测控技术与仪器专业课程设计-小型污水处理厂监控设计.doc

2, responsible for fire analysis and enter the Tower, tanks of gas metering and analysis data reported to the authorities. 3, responsible for accident investigation, statistics and reporting work. 1 electrical safety responsibilities, conscientiously study and abide by the safety rules and regulations, in strict compliance with the prohibitions and provisions of safety, perform guard duties. 2, before the operation, wear appropriate PPE, implement security measures, issuing safety permits, inspection tools, instruments are in good condition. 3, any electrical appliance without inspection, shall be deemed to have access to electricity, is forbidden to touch. 4, electrical maintenance, you must stop, cut off power, and hang up the no close warning signs before they can work. 5, good job in electricity, maintenance records, easily lead to key parts of ongoing supervision and inspection of the accident. 1. safety advance teams and individuals, by the workshop (Department) to fill in the security work incentive assessment report production technology section, approval approval of the company led by. 2. Advanced shop by production technology section to complete the work of reward and punishment assessment form, company leaders executed. 3. with regard to personnel and Unit Awards, presented by the workshop and team, the security sector review, reported that the companys leadership approved for implementation. V, annex 1, from the date of approval of the system implementation. Section I of the sixth chapter of carbon safety regulations on rewards and punishments discipline 1th late, leave early, absence from work, according to the Department of business administration and the Ministry of personnel issued the assessment methods perform. 2nd during the depressed, sleepy, found one evaluation responsibility for 50 Yuan. 3rd strictly comply with normal leave program while off duty and simulation system, no special circumstances non-compensatory time off and overtime compensation without permission and phone calls leave and so on. 4th pre-shift and post-shift system strictly, not routine leave that fails to participate, each assessment 30. 5th before I go to work not to drink, where to work after drinking, ordered to rest, treated as lay-off in this class. 6th during work to maintain a good state of mind, self and work-related things, offender assessment 20 Yuan. No lack of concentration during the 7th stocktaking, to talk to others, engaged in work not related to stocktaking, found a check 30 yuan, in January found that more than two in a row, evaluation responsibility 100, charge 50 Yuan. 8th rigid equipment patrol inspection system, inspection should be controlled within an hour or so of time, late or inspection are not serious, equipment defects not found in time, each assessment 30. 9th in the class go out without permission is strictly prohibited. Failure to perform normal leave out, according to the time length of assessment 30 yuan, more than 30 minutes as truant. Employee absenteeism, a deduction of wages this month 20%. Chain gang during the 10th non-work, found gang assessment 30 yuan. 11th respect for测控技术与仪器专业综 合 课 程 设 计设计说明书班 级：学 号：姓 名：指导教师：电气工程学院2013年 1月 1日电气工程学院综合课程设计成绩评定表设 计 题 目小型污水处理厂监控系统设计姓 名班级答辩小组成员（职称）：说明书主要内容：目前，我国大多数污水处理控制系统自动化水平不高、安全性低、管理不当，效率普遍低于世界标准。污水处理系统中的曝气过程控制、数据通讯和监控管理是急需解决的主要问题。中国污水处理自控系统相对落后，污水处理成本居高不下，污水厂排放的处理过的污水的水质不稳定，所以如何建立有效的自控系统，优化运行效果，减少运行费用，具有重要意义。本文介绍了工厂污水处理的基本工艺和流程，并通过研究设计一套基于PLC控制的污水处理系统。文章首先介绍了基于PLC污水处理控制系统的工艺及相关流程，控制系统硬件结构及设计、工作原理以及设计PLC控制系统的基本原则和步骤，来说明PLC在污水处理过程中的应用。先根据污水处理要求设计了设备的电器控制与自动控制线路，主要包括设备的启停、状态信号故障信号、和信号采集等，最后按照工艺要求设计PLC控制系统，其中包括PLC的选型、系统资源配置以及按照污水处理工艺编制PLC程序。评定成绩： 答辩小组组长： 年 月 日teachers, care workers. No finger-pointing at work, spat Brawl, canceling parties all bonuses for the month. In severe cases, defence or public security authorities the 12th actively participate in group activities and voluntary work, without the participants, assessment of 50 Yuan. 13th caring for public property, instruments, etc, if the price of the damage should be according to the deadline for compensation. After the 14th problem, defect inspection device discovery is not registered, not reported in a timely manner, each assessment 10. 15th when filling out two votes should be standardized, serious, prompt and accurate, otherwise evaluation 10. Article 16th worker without a ticket, do not stop, do not report on. Assessment of 50 Yuan. Article 17th when work starts, not to the scene; no acceptance at the end, do not check, not control, work order without delay, the end is not the end, and so on, depending on the seriousness of each evaluation 50-100. Article 18th work incomplete registrations, tickets cancelled after the end of work, each . 43rd greenery of the grass, the flowers must be timely pruning, pesticide, if management cant keep up to cause flowers and barren, except for rectification, a heads of evaluation units of 100 Yuan. Equipment management section III comprehensive index assessment regime 44th equipment availability: main equipment availability because of poor management are not up to a good standard, each set of 200 Yuan assessment task force people, head of head of 500 Yuan, still not dealt with within the time specified in the authority, short of good standard double assessment. Article 45th auxiliary equipment because of poor management are not up to a good standard (three devices) each set of 50 Yuan assessment task force people, head of head of 200 Yuan, still not dealt with within the time specified in the authority, short of good standard double assessment. Cause equipment damage accidents, health and technology carried out according to the safety assessment. Article 46th equipment leak rate: production found a leakage point, fails to appraisal of 20 Yuan, put an end to a serious leak (refers to the need to shut down, stopping the leaks affecting the normal operation of the furnace), an assessment of 100 Yuan, and deadlines. General indicators finished the examination belongs to the workshop of 300 yuan, workshop directors assume 70%. 47th equipment defect elimination rates: equipment defect elimination rates monthly assessment, see defect management General index finished, assessment Director performance 30/and equipment task force 10 Yuan. 48th maintenance plan completion rate: fulfillment ratio of repair plan monthly assessment, assessment criteria 100%, for no reason I didnt finish, each assessment workshop Director of 200 Yuan, 50 Yuan, Director of biotechnology and equipment task force 20 (if it is a repair issue must be agreed by the leaders of the company signed its). Provisional duties assigned, fails to accept the assessment workshop leaders, 100 Yuan (there is special reason to unit leaders to explain, consent), without special reasons, does not require the time to complete the assessment officer 100目 次目 次引言11 文献综述21.1 本题目的意义和背景21.2 其他人员的设计方案21.3 常用工业污水处理工艺32 总体设计方案62.1 SBR污水处理工艺的技术要求62.2 SBR废水处理系统动力设备72.3 SBR废水处理电气控制系统设计要求72.4 主电路需要的仪表83 具体实施方案93.1.SBR废水处理电气控制系统主电路如图2所示。93.2.SBR废水处理系统交流控制电路如图3所示。103.3.SBR废水处理系统控制流程如图4所示113.4.SBR废水处理系统PLC输入接口功能表113.5SBR废水处理系统PLC输出接口功能表123.6.SBR废水处理系统元器件目录表133.7梯形图14参考文献18- I -河北联合大学综合课程设计说明书 引言引言 水与人的生活息息相关，特别在现代社会生活及生产中人们对水的需求量与日俱增。然而，水资源是有限的。全国500多个城市缺水，其中多个严重缺水，北方地区缺水现象尤其严重，人均拥有淡水量仅有240吨。我国北方地区水资源的超采，己形成漏斗地势、水位下降、湖泊干涸、河水断流、生态恶化。淡水资源的短缺己经成为我国急需解决的问题。我国淡水资源不断减少，而且污染现象较为严重。目前全国城市污废水的处理率（达排放标准的）仅有10%左右，其余的污废水都直接排入河川、湖泊、海洋。严重的环境污染使有限的水资源日益减少、水质日益恶化，无疑是“雪上加霜”。据统计，由于水质污染，我国已有大约3亿人的饮水发生不安全现象，其中1.9亿人的饮水是超标水。气象学家预测，2100年全球变暖加剧，地表将有1/3的面积变为沙漠，那时，干旱将威胁全球一半的大陆人类的生存。这些现象都是水污染产生的严重后果，因此污水处理项目的实施已经刻不容缓。考虑到有些偏僻的地区，建设污水管道的成本较大，为了避免将生活污水直接排放到河流中，造成水污染，可以建立自备小型污水处理厂，需要考虑到，处理量较小，排放事件不均匀等因素，尽量节约成本，又能达到排出污水达到国家标准。利用PLC等设备实现自动控制，又节约了人力成本。因此建立小型污水处理厂，很有必要。- 17 -河北联合大学综合课程设计说明书 1 文献综述1 文献综述1.1 本题目的意义和背景我国对污水处理的研究，特别是自动化控制设备方面的研究远远落后于发达国家。前几年国家环境保护总局曾对我国55个城市的5000多套工业废水处理设施进行了大规模的调查。结果表明:运行效果良好的和比较好的只占24%，而建成后没能运行或处理能力达不到设计能力一半的设施竟占63.81321，可见我国的污水处理技术仍然处于较低的水平。此外，由于我国经济发展水平还比较低、资金医乏、投资力度不足等诸多因素，导致目前发达国家大批水处理企业大举进军我国水处理市场。由此可见对于我国这样一个污染严重、资源短缺的国家，研制出一批能满足排放要求、处理效果好、运行费用低和国产化程度高、且具有先进自动控制系统的污水处理设备迫在眉睫。为了改变我国污水处理技术的这种现状，中央政府、有关决策职能部门和研究机构都倾注了较大的注意力，重视开展这方面的研究。2001年国家自然科学基金列出专项，支持开展污水处理厂自动控制系统的研究。本文的研究工作可以为污水处理厂的技术改造提供科学的方法和理论依据，也可以为污水处理设备制造厂开发和研制新产品，实现技术创新提供理论基础和研究方法，对于提高我国污水处理设备的技术含量，提高污水处理厂的生产效率和降低能耗起到十分积极的作用。1.2 其他人员的设计方案前期的控制系统多采用继电器接触器控制系统，但随着电子技术的飞速发展，控制要求的不断提高，该类控制方法已不能满足现代工业污水处理系统的控制要求，因此已逐渐被淘汰，取而代之的是DCS、现场总线控制、PLC等控制方。（1）DCS系统。DCS是集散控制系统的简称，又称为分布式计算机控制系统，是由计算机技术、信号处理技术、测量控制技术、通信网络技术等相互渗透形成的。由计算机和现场终端组成，通过网络将现场控制站、检测站和操作站、控制站等连接起来，完成分散控制和集中操作、管理的功能，主要是用于各类生产过程，可提高生产自动化水平和管理水平，其主要特点如下：采用分级分布式控制，减少了系统的信息传输量，使系统应用程序比较简单。实现了真正的分散控制，使系统的危险性分散，可靠性提高。扩展能力较强。软硬件资源丰富，可适应各种要求。实时性好，响应快。（2）现场总线控制系统。现场总线控制系统是由DCS和PLC发展而来的，是基于现场总线的自动控制系统。该系统按照公开、规范的通信协议在智能设备之间，以及智能设备与计算机之间进行数据传输和交换，从而实现控制与管理一体化的自动控制系统，其优点：可以用计算机丰富的软件、硬件资源。响应快，实时性好。通信协议公开，不同产品可互连。（3）PLC系统。PLC是可编程逻辑控制器的简称，用它作为处理系统的控制器，实现控制系统的功能要求，也可利用计算机作为其上位机，通过网络连接PLC，对生产过程进行实时监控，其特点如下：编程方便，开发周期短，维护容易。通用性强，使用方便。控制功能强。模块化结构，扩展能力强。1.3 常用工业污水处理工艺不同的工业污水处理对象，不同的工业污水处理环境，将需要有不同的工业污水处理工艺来处理。因此，在选择工业污水处理工艺的时候必需要认真考虑当地污水的情况，以及实际的工业污水处理的环境。工业污水处理的方法主要有物理、化学、物理化学，以及生物等几种。这些方法根据实际情况，可以单一使用，也可以针对不同的污水混合使用。目前，工业污水处理的方法一般以生物处理法为主，辅以物理处理法和化学处理法。常用的工业污水处理工艺有以下几种。（1）传统活性污泥法。传统活性污泥处理法是一种最古老的工业污水处理工艺，其工业污水处理的关键组成部分为沼气池与沉淀池，主要处理部分关系框图如图2-1所示。曝气池（微生物吸附有机物氧化为无机物）沉淀池（活性泥下沉）回流活性泥原污水清水排出图2-1传统活性污泥法工艺流程图污水中的有机物在曝气池停留的过程中，曝气池中的微生物吸附污水中的大部分有机物，并且在曝气池中被氧化成无机物，然后在沉淀池中经过沉淀后的部分活性泥需要回流到曝气池中。该工艺的优点有：有机物去除率高，污泥负荷高，池的容积小，耗电省，运行成本低。该工艺的缺点有：普通曝气池占地多，建设投资大，满足国家标准相关指标范围小、易产生污泥膨胀现象，磷和氮的去除率低。（2）A/O法。A/O法是在传统活性污泥法的基础上发展起来的一种工业污水处理工艺，其中A代表Anoxic（缺氧的），O代表Oxic（好氧的）。A/O法是一种缺氧-好氧生物工业污水处理工艺。该工艺通过增加好氧池与缺氧池所形成的硝化-反硝化反应系统，很好的处理了污水中的氮含量，具有明显的脱氮效果。但是此硝化-反硝化反应系统需要得到很好的控制，这样就对该工艺提出了更高的管理要求，这也成为了该工艺的一大缺点。其工艺流程图如下：图2-2 A/O法工艺流程图（3）A2/O法。A2/O法也是在传统活性污泥法的基础上发展起来的一种工业污水处理工艺，其中A2，即A-A，前一个A代表Anaerobic（厌氧的），后一个A代表Anoxic（缺氧的）；O代表（好氧的）。A2/O是一种厌氧缺氧好氧工业污水处理工艺。A2O法的除磷脱氮效果非常好，非常适合用于对除磷脱氮有要求的工业污水处理。因此，在对除磷脱氮有特别要求的城市工业污水处理厂，一般首选A2/O工艺。其工艺流程图如图2.3所示。图2-3 A2/O法工艺流程图（4）A/B法。A/B法是吸附生物降解法的简称，该工艺没有初沉淀，将曝气池分为高低负荷两段，并分别有独立的沉淀和污泥回流系统。高负荷段停留时间约为2040min，以生物絮凝吸附作用为主，同时发生不完全氧化反应，去除BOD达50%以上。B段与常规活性污泥法相识，负荷较低。AB法中A段效率很高，并有较强的缓冲能力。B段起到出水把关作用，处理稳定性较好。对于高浓度的工业污水处理，AB法具有很好的适用性，并有较高的节能效益。尤其在采用污泥消化和沼气利用工艺时，优势最为明显。但是，AB法污泥产量较大，A段污泥有机物含量极高，因此必须添加污泥后续稳定化处理，这样就将增加一定的投资和费用。另外，由于A段去除了较多的BOD，造成了碳源不足，难以实现脱氮工艺的要求。对于污水浓度低 的场合，B段也比较困难，也难以发挥优势。总体而言，AB法工艺较适合于污水浓度高，具有污泥消化等后续处理设施的大中规模的城市工业污水处理厂，且有明显的节能效果，而对于有脱氮要求的城市工业污水处理厂，一般不宜采用。（5）SBR法。SBR法是歇式活性污泥法的简称，是一种按照一定的时间顺序间歇式操作的污水生物处理技术，也是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥工业污水处理技术，又称序批式活性污泥法。其反应机理及去除污染物的机理与传统的活性污泥法基本相同，只是运行操作方式不尽相同。SBR法与传统的水处理工艺的最大区别在于它是以时间顺序来分割流程各单元，以时间分割操作代替空间分割操作，非稳态生化反应代替生化反应，静置理想沉淀代替动态沉淀等。整个过程对于单个操作单元而言是间歇进行的，但是通过多个单元组合调度后又是连续的，在运行上实现了有序和间歇操作相结合。河北联合大学综合课程设计说明书 2 总体设计方案2 总体设计方案2.1 SBR污水处理工艺的技术要求序列间歇式活性污泥法废水处理技术（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process，简称SBR）是一种高效废水回用的处理技术，采用优势菌技术对生活污水进行处理，经过处理后的中水可以用来浇灌绿地、花木、冲洗厕所及车辆等，从而达到节约水资源的目的。SBR污水处理系统分别由污水处理池、清水池、中水水箱、电控箱以及水泵、罗茨风机、电动阀门和电磁阀等部分组成，在污水处理池、清水池、中水水箱中分别设置液位开关，用以检测水池与水箱中的水位。SBR废水处理系统示意图如图1所示。图1 SBR废水处理系统示意图污水处理的第一阶段：当污水池中的水位处于低水位或无水状态时，电动阀会自动开起纳入污水。当污水池纳入的污水至正常高水位时，电动阀自动关闭，污水池中污水呈微氧和厌氧状态。污水处理的第二阶段：采用能降解大分子污染物的曝气法，可使污水脱色、除臭、平衡菌群的pH值并对污染物进行高效除污，即好氧处理过程。整个好氧（曝气）时间一般需要68h(调试时曝风20s)。在曝气管路上安装了排空电磁阀，当电动阀门自动关闭后，排空电磁阀开起，罗茨风机延时空载起动，然后排空电磁阀关闭，污水池开始曝气。当曝气处理结束后，排空电磁阀再次开起，罗茨风机空载停机，然后排空电磁阀延时关闭。曝气风机在无负荷条件下起动和停止，能起到保护电动机和风机的作用。经过0.5h的水质沉淀，PLC下达起动1#清水泵指令，将沉淀后的水泵入到清水池。当清水池中的水位升至正常高水位时，1#清水泵自动停止运行。这时2#清水泵自动起动向中水箱泵水，当水箱内达到正常高水位时，2#清水泵自动停止运行，这时中水箱内的水全部完成处理过程。如上所示，当中水箱内水位降至低水位时，2#清水泵又自动起动向中水箱泵水。当污水池中的水位降至低水位时，电动阀门会自动打开继续向污水池纳入污水。如此循环往复。SBR废水处理技术针对污水水质不同选用生物菌群不同，工艺要求要求有所不同，电气控制系统应有参数可修正功能，以满足废水处理的要求。2.2 SBR废水处理系统动力设备SBR废水处理系统中所使用的动力设备（水泵、罗茨风机、电动阀），均采用三相交流异步电动机，电动机和电磁阀（AC220V选配）选配防水防潮型。1#清水泵：立式离心泵LS50-10-A，扬程10m，流量29m3/h，1kW。2#清水泵：立式离心泵LS40-32.1，扬程30m，流量16m3/h，3kW。曝气罗茨风机：TSA-40，0.7m3/min，1.1kW。电动阀：阀体D97A1X5-10ZB-125mm，电动装置LQ20-1，AC380V，60W。2.3 SBR废水处理电气控制系统设计要求1) 控制装置选用PLC作为系统的控制核心，根据工艺要求合理选配PLC机型和I/O接口。2) 可执行手动/自动两种方式，应能按照工艺要求编辑程序并可实时整定参数。3) 电动阀上驱动电动机为正、反转双向运行，因此要在PLC控制回路加互锁功能。4) PLC的接地应按手册中的要求设计，并在图中表示或说明。5) 为了设备安全运行，考虑必要的保护措施，例如电动机过热保护、控制系统短路保护等。6) 绘制电气原理图：包括主电路、控制电路、PLC硬件电路，编制PLC的I/O接口功能表。7) 选择电器元件、编制元器件目录表。8) 采用梯形图或指令表编制PLC控制程序。2.4 主电路需要的仪表仪表选型应根据工艺装置的规模、工艺流程特点和操作要求等因素确定的控制方式进行，主要有以下几个原则：(1)选用的仪表必须性能先进、运行稳定可靠；(2)在满足工艺要求的前提下，不必追求过高的测量精度，以节省投资。量程选择应保证仪表长期工作在满量程的2/3左右。(3)仪表的防护等级应不低于IP65，在短时浸水场合，防护等级为IP67，在长期浸水场合，防护等级为IP68；(4)仪表应便于安装、检修，部件可换性好；(5)在同一工程项目中，仪表品种规格不宜过多，应力求统一。本系统需要用的仪表如图3-3超声波液位差计带传感器，支架安装2个超声波液位计带传感器，支架安装2个溶解氧测定仪在线分析，杆式安装支架1个污泥浓度计空气自动清洗，浸入式支架1个硫化氢监测仪防爆接头，分体式1个泥位计带传感器，支架定制2个压力变送器5个流量计传感器，变送器4个图3-3 所需仪表设备河北联合大学综合课程设计说明书 3 具体实施方案3 具体实施方案3.1.SBR废水处理电气控制系统主电路如图2所示。图2 SBR废水处理电气控制系统主电路1) 主回路中交流接触器KM1、KM2、KM3分别控制1#清水泵M1、2#清水泵M2、曝气风机M3；交流接触器KM4、KM5控制电动阀电动机M4，通过正、反转完成开起阀门和关闭阀门的功能。2) 电动机M1、M2、M3、M4由热继电器FR1、FR2、FR3、FR4实现过载保护。电动阀电动机M4控制器内还装有常闭热保护开关，对阀门电动机M4实现双重保护。3) QF为电源总开关，既可完成主电路的短路保护，又起到分断三相交流电源的作用，使用和维修方便。4) 熔断器FU1、FU2、FU3、FU4分别实现各负载回路的短路保护。FU5、FU6分别完成交流控制回路和PLC控制回路的短路保护。3.2 . SBR废水处理系统交流控制电路如图3所示。1) 控制电路有电源指示HL。PLC供电回路采用隔离变压器TC，以防止电源干扰。2) 隔