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优秀毕业设计精品]基于S7-300PLC的造纸中段废水处理DCS控制系统设计.doc

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优秀毕业设计精品]基于S7-300PLC的造纸中段废水处理DCS控制系统设计.doc

计算机控制技术课程设计I基于S7300PLC的造纸中段废水处理DCS控制系统设计摘要造纸废水按产工艺主要分三部分蒸煮黑液,中段废水,纸机网下白水。中段废水的处理是重点和难点。制浆中段废水指的是经黑液提取后的蒸煮浆料在洗涤,筛选,漂白以及打浆的过程中所派出的废水。文章针对制浆中段废水的特点特出了一套结构简单应用效果良好的中段废水好氧处理过程控制方案。废水处理采用好氧生化处理技术,利用好氧微生物在多氧条件下对有机物的很强大的分解功能,采用人工的控制技术从而去除造纸中段废水中的BOD、COD以及SS成分。针对中段水处理工艺要求以及好氧处理控制过程特点,采用基于S7300PLC的DCS控制系统。结合过程控制原理,可以实现报警、监控以及先进算法自动控制的系统。该方案采用上位监控计算机和下位机PLC相结合的控制方法。上位监控计算机负责与PLC进行通讯,对整个废水处理流程进行监视和操作,并具有数据记录、故障报警、参数设置等功能。下位机PLC对现场的PH、流量、温度,液位信号及泵阀的运行情况、故障等信号进行采集,并根据预先编制的控制程序输出控制各种泵阀的指示信号,同时完成将下位机的信号传到监控计算机内以接受监控计算机指令。关键词PLC,中段水,好氧处理,控制系统计算机控制技术课程设计II目录摘要.............................................................................................I1绪论.............................................................................................11.1引言..................................................................................................................................................................................11.2国内外发展状况..............................................................................................................................................................22中段水处理方案选定...............................................................................33中段水好氧处理的自动控制.........................................................................33.1控制工艺流程..................................................................................................................................................................33.2液位控制设计..................................................................................................................................................................43.3进反应器废水温度控制..................................................................................................................................................53.4PH控制单元设计............................................................................................................................................................63.5营养物质投加控制..........................................................................................................................................................84硬件部分设计.....................................................................................94.1PLC控制系统设计原则和设计步骤..............................................................................................................................94.2控制总体要求................................................................................................................................................................104.3PLC选型及传感器的连接.............................................................................................................................................114.4系统硬件配置................................................................................................................................................................174.5硬件连接图....................................................................................................................................................................174.5.1电气控制A柜.......................................................................................................................................................174.5.2电气控制B柜.......................................................................................................................................................214.5.2电气控制C柜......................................................................................................................................................215PLC控制程序部分设计............................................................................215.1STEP7软件的设计步骤................................................................................................................................................215.2程序总体设计方案........................................................................................................................................................22总结.............................................................................................27参考文献..........................................................................................27计算机控制技术课程设计11绪论1.1引言水是基础性的自然资源和战略性的经济资源,是生产环境的重要控制性要素。水资源的可持续运用是经济社会可持续发展的重要保障。我国水资源总量不足,时空分布不均,水资源短缺,洪涝灾害严重和水土流失,水污染形式严峻,已成为当前社会和经济可持续发展的重要制约因素。制浆造纸工业是我国国民经济的重要产业之一,多数企业以稻、麦草为主要原材料。生产过程中废水排放量大,每生产1顿成品纸,平均耗水在400600吨,年废水排放量在30亿吨。然而相应的污水处理技术水平跟设备跟不上这种污染速度。远远不能适应企业和环境保护的要求。造纸工业产生对水的耗费大,污染物成分复杂,污染负荷高,对环境造成的污染问题严重,废水的处理要求水平较高。制浆造纸过程中的很多工艺环节都会产生不同污染程度的废水,原料的不同,工艺方法的差异,生产过程中采用的化学药剂的不同,都会对制浆造纸过程中产生的废水的性状,污染负荷产生不同程度的影响。制浆造纸过程中产生污染性废水的环节主要有以下几个部分a)备料过程中的废水b)化学法制浆过程的蒸煮废液c)污冷凝水d)机械浆及化学机械浆废水e)洗涤、筛选过程的中段废水f)废水回用过程的废水g)漂白废水。中段水的处理是造纸污水处理的重点跟难点。一般采用的方法有好氧生物处理方法普通活性污泥法及生物膜接触氧化,深井曝气,好氧内循环法等并可结合厌氧消化处理水解酸化厌氧污泥床(UASB,EGSB,IC)。还可结合气浮处理化学凝聚气浮。其处理主要是除去BOD,COD,兼顾去除SS及色度的处理。处理后水可回用于备料,洗筛工段以及用于厂区绿化,清洁等,处理系统后有污泥产生。一般处理过程中控制对象多并且比较分散,并且具有大滞后,非线性等特点。针对以上情况可设计一种基于PLCS7300的中段水控制系统,采用DCS远程控制,结合先进算法可以对设计出一套经济有效的自动控制方案。可以有效的去除中段水中的BOD,COD等。设计里面并介绍了处理中段水的工艺过程,分析了液位,温度,以及PH,营养物质等环境因素对处理过程的影响,以及电器控制部分的设计原理以及图稿。计算机控制技术课程设计2本课题研究目的及意义本文依照处理工艺要求,设计了助凝剂定量加药配置装置,采用PLC为控制核心的自动化控制方式,是处理系统完全以自动化方式运行。同时控制系统提供了必要的软件保护及预警措施,设备安全有可靠保障,使用及维护比较方便。上位机组态软件的应用使得废水处理的控制过程直观、明了,实现了中段水处理的远程监控。1.2国内外发展状况造纸工业是水资源消耗大户,据近几年的资料表明,我国浆纸综合平均每吨产品取水量接近200m³,其中化学浆为190m³/T,化学草浆为270m³/T,纸和纸板为70m³/T,与国外相比相差很大。而我国是世界上严重缺水的国家之一,人均水资源拥有量只有2300m³为世界平均水平的四分之一。目前,我国己有11个省、区、市的人均水资源拥有量低于联合国可持续发展委员会确定的1750m³用水紧张线,其中9个地区低于500m³的严重缺水线。水资源短缺已成为制约我国经济和社会发展的重要因素,如何节约用水已成为造纸工业发展的一个重要环节。此外,造纸企业是废水排放大户,也是环境污染的主要行业。在美国,造纸工业被认为是第三大污染企业据估计,在加拿大50的废水源自造纸厂。我国2002年制浆造纸工业污染排放量约占全国污染排放总量的10以上,排放污水中的化学耗氧量约占全国排放总量的35.3,居于第一位。因此造纸废水的治理早已成为我国工业污染防治的焦点、热点和难点。如何按照科学发展观协调解决好造纸工业的原料与环境问题,使我国造纸工业走持续发展之路,是经济与社会发展的必然要求。然而一直有些问题困扰着众多造纸企业。那就是造纸污水处理不仅难度大而且需要很大的资金投入。如何寻找既能将造纸制浆废水处理好并且能够从节约资源的方面以最小的资源获得最好的效果成为众多造纸企业对污水处理的优先考虑。造纸废水处理中的难点和重点就是中段水的处理。目前国内外对于中段水的处理方法主要采用的有絮凝法和生物法。其中生物法指的是好氧法,厌氧法以及好氧厌氧结合的方法。同时随着PLC的发展,PLC的特点及优势使得PLC在电气控制部分越来越受到重视,如今PLC在自动控制领域已经发挥着越来越大的作用。目前对中段水的处理自动控制系统中结合PLC的特点国内外均出现以PLC为基础的自动处理中段水的控制系统。

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