基于工业以太网的多PLC污水处~

常州信息职业技术学院学生毕业设计（论文）报告二 级 学 院 ： 电 子 与 电 气 工 程 学 院专 业 ： 电 气 自 动 化 技 术 班 号 ： 科 大 电 气 141 学 生 姓 名 ： 张 勇 学 生 学 号 ： 1406233121 设 计 （ 论 文 ） 题 目 ： 基于工业以太网的多 PLC污水处理系统 指 导 教 师 ： 陈 娇 设 计 地 点 ： 常 州 信 息 职 业 技 术 学 院起 迄 日 期 ： 2016.6.22017.4.30. 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文毕 业 设 计 （ 论 文 ） 任 务 书专业 电气自动化技术 班级 科大电气 141 姓名 张 勇 一、课题名称： 基于工业以太网的多 PLC 污水处理系统 二、主要技术指标（或基本要求）：通过自动化系统 S7300PLC 对污水处理厂进行改进,使用 wincc 组态监控对污水处理厂进行整个环节的监控与控制，减少人力的消耗，中间运用以太网对 PLC 和上位机之间进行通讯。三、主要工作内容：（1）讲述现如今污水处理的趋势。 （2）介绍工业以太网以及它的安全性。 （3）介绍整个污水处理的流程。 （4）对部分环节进行具体介绍。 （5）PLC 的选型和硬件搭建，整个程序的详细介绍。 （6）组态软件上位机的监控。 四、主要参考文献:1辛亭，白东坡，宋晓兰. 基于 PLC 的污水处理控制系统J. 中国科技信息，2011，08：37-38._ 2丁鑫，王乐清. 生活污水处理的 PLC 控制系统设计J. 工业控制计算机，2011，05：89-90. 3宋青，王文成. 基于工业以太网多 PLC 的污水处理控制系统J. 自动化与仪表，2011， 06：28-32. 4姜路，杨丽芳，张文波，王强，严荣. PLC 在 MBR 膜生活污水处理系统中的应用J. 中国给水排水，2011，10：76-78. 学 生（签名） 20 年 月 日指 导 教师（签名） 20 年 月 日 教研室主任（签名） 20 年 月 日常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文二级学院领导（签名） 20 年 月 日毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目基于工业以太网的多 PLC 污水处理系统一、 选题的背景和意义：随着信息网络技术的提高和以太网技术本身的逐步完善，自动控制通信技术的大趋势已经逐渐转向基于工业以太网的的工业控制控制网络了。目前为了能够提高效益,减少人力,将自动化控制应用于污水处理,对污水处理行业有极高的改善效果。我国想要改善环境质量与人民的生活环境就必须加大我国生活污水处理的效率与力度。而PLC 以其适用范围广、安装便捷、性价比高、方便可靠等许多优点，在当今的工业中已经得到了越来越多的应用。成为了许多工厂的首要选择。由此，研究一个基于 PLC 的生活污水处理系统的设计，将会使生活污水处理起来更为方便便捷，具有很深的意义。二、 课题研究的主要内容：（1）介绍污水的处理的基本流程，其中囊括了工业污水以及生活的污水在如今是如何进行处理、进化的流程。（2）对 PLC 的基本结构已经 PLC 的工作原理进行介绍。（3）对现如今的工业污水以及生活污水处理系统进行深入的研究以及分析。（4）具体研究工业污水、生活污水的处理系统并确定控制系统整体的设计思路。（5）确定好系统的整体控制，根据控制中要实现的要求进行 I/O 点数的设计，再根据要求选择PLC 型号，编写 I/O 分布表或 I/O 端子的接线图。（6）根据控制的要求画出流程图，在电脑上学习使用 PLC 编程软件，并根据自己画出的流程图编写出梯形图，再进行修改，最后进行编译调试。常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文三、 主要研究（设计）方法论述：（1）翻阅、查找书本上、网上对现如今的工业污水已经生活污水处理系统的介绍。并对重要点进行笔记记载。 （2）参考书籍研究 PLC 如何编写程序、设计程序。（3）在生活污水处理厂中观察他是如何进行污水操作的。例如：处理池如何进行先处理大块的杂志，再是如何进行小颗粒物体的分离等。并对其不良处进行笔记记载。（4）根据自己所学 PLC 编程结合现在污水处理系统的操作以及其不良处进行改善然后编写出一套 PLC 程序。（5）运用仿真软件，写入 PLC 程序进行机电连接，运行模拟研究。四、设计（论文）进度安排：时间（迄止日期） 工 作 内 容2016.6.22016.9.4 指导教师布置任务：共同制定相关指导措施、时间进度、联系方法等。2016.9.52016.9.30 学生按要求撰写开题报告，并得到指导教师批准后进行课题的研究实施。2016.10.12017.2.18 进行毕业设计课题研究及毕业论文撰写，含理论研究与实际项目的软硬件设计、编程、调试、运行等内容。2017.2.19 前 上交中期检查表。2017.2.202017.3.29 继续进行论文撰写，提交初稿交指导教师初审，通过后进行第一次查重。2017.3.302017.4.19 修改并提交毕业设计论文，指导教师审阅通过后进行第二次查重。2017.4.202017.4.27 指导教师审核毕业设计及查重情况，学生修改形成终稿，组织答辩。2017.4.282017.4.30 根据答辩意见进行论文修改，汇总论文相关资料，资料归档。常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文五、指导教师意见：指导教师签名： 年 月 日六、二级学院意见：签名： 年 月 日常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文1基于工业以太网的多 PLC 污水处理系统目录摘要Abstract第一章 前言 .1第二章 污水处理的发展现状及趋势 .22.1 PLC 污水处理系统的基本介绍 .22.2 污水处理的发展现状及趋势 .2第三章 工业以太网污水处理系统的目的和意义 .33.1 工业以太网的介绍 .33.2 工业以太网的安全性 .3第四章 系统整体设计 .54.1 污水处理系统的总系统流程 .54.2 系统的具体设计 .5第五章 污水处理系统的硬件 .95.1 通讯 .95.2 硬件选型 .9第六章 污水处理系统软件设计 .106.1 PLC 设计 .116.2 PLC 选型 .126.3 PLC 部分程序图 .12第七章 上位机的监控. .157.1 WINCC 的简介 .157.2 WINCC 的主要特点 .157.3 上位机的监控 .15结束语 .17参考文献答谢辞常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文2摘 要随着信息网络技术的提高和以太网技术本身的逐步完善，自动控制通信技术的大趋势已经逐渐转向基于工业以太网的工业控制网络了。所以，以太网技术普遍用于管理层已经成为现如今的焦点。本文根据污水处理的工艺特点和技术上的要求，设计了基于工业以太网的污水处理控制系统，该系统在过程监控层次采用工业以太网进行通讯，成功的实现了上位机+PLC+工业以太网的分布式监控。选用性能相对稳定、抗干扰能力强、带静电保护和过热保护的工控机作为上位机。选用 SIEMENS 公司的。上位机监控是将应用于整个污水处理系统的 PLC 的操控环节，通过工业以太网的方式将整个流程画面传输给 PC 主机的显示器，此监控系统中设计了主系统、仪表参数显示、格栅系统、调节沉砂池、污水提升系统、水处理综合厂房和污泥处理系统几个操作画面，实现了现场设备通过上位机的监控。关键词：污水处理 工业以太网 PLC 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文3AbstractWith the need of Chinas economic development and strategies for sustainable development, wastewater treatment more and more attention. Distributed control system applied in sewage treatment plants can enhance the operational stability of the system to increase efficiency, save energy, improve economic efficiency. Based on the characteristics of sewage treatment process and technical requirements, the design of sewage treatment control system based on industrial Ethernet, the system in the process of monitoring the use of Ethernet communication, successful implementation of industrial Ethernet PC +PLC+ distributed monitoring. Choose stable performance, good anti-interference performance of IPC as a PC. Selection of SIEMENS company Win CC of industrial control configuration software on the PC monitor function for configuration, design process, records, alert, report, parameter setting operation screen, realized the field device monitoringKeywords: wastewater treatment industrial Ethernet PLC常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文1第一章 前言对我们人类来说，水是生命之根本，血液主要成分就是水，因此它对人类的生存至关重要。在一般的成年人身体内水占比是 60%，对于普通的孩子体内水占比是 80%，人的生命力很强大，在野外不进食只是消耗自身的营养，活上一个月问题不大。然而如果不喝水，三天内出现严重脱水症状，7 天则会出现生命危险，由此能看出水是如此之重要。家喻户晓，华夏国历史悠久，人口众多，但是人多用水量就随之增大，也就造成了水资源的短缺，现如今我国面临着水资源严重短缺的威胁。如何将污水进行处理与净化后再循环利用已成为当今社会的一个重要的问题。世界中的发达国家已经很有效的完成了污水的处理，在美国，污水处理厂就很密集，每一万人中就有一座，而在中国，庞大的人口数，却一座污水处理厂得治理 150万人口的生活污水。因此，我国想要改善环境的质量与人民的生活的环境就必须加大我国生活污水处理的效率，加强力度。而 PLC 以其适用范围广、安装便捷、性价比高、方便可靠等优点，在当今的工业中已经得到了越来越多的应用。成为了许多工厂的首要选择。由此，研究一个基于 PLC 的生活污水处理系统的设计，将会使生活污水处理起来更为的方便便捷，具有很深远的意义。污水处理控制系统中应用以太网通信，将现代网络通信技术的发展优势充分发挥在工业技术控制通信里，能够有效的提高效率。常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文2第二章 污水处理的发展现状及趋势2.1 PLC 污水处理系统的基本介绍在二十世纪以前，九十年代之初，国内的科技水平还没有那么高，污水处理厂大多还是人工手动化控制和极少数的计算机半自动化控制。很快的，计算机技术在九十年代中期迅猛的发展起来，自动化技术的应用在污水处理厂也得到了普及和提高，PLC 、上位机的监控也慢慢的普及开来。尤其是近来几年，新型的污水处理厂大部分采纳了计算机自动化操控技术。可是，由于目前的技术水平不够，科研资金欠缺等各种客观因素的存在，依旧有很多中小型污水处理厂的自动化水平仍然很低，系统的运行达不到理想的稳定状态。2.2 污水处理的发展现状及趋势中国水环境污染和水资源的短缺，促进了污水处理项目的快速建设和发展。城市污水处理系统所处的社会效益庞大，但是其运行资本极大，经济效益差。随着国家经济的不竭发展以及自动化程度的慢慢提高，此类应用在各阶层已经普及开来，在污水处理这一方面，自动化系统施展了其自身强大的优势。污水处理的半自动甚至全自动化通过计算机操控技术实现了，成功的把污水厂的技术管理水平提高了上去，充分合理管理使用和分配处理设施，具有实际的重大意义。通过计算机技术，能够追踪监控长久改变的水处理状况，检验不同时段的水质量指标数据，通过上位机将数据显示出来，之后对这些数据进行相应的计算处理，并能够永久保存记实下来，以备查阅。对数据剖析趋向，为了便于对流程中的一些数据参数设备做出调整，经济化运行，节省能耗。采取计算机代替人工，还尽量避免了事故，担保了安全，很多人工做不了的事情也能够完成了同时减少了工作强度，人力也省了不少，增加了生产的可靠性。电脑操控技术的开支没有普通的仪表操控的开支高，所需的保养工作也少。欧洲国度部分大城市的污水处理厂已通过计算机用于数据记载和运行过程操控，以致实现全自动化无人看守操控模式。例如美国的阿华污水厂,在一九七几年开始用微型计算机操控整个污水处理系统，1975 年用计算机操控家矾，运行仅仅一年矾的消耗量减小了 20 个百分比,同时水质也得到了保障，管理层的水平也进一步提高。还有一些亚洲国家同样早早的引进计算机操控系统，也先后采用计算机自动操控污水处理厂工