計 （論文） 2 和“八五”攻關項目在氧化塘、土地處理和復合生態系統等自然處理技術方面的研究較多，以這些成果為設計依據，建立了一些氧化塘、土地處理等污水示范工程。經過“七五 ” 、“八五”和“九五”期間的努力，我國在工業污水處理技術方面取得了較大的成就。工業污水處理設施中，城市排水管線和工業污水處理廠的興建和運行在水污染控制中發揮著骨干作用。 課題的背景 未來 10 年，中國工業污水處理項目工程建設投資將超過 2500 億元，其中工業污水處理設備投入約 300 億元。其中處理過的污 水還可以循環再利用，由于我國是一個水資源匱乏的國家，而且時空分布上極不均勻，許多地區和城市嚴重缺水。 研究目的和意義 世界任何國家的經濟發展，都會推進社會進步、促進工農業生產能力，使人民生活得到進一步改善，但是也隨之帶來不同程度的環境污染，污水也是造成環境污染的來源之一。據中國經濟信息網分析統計，全國按目前正常需要，年缺水總里約為 300 億～ 400 億立方米，因缺水造成的經濟損失每年達 2300 億。 課題主要設計的內容 本課題主要設計的內容是工業工業污水處理 工藝及工業污水處理系統的組成和 PLC 控制系統設計 ,主要由以下內容組成： （ 1）介紹了工業污水處理的基本內容，包括工業污水處理的發展現狀以及工業污水處理的工藝流程； （ 2）介紹了 PLC 的基本結構和工作原理，并對工業污水處理控制系統進行設計分析； （ 3）具體分析設計工業污水 處理的硬件系統； （ 4）具體分析設計工業污水處理的軟件系統； （ 5）工業污水處理系統的調試與運行。 污水污染物可根據化學性質和物理形態進行不同的分類。有機物的種類很多，其共性是在微生物的作用下被降解時，都要消耗水中的溶解氧，所以在工程實際中，采用以下的幾個綜合污染指標來表述 ：生物化學需氧量或生化需氧量（ Biochemical Oxygen Demand, BOD） mg/L、化學需氧量 (Chemical Oxygen Demand, COD) mg/L、總有機碳 (Total Organic Carbon) mg/L、總需氧量 (Total Oxygen Demand) mg/L。化學需氧量 (COD)的特點是能夠精確的表示污水中有機物的含量，并且測定時間短，但它不能像 BOD 那樣表示出微生物氧化的有機物量。這些方法根據實際情況，可以單一使用，也可以針對不同的污水混合使用 。傳統活性污泥處理法是一種最古老的工業污水處理工藝，其工業污水處理的關鍵組成部分為沼氣池與沉淀池，主要處理部分關系框圖如圖 21所示。 （ 2） A/O 法。但是此硝化 反硝化反應系統需要得到很好的控制，這樣 就對該工藝提出了更高的管理要求，這也成為了該工藝的一大缺點。 A2O 法的除磷脫氮效果非常好，非常適合用于對除磷脫氮有要求的工業污水處理。 A/B 法是吸附生物降解法的簡稱，該工藝沒有初沉淀，將曝氣池分為高低負荷兩段，并分別有獨立的沉淀和污泥回流系統。 B段起到出水把關作用，處理穩定性較好。另外，由于 A 段去除了較多的 BOD，造成了碳源不足，難以實現脫氮工藝的要求。 SBR 法 是歇式活性污泥法的簡稱，是一種 按照一定的時間順序間歇式操作的污水生物處理技術，也是一種按間歇曝氣方式來運行的活性污泥工業污水處理技術，又稱序批式活性污泥法。 本設計系統工業污水處 理工藝及描述 ： 本工業污水處理工藝流程圖如下圖 24 所示： 湖南鐵路科技職業技術學院畢業設計 （論文） 7 圖 24 工藝流程圖 污水由進水系統通過粗格柵和清污機進行初步排除大塊雜質物體，到達除砂池中。同時在該系統中設置有溶解氧儀超聲波檢測器，通過它對污水中的含氧量進行檢測，根據其反饋到 PLC 的值 來控制曝氣機變頻器的運行，改變污水中溶解氧的含量。 工業污水處理系統控制形式 早期的控制系統多采用繼電器 —— 接觸器控制系統，但隨著電子技術的飛速發展，控制 要求的不斷提高，該類控制方法已不能滿足現代工業污水處理系統的控制要求，因此已逐漸被淘汰，取而代之的是 DCS、現場總線控制、 PLC 等控制方法。 PLC 作為工業污水處理系統的控制系統使得設計過程變得更加簡單，可實現的功能變得更多。 信號輸入 工業污水處理系統信號輸入檢測方面主要涉及四類信號的監測，主要包括：按鈕的 輸入檢測、液位差的輸入檢測、液位高低的輸入檢測，以及曝氣池中含氧量的輸入檢測。檢測粗細格柵兩側液位差，用來控制清污機的啟動與停止。以上三種都為數字量輸入，該輸入為模擬量輸入。 湖南鐵路科技職業技術學院畢業設計 （論文） 9 控制輸出信號 信號輸出部分主要包括兩個方面：一個是數字量輸出，即各類設備的接觸器；另外一個是模擬量輸出，用來控制曝氣機變頻器。 湖南鐵路科技職業技術學院畢業設計 （論文） 10 3 硬件系統配置 氧化溝是工業污水處理 系統中的重要環節，其結構的不同形成了不同的氧化方法例如，奧貝爾、卡魯賽爾和一體化氧化溝法，對于不同的結構，其配套的設備也有較大的不同，所以其結構比較復雜，不同的結構對應不同的控制系統，因此需要根據不同的結構特點設計相應的控制系統。進水管道的主要功能是將污水中的大塊物體排除，其中的粗格柵是根據程序設定的時間進行間歇工作，而清污機的運行和停止是根據粗格柵兩側的液位差來決定的，當液位差超過某個值時，啟動清污機；當液位差小于某個值時停止清污機的運行。細格柵系統的主要功能是進一步凈化污水中的顆粒物體，將污水中細小的沙粒濾除，其中的細格柵機是根據程序設定時間進行間歇工作，而轉鼓清污機的運行和停止則根據細格柵兩側的液位差來決定，當液位差超過某個值時，啟動清污機；當液位差小于某個值時停止清污機的運行，這和粗格柵系統的運行方式一致。氧化溝的功能是對污水進行生化處理，分解污水中的有害物質，使其達到一定的水質標準，其中是轉碟曝氣機是關鍵設備，在氧化溝中設置有溶解氧儀對污水中的含氧量進行檢測，根據其反饋到 PLC 的值來控制曝氣機變頻器的運行，改變污水中溶解氧的含量。 (4）沉淀系統。污泥脫水系統主要包括離心式脫水機，其主要功能是對氧化池中處理過污水的活性污泥進行脫水處理，由于對污水進行處理后，活性污泥中有新的微生物及其他雜質，因此需要先對活性污泥添加一定量的藥物，便于污泥脫水。 (1）操作面板。 湖南鐵路科技職業技術學院畢業設計 （論文） 12 (3）電氣控制柜。在自動方式下進行閉環控制，系統根據檢測到外部傳感器的狀態對設備進行啟停控制，其工作過程如下。 (4）進水泵房中的潛水泵根據液面高低進行運行、停止及運行數量的控制。 工業污水處理系統主電路設計 圖 33為工業污水處理系統的主電路圖 的部分圖。 圖 33 工業污水處理系統部分主電路圖 湖南鐵路科技職業技術學院畢業設計 （論文） 14 PLC 選型 根據工業污水處理系統的電氣控制系統的功能要求，以及其復雜程度，從經濟性、可靠 性等方面來考慮，選擇西門子 S7— 200 系列 PLC 作為工業污水處理系統的電氣控制系統的控制主機。 8點 DC 輸入 8 點輸出型。 PLC 的 I/O 資源配置 根據系統的功能要求，對 PLC 的 I/O 進行配置，具體分配如下表。 圖 38 工業污水處理系統 PLC 硬件接線圖 湖南鐵路科技職業技術學院畢業設計 （論文） 17 其他資源配置 要完成系統的控制功能除了需要 PLC 主機及其擴展模塊之外，還需要各種傳感器、接觸器和變頻器等儀器設備。在手