基于plc的污水處理控制系統設計畢業設計論文-wenkub.com

　 　

【正文】 參考文獻[1] ：(01)[2] ：(07)[3] 、：(11)[4] 張運剛,宋小春,：(06)[5] 蘇小兵,李天平,、組態軟件在水處理控制系統中的應用[J].(06)[6] 、組態軟件的運用[J]. 科技創新導報. 2011(16)[7] 李躍磊,[J].(05) [8] [J].(03) [9] 楊明華,韓梅,[J].(06) [10] 姜西羚,[J].(06) [11] [J].(03) [12] [J].(01)[13] China Paper [J].(11) [14] 關鋒,湯偉,馮茜,[J].(05) [15] 趙芳,[J].(04)[16] 黃啟軍, PLC在城市污水處理中的應用[J].(04)[17] 賈恩明,段建民,[J].(04)[18] MNdegwa P,Wang L,K,Vaddella strategies for process control and monitoring of stabilization of dairy wastewaters in batch aerobic treatment systems[J]. Process Biochemistry. 2007 [19] Carlos G,Francisco M,Enrique R,Juan M control of an anaerobic reactor treating wastewaterscontaining ethanol and carbohydrates. Industrial amp。　　最后要感謝的是我的父母和家人，我永遠都不會忘記你們的良苦用心和一如既往的支持與鼓勵。　　然后還要感謝所有在大學期間傳授我知識的老師，每一位老師的悉心教導都是我完成這篇論文的基礎。當我對論文的思路感到迷茫時，您為我理清思路，指導我往一條比較清晰的思路上進行修改。在該控制程序中，需要根據外界輸入的狀態來控制清污機、潛水泵，以及污泥回流泵的啟停，因此需要按照液位傳感器和液位差計反饋來的信息進行判斷處理，然后再進行輸出控制。（2）軟件方面。（1）硬件方面。我還熟悉了PLC硬件的工作原理，完成了整個系統的模擬調試，通過對系統的不斷修改和調試，基本上達到了預期的設計要求。 污水處理控制系統是一個比較復雜的綜合系統，它包括與之相關的生產工藝流程，相關生產設備，現場計量自控檢測儀表的選用，控制流程的模型建立，對 PLC系統軟硬件應用研究等。圖45增加通道對話框 按上圖所示進行“增加通道”的設置，按“確認”后就設置好了一個PLC通道，如下圖46所示。 雙擊工作臺窗口中的設備窗口，然后再單擊工具欄上的工具箱按鈕，將彈出如圖43所示的設備工具箱窗口，需要說明的是，在MCGS中PLC設備是作為子設備掛在串口父設備下的，因此在向設備組態窗口中添加PLC設備前，必須先添加一個串口父設備，當直接用串口進行本地通訊時，我們添加“串口通訊父設備”，因此雙擊其中的串口通訊父設備，在設備組態窗口中添加一個串口通訊設備。設置好后，按“確認”即可，在運行環境中單擊“數據顯示”菜單，就可看到實時曲線。所以在這個組態中還設計一個數據顯示窗口，用來顯示溶解氧濃度，包括實時數據顯示和實時曲線顯示。污泥回流泵根據污泥回流泵房內由液位傳感器檢測到液位，進行運行或停止，將剩余的污泥及使用過的污泥進行處理。在該氧化溝系統中進行生化處理，分解污水中的有害物質，此環節用到一些化學藥劑來加強處理效果，如復合堿、氯氣、油絮凝劑等。當用戶想修改流動塊時，先選中流動塊（流動塊周圍出現選中標志：白色小方塊），鼠標指針指向小方塊，按住左鍵不放，拖動鼠標，就可調整流動塊的形狀。選中工具箱內的“流動塊”動畫構件。包括編寫控制程序，選用各種功能構件，如：數據提取、定時器、配方操作、多媒體輸出等。l 用戶窗口：本窗口主要用于設置工程中的人機交互界面，諸如：生成各種動畫顯示畫面、報警輸出、數據與曲線圖表等。在主控窗口中可以放置一個設備窗口和多個用戶窗口，負責調度和管理這些窗口的打開或關閉。MCGS運行環境是用戶應用系統的運行環境，其存放于MCGS目錄的Program子目錄中。MCGS組態軟件（以下簡稱MCGS）由“MCGS組態環境”和“MCGS運行環境”兩個系統組成。MCGS為用戶提供了解決實際工程問題的完整方案和開發平臺，能夠完成現場數據采集、實時和歷史數據處理、報警和安全機制、流程控制、動畫顯示、趨勢曲線和報表輸出以及企業監控網絡等功能。Active指示哪個驅動激活，有些驅動只支持地址0到30。編程之前一定要將USS協議庫添加進去，編程軟件默認安裝沒有USS協議庫的。在使用USS協議之前，需要先安裝西門子的指令庫。；定時20min的粗；格柵機運行時間；粗格柵機運行；定時到，粗格柵；機停止；定時12min；計數10次，；共定時2h；當粗格柵液位差；有輸入時，1清；污機啟動圖310 粗格柵系統梯形圖程序 PLC和變頻器通訊（1）USS通訊協議簡介。表31 軟元件設置元件意義內容備注系統停止標志On有效手動方式標志On有效自動方式標志On有效自動方式啟動標志On有效粗格柵機運行標志On有效1清污機運行標志On有效1潛水泵運行標志On有效2潛水泵運行標志On有效細格柵機運行標志On有效2清污機運行標志On有效分離機運行標志On有效1轉碟曝氣機工頻正轉運行標志On有效2轉碟曝氣機工頻正轉運行標志On有效1轉碟曝氣機變頻運行標志On有效2轉碟曝氣機變頻運行標志On有效潛水攪拌機運行標志On有效刮泥機運行標志On有效污泥回流泵運行標志On有效離心式脫水機運行標志On有效聚合物泵運行標志On有效污泥機運行標志On有效切割機運行標志On有效續表31元件意義內容備注粗格柵機停止標志On有效粗格柵機定時脈沖計數On有效進水泵房液面低于最低位On有效潛水泵房報警On有效細格柵機停止標志On有效細格柵機定時脈沖計數On有效1轉碟曝氣機變頻轉工頻運行標志On有效2轉碟曝氣機變頻轉工頻運行標志On有效2轉碟曝氣機工頻轉變頻運行標志On有效切除2轉碟曝氣機變頻運行且1轉碟曝氣機變頻運行標志On有效回流泵房液面低于最低位標志On有效回流泵房液面低于最高位標志On有效1轉碟曝氣機工頻反轉運行標志On有效2轉碟曝氣機工頻反轉運行標志On有效回流泵房液面高于最高位標志On有效回流泵房報警On有效USS_INIT指令執行完成標志On有效USS_RPM_R指令執行完成標志On有效C1粗格柵機2h定時中間計數器10C2細格柵機2h定時中間計數器10T33時鐘脈沖550msT37粗格柵機運行時間1200020minT38粗格柵機停止時間定時720012minT39進水泵房液面低于最低位定時202sT40進水泵房液面高于中間位定時202sT41進水泵房液面高于最高位定時202sT42細格柵機運行時間1200020minT43細格柵機停止時間定時720012minT44污泥回流泵房液面低于最低位定時202sT45污泥回流泵房液面高于低位且低于高位定時202sT46污泥回流泵房液面高于最高位定時202s續表31元件意義內容備注T47離心式脫水機與聚合物泵啟動間隔505sT48聚合物泵與污泥機和切割機啟動間隔505sVD101變頻器速度寄存器VD20含氧量反饋值寄存器VD302變頻器速度寄存器VD100含氧量標準值寄存器VD102變頻器速度標準值寄存器VD104USS_INIT指令執行結果VD106USS_RPM_R錯誤狀態字節 PLC梯形圖程序本設計采用西門子公司為S7—200系列PLC開發的STEP 7—Micro/WIN SP8作為編程軟件，采用的編程語言是梯形圖程序指令。1）自動過程開始首先啟動離心式脫水機，啟動定時。6）定時到，若液面仍然處于最高位傳感器時，輸出報警信號并停止污泥回流泵。2）定時到，若液面仍低于最低位傳感器則停止回流泵運行。 5）若還是含氧量大于設定值，則切除2轉碟曝氣機變頻運行，并且啟動1轉碟曝氣機變頻運行。 1）啟動1轉碟曝氣機，進行變頻運行。5）定時到后，若液面仍處于中位和高位傳感器之間，則啟動2潛水泵。1）自動過程開始啟動1潛水泵。4）同時檢測液面差，若超過設定值則啟動2清污機。圖34 粗格柵系統流程圖 細格柵系統細格柵系統程序主要控制細格柵機和2清污機的運行，工作過程包括以下幾個方面。3）2h定時到，運行粗格柵機20min，循環進行。在自動控制工藝框圖中，調用各個控制系統的子程序，主要包括粗格柵系統程序、潛水泵系統程序、細格柵系統程序、曝氣系統程序、污泥回流泵系統程序、變頻器程序、初始化程序，以及污泥脫水系統程序。5）啟動曝氣系統。1）系統上電后，按下自動啟動確認按鈕，啟動潛水攪拌機和刮泥機。 系統總體控制 根據系統的控制要求，總體控制是選擇自動控制還是手動控制，總體控制流程如圖31所示。1）數字量輸出。曝氣過程是污水處理系統中最重要的環節，為了保證微生物所需要的氧氣，必須檢測污水中的含氧量，并通過曝氣機增加或減少其含氧量。4）電機過載保護的輸入檢測。2）液位差輸入檢測。 利用PLC作為控制器的污水處理系統主要涉及的控制信號有：一是輸入信號；二是輸出信號。在軟件的設計中，首先按照需要實現的功能要求做出流程框圖，其次按照不同功能編寫不同功能模塊，這樣寫出的程序條例清晰，既方便編寫，也便于調試。圖23 PLC輸入回路 PLC輸出回路如圖24所示，為其中一張PLC輸出回路圖。由于PLC和擴展模塊的M和L+端子都需輸入24V的直流電壓，所以需采用一個直流電源DC1。如圖21所示，為其中一張主電路連線圖。污泥機及切割機接觸器是連接污泥機及切割機和工頻電網的接觸器，通過程序的執行或操作面板上按鍵的狀態，控制污泥機及切割機的運行與停止。離心式脫水機接觸器是連接離心式脫水機和工頻電網的接觸器，通過程序的執行或操作面板上按鍵的狀態，控制離心式脫水機的運行與停止。刮泥機接觸器是連接刮泥機和工頻電網的接觸器，通過程序的執行或操作面板上按鍵的狀態，控制刮泥機的運行與停止。分離機接觸器是連接分離機和工頻電網的接觸器，分離機與轉碟曝氣機是同步運行，通過對轉碟曝氣機的控制完成對分離機的控制。（4）轉碟曝氣機接觸器。清污機接觸器包括兩個：一個是置于粗格柵處，控制粗格柵處的清污機；一個是置于細格柵處，用于控制細格柵處的清污機。（1）格柵機接觸器。寬電壓：線圈控制電壓在70%120%Uc之間波動，不影響產品正常工作。為此該系統選用施耐德LC1D0901M5C交流接觸，其額定電壓220 V，額定電流9 A。本次選用的液位差計也是數字量輸入到PLC中的，在液位差計中預先設置好設定值。在手動控制狀態時，對于每個設備都對應設置一組按鈕，采用觸點觸發式按鈕，即按下接通，松開復位。新型的溶氧電極有鹽度測試功能，自動實現鹽度補償和溫度補償；儀器內置氣壓傳感器，自動實現氣壓補償。 ℃，自動溫度補償：pH：（0~100）℃ 溶解氧：（0~45）℃，其他參數：數據儲存：900組，通訊接口：RS232，電源：DC9V/300mA。 mV，溶解氧：（0~）mg/L(ppm)；（0~）% 溫度：（10~110）℃精確度：pH：177。用于測量鍋爐給水、蒸汽、超純水、凝結水、除氧劑出口，以及工廠使用氧氣處理化學過程中的含氧量，并根據設定值進行給養控制，其輸出信號主要有兩種形式：4~20 mA或0~20 mA（電流形式），0~5 V或1~5 V DC（電壓形式）。污泥回流泵型號選用0JB—W15，電機功率：15 kw，額定電流：41 A，葉輪直徑：400 mm。清污機型號選用回轉齒耙式清污機，清污刮板傳動裝置宜采用回轉式輸送鏈。表25 變頻器參數設置表參數號參數值說明P000521顯示實際頻率P07002由端子排輸入P10002模擬輸入P13002可用于可變轉矩負載P201069600baudP20111USS地址P0300根據具體電動機設置電動機類型P0304根據具體電動機設置電動機額定電壓P0305根據具體電動機設置電動機額定電流P0310根據具體電動機設置電動機額定頻率P0311