污水处理厂计算机控制系统设计

设计（论文）专用纸毕业设计（论文）任务书信息工程与自动化 院 测控技术与仪器 专业 2007 级学生姓名： 杜文龙 毕业设计（论文）题目：某污水处理厂计算机控制系统的设计 毕业设计（论文）内容：本次毕业设计主要研究内容是：了解先进的污水处理的工艺流程及其对控制的要求；完成污水处理自动控制系统的整体设计；实现各工艺段的 PLC 自动控制系统以及上位人机监控画面的组态。具体任务如下：1、 了解先进的污水处理的工艺流程及其对控制的要求；2、 熟练掌握 AUTOCAD 绘图工具；3、 完成污水处理自动控制系统的整体设计；4、 实现各工艺段上位人机监控组态。毕业设计（论文）指导教师（签字）： 主 管 教 学 院 （部） 长（签字）： 年 月 日设计（论文）专用纸2毕业论文污水处理厂计算机控制系统的设计学 院： 信息工程与自动化学院 专 业: 测控技术与仪器 姓 名: 杜 文 龙 学 号: 200710402112 指导教师： 范玉刚 起止时间： 2011 年 3 月2011 年 6 月 设计（论文）专用纸3Kunming University of Science and TechnologyThesisThe Design of Automatic Control System of Sewage TreatmentFaculty： Faculty of Information Engineering and AutomationProfession: Measurement and Equipment Name： Du Wenlong Number： 200710402112 Teacher： Fan Yugang Time : March 2011 JUNE 2011 设计（论文）专用纸4昆明理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期： 年 月 日关于论文使用授权的说明本人完全了解昆明理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅，学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印或其他复制手段保存论文。（保密论文在解密后应遵守）导 师 签 名： 论文作者签名： 日期： 年 月 日设计（论文）专用纸5目 录目 录 .5摘 要 .7ABSTRACT .8前 言 .9第 1 章 绪论 .101.1 设计课题的背景及意义 .101.1.1 课题的研究背景 .101.1.2 污水的性质与特征 .111.1.3 现代污水处理技术 .111.1.4 我国污水再利用的水质要求 .121.2 设计资料 .131.2.1 宣威市水资源情况简介 .131.2.2 CAST 工艺简介 .141.2.3 CAST 工艺特点 .151.3 课题设计的主要内容 .15第 2 章 系统总体设计 .172.1 污水处理系统的结构特点 .172.1.1 主要组成部分 .172.1.2 电气控制系统 .192.2 污水处理系统的工作原理 .192.2.1 控制系统总体框图 .192.2.2 工作过程 .20第 3 章 硬件系统选型 .223.1 污水处理控制系统的分布组成 .223.2 控制系统组成 .233.2.1 控制系统硬件组成 .233.2.2 控制系统 I/O 点分布 .233.2.3 各 PLC 控制站硬件的选用 .243.2.3 各 PLC 控制站仪器仪表的配置 .313.2.3.1 1# PLC 控制站仪器仪表选型 .313.2.3.2 2# PLC 控制站仪器仪表选型 .363.2.3.3 3# PLC 控制站仪器仪表选型 .413.2.3.4 4# PLC 控制站仪器仪表选型 .42设计（论文）专用纸6第 4 章 系统流程设计 .444.1 总体流程设计 .444.1.1 手动模式 .444.1.2 自动模式 .454.2 各个模块梯形图设计 .51第 5 章 监控界面的开发 .685.1 设置虚拟设备 .685.2 工艺流程图 .695.3 实时曲线与数据报表 .74结 论 .77总结与体会 .78谢辞 .79参考文献 .80附录 1 污水厂水力流程图 .81附录 2 粗格栅、污水提升泵房控制图 .82附录 3 旋流沉砂池及细格栅控制图 .83附录 4 宣威 CAST 池控制图 .84附录 5 鼓风机房工艺图 .85附录 6 宣威污水处理厂脱水机房控制图 .86附录 7 宣威紫外线消毒渠控制图 .87附录 8 外文翻译（原文） .88附录 9 外文翻译（译文） .94设计（论文）专用纸7摘 要人类对水资源的需求以惊人的速度扩大，而日益严重的水污染蚕食着大量可供消费的水资源。目前随着我国工业化程度的不断提高和城市人口密度的不断增加，城市生活污水的处理也日益提上日程。为了提高污水处理的效果和管理，实现污水自动化控制是关键。自动控制系统在污水处理厂的应用可以最大限度的提高污水处理厂的运行可靠性，还可以较为精确的提高出水水质，降低能耗和工人劳动强度，从而达到了提升经济效益的目的。本文针对宣威市生活污水处理的工艺特点及其自动控制的要求，利用 SIMATIC S7-300PLC 及 组态王进行了系统设计。首先，深入了解城市生活污水处理的工艺及其控制要求，确定了此自动控制系统的 I/O 点和控制方案；其次，采用监控组态软件组态王进行上位监控系统的设计；采用控制组态软件 Step 7 进行系统硬件配置组态和参数设置、PLC 控制程序的编写与模拟仿真；最后，实现上位组态王系统与下位 Step 7 控制程序之间的数据通信，达到了污水处理的自动控制系统的设计要求。关键词： 污水处理 ；自动控制；Kingview ；Step 7设计（论文）专用纸8AbstractWith Human demand for water resources increasing at an alarming speed and the growing consumption of water, a large number of available water resources has been nibbled. At present , with the developing industrialization of our country and increasing density of population , urban sewage disposal is put on the agenda. In order to improve the effectiveness and management of urban sewage disposal, sewage automatic control must be taken into use. The use of Automatic control system in a sewage treatment plant can not only maximize reliability of sewage treatment plants 、improve water quality accurately, but also can reduce energy consumption and labor intensity, all of which can enhance economic efficiency.Based on urban sewage treatment process characteristics and the demands of automatic-control， use SIMATIC S7-300 PLC and Kingview to design system. First, make full understand of urban sewage treatment process and control requirements, confirm the automatic control system and the I/O control scheme. Secondly, adopt Siemens control configuration software- Kingview to make figure for upper monitor ;Use control configuration software to make the hardware configuration 、parameter setting and PLC control program writing and simulation, Finally, realize the data communication between Kingview monitoring program and step 7 control program, To meet the requirements of the design of the automatic control system. Key words: Wastewater Treatment； Automatic Control ；Kingview ；Step 7设计（论文）专用纸9前 言随着人类的发展，对水资源的需求越来越大，然而城市生活污水却在日益的污染洁净的水资源，为了确保国计民生，对污水的处理越来越重要。在我国高速的经济建设中，污水的排放量越来越多，然而我国的处理率极低，所以实现污水处理的自动控制以提高其效率，有着极为重要的实际意义。在本课题中，针对城市生活污水处理的工艺特点及其自动控制的要求，利用SIMATIC S7-300PLC 及 组态王进行了系统设计。该设计包括下位控制系统的硬件配置及控制程序设计，上位机的监控系统的设计，下位机部分控制程序的实现调试以及上下位系统的联调。本论文共有 5 个章节：主要的设计工作在第 3、4、5 章完成。第 1 章主要介绍毕业设计课题的意义和内容；第 2 章主要概述污水处理的工艺流程和其控制方案论证；第 3 章主要确定硬件设备的选型；第 4 章用 Step 7 软件进行了污水处理自动控制系统下位控制程序的编写；第 5 章主要是进行监控人机界面的开发。最后，对本次设计进行总结。设计（论文）专用纸10第 1 章 绪论1.1 设计课题的背景及意义1.1.1 课题的研究背景20 世纪 50 年代以后，全球人口急剧增长，工业迅速发展。全球的水资源状况迅速恶化， “水危机”日趋严重。一方面人类对水资源的需求以惊人的速度扩大；另一方面日益严重的水污染蚕食大量可利用的水资源。我国水资源正面临着经济社会快速发展与水资源短缺的矛盾相当尖锐，水环境与经济社会发展的矛盾日益突出，水资源过度开发造成生态环境严重破坏，水资源利用方式粗放等四方面的太严峻挑战。污水再生利用作为第二水源，与开发其他水源相比，有以下几个优点：（1）比远距离引水便利；（2）比海盐水淡化经济；（3）能够节约大量的排污费用，减少对生态环境的破坏；（4）还能从污水中回收有用的物质。城市污水经过深度处理后，可替代原来用于农业灌溉、市政绿化、建筑施工、街道厕所用水和补充地表水的优质地下水。在这样的背景下，污水处理行业成为新兴产业，目前与地下水供水处理、排水、中水回用行业处于同等重要地位。虽然由于国家