基于PLC的污水处理系统的设计 毕业设计开题报告.doc

本科毕业设计开题报告 题 目： 基于PLC的污水处理系统的设计 专 题： 院 （系）： 电气与信息工程工程学院 班 级： 自动化 03-5班 姓 名： 郑元直 学 号： 18 指导教师： 常国祥 教师职称： 讲师 黑龙江科技学院本科毕业设计开题报告题 目基于PLC的污水处理系统的设计来源1、研究目的和意义研究目的：世界任何国家的经济发展，都会推进社会进步、促进工农业生产能力，使人民生活得到进一步改善，但是也随之带来不同程序的环境污染。污水也是造成环境污染的来源之一。这个污染源的出现引起了世界各国政府的关注，治理水污染环境的课题被列入世界环保组织的工作日程。 我国是一个严重缺水的国家，虽然我国年平均水资源总量为28000亿m 2，居世界第6位，人均水资源量为2220m 2，居世界第110位，已经被联合国列为世界上13个缺水国家之一。目前我国约300个城市缺水，其中严重缺水城市有50个。据中国经济信息网分析统计，全国按目前正常需要，年缺水总量约为300亿400亿立方米，因缺水造成的经济损失每年达2300亿元，超过洪涝灾害。水资源的匾乏和水资源的污染，已经严重的影响了人民的日常生活，严重的影响了我国的经济建设和发展。特别是我国北方城市，如北京、天津、沈阳等城市水资源更为短缺。根据国家十五发展纲要，十五期间各县市都要建立污水处理厂，如何保证处理过程的正常运行，减少运行成本成为环保部门、城建部门所关注的问题。目前国家治理污染的重点是“33211”工程，即“三河”（淮河、海河、辽河流域）、“三湖”（太湖、巢湖、滇池）、“两区”（酸雨控制区、二氧化硫控制区）“一市，（北京）、“一海，（渤海海域）1。我国城市污水处理的电耗为0.365k Wh/m3、日本为0.304k Wh/m3、美国为0.243k Wh/m3，并且我们的工作人员还要比这些国家多，但是我国城市污水处理深度却远不如这些国家。造成这种结果的原因主要是：污水处理厂管理水平低、自动控制手段差。因此建设符合我国国情的污水厂自动控制系统对降低污水处理成本、改善环境、建立可持续发展社会和和谐社会、保持我国经济高速发展具有重要意义。2、国内外发展情况(文献综述)国外发展情况：国外的一些发达国家，如美国、日本、西欧等国，由于这些国家经济发达，并较早的实现了工业现代化。这些国家经济发展较早而且较快，环境问题特别是水资源污染的严重性也较早的体现出来，同时也得到了这些国家政府的重视，投入了大量的人力、物力进行水处理的研究。这些国家在研究水处理新理论和工艺的同时，也重视污水处理自控系统的研究。这些国家先后投资研究高效型、智能型、集约型污水处理设备和自动化控制仪表。一些发达国家经过几十年的努力，污水处理率已经达到了80%90%，成功的解决了来自于城市和工业的点源污染问题。同时一些国家开始重视污水的回用，如以色列的污水回用率达到了90%。 由于控制技术、网络通信技术以及现场总线技术的飞速发展，国外的污水厂很早便实现了污水厂的网络控制，如DCS、FCS系统。同时国外较早的将SCADA技术引入到了给水排水工程中，并取得了良好的经济效益与社会效益。国外同时注重水处理中PLC的开发，相继研制出了一些智能、稳定、小巧的控制单元，如AB公司的SLC系列、Siemens的S7系列、Schneider的TSX Quantum系列；同时国外也很重视在线仪表的研制，如德国E+H公司，美国的哈希公司相继研制了溶解氧DO（Dissolved Oxygen）、化学需氧量COD（ChemicalOxygen Demand）分析仪。国外污水处理自控系统主要存在以下一个特点： （1）采用集散控制系统DCS和现场总线控制系统FCS。按照厂区的自身情况和工艺段来划分若干个控制站，站与站之间可以平级关系也可以使上下级关系，站与站之间一般独立运行。设立中控室，中控室有操作员站和工程师站，负责全厂的数据管理与记录、报表等工作。 （2）大量采用在线监测的水质分析仪表，对全厂的水质实行实时监测，并由上位机记录下来，提高了测量精度。 （3）生产过程中不同程度上采用了智能控制，可以根据水质和水源的变化自动的调整相应的控制方式。 （4）大量采用遥测、遥控设备；并开始有效地利用社会信息资源，如电话网络、移动电话网络、国际互联网、气象信息等。国内发展情况： 解放初期由于工农业生产刚刚起步，当时的污水污染程度很低，且提倡利用污水进行农业灌溉，特别是北方缺水地区将污水灌溉利用作为经验进行推广，如著名的沈抚灌渠等，所以全国仅有几个城市建设了近十座污水处理厂（还包括19211926年间外国人兴建3座污水处理厂），在处理工艺有的还是一级处理，处理的规模也很小，每天只有几千立方米，最大的也只有每天5万立方米左右，致使污水处理技术和管理水平处于较落后的状态。 我国第一座大型城市污水处理厂天津市纪庄子污水处理厂于1982年破土动工，1984年4月28日竣工投产运行，处理规模为26万立方米/天。纪庄子污水处理厂投产运行后多年来达到设计出水水质标准，使黑臭的污水变为清流，它的诞生填补了我国大型污水处理厂建设的空白。在此成功经验的带动下，北尔、上海、广东、广西、陕西、山西、河北、江苏、浙江、湖北、湖南等省市根据各自的具体情况分别建设了不同规模的污水处理厂。 与国外相比，我国污水处理自动化控制起步较晚，七十年代开始采用热工仪表，实行集中巡检；八十年代应用分析仪表和DCS系统；至九十年代，随着一大批利用国际贷款的大型污水处理厂的建成投产，我国污水处理控制系统的自动化水平有了很大提高。从国外引进污水厂的自动控制系统已广泛采用集散式计算机监控系统，应用了自动化程度较高的检测仪表，各种新工艺、新设备大量出现并得到应用。可以说我国污水处理自动化的现状是：手动与自动皆备，自制和引用并举。可以看出我国的污水处理自控系统有以下特点： （1）对于新建的污水处理厂，引进了计算机分散控制系统，手动与自动并存的控制方式。大部分以前建设的污水厂自动化程度仍然很低，仍采用人工巡检的方式。 （2）国产在线仪表的稳定性还没有达到要求，所以大部分采用进口的在线仪表，但是由于进口仪表价格昂贵，所以应用并不是很广泛。水质的检测主要是有实验室人员通过实验来测量。 （3）各个控制站之间完全独立，无没有信息的交换。并且各个控制单元由于其内部资源的限制，只是实现了简单的时间控制和逻辑控制。 （4）上位机监控软件很少使用，几乎没有中控室，不能对全厂的设备实行实时监控。而一些报表的工作也主要是由厂里的工作人员手工完成。 通过对比，不难看出整：体上和国外相比我国污水的自控系统仍然存在很大的差距，但是我国的应用前景却非常广泛、潜力很大。3、研究/设计的目标：当污水处理系统处于自动工作方式的状态下，所有设备按照程序运行，实现污水处理自动化。4、设计方案（研究/设计方法、理论分析、计算、实验方法和步骤等）：1研究污水处理的发展及现状，分析污水处理的工艺流程；2研究PLC控制系统的硬件结构、运行原理以及PLC控制系统的设计原则和步骤。3具体分析污水处理工艺流程，确定被控对象。4对PLC进行选型、I/O点数分配5硬件电路分析6对污水处理工艺各环节进行具体的软件编程6、方案的可行性分析：PLC集顺序控制和过程控制于一体，具有可靠性高，使用方便、灵活，组网简单的特点，是实现中小规模工业自动化的有力工具。在污水处理中，基于PLC的控制系统在实时性、可靠性、精确性等方面满足了设计要求。7、该设计的创新之处用PLC控制的SBR污水处理法的流入、反应、沉淀、排放、待机五个工序，依次在同一SBR反应池中周期性运行。从废水流入开始到待机时间结束为一个周期，一切过程都在一个设有曝气或搅拌装置的SBR反应池内进行，具有工艺简单，造价低，运行灵活，自动化程度高等优点8、设计产品的主要用途和应用领域： 经过PLC系统控制的污水处理方法具有自动化程度高，工作效率高，操作简单，造价低廉等优点，适用于城市污水处理。7、时间进程1周 查阅资料，收集信息2周 查阅资料，收集信息3周 搜集资料、查找数据并进行学习4周 整理资料、写开题报告5周 开题报告的整理与答辩6周 系统方案的设计与选型、制定论文计划7周 进行系统的方案设计8周 主电路的设计9周 PLC控制电路设计10周 各种器件的选择11周 进行系统软件的编写12周 进行系统软件的编写13周 整理资料14周 书写论文15周 对论文进行全面检查16周 请老师检查，并对其进行修改17周 整理论文18周 准备答辩8、参考文献：1 张自杰等。环境工程手册水污染防治卷。高等教育出版社，1996：1 2 冯裕钊。缺氧变速生物滤池污水处理系统混合智能控制研究。重庆大学博士学位论文，2005：133杨立福，赵静生，张公度。给水排水自动化技术(SCADA)综述。给水排水，2003， 26 （3）：76804王海云。污水处理厂水质预测模型研究及监控软件设计。后勤工程学院硕士研究生论文，2005：235钟淳昌，任鹤云。中国城市排水工程的发展趋向。给水排水，1994(7)：45476许保玖。论水质工程与工程兼论21世纪的水处理科技。工业水处理，2000， 20(1)：367牛彦平，徐伟朴，李景会。污水处理行业的现状和特征。河北建筑工程学院学报，20048张敬东，张家华。污水处理技术的新展望，环境技术，NO.6，1997，28339陈莉荣。城市污水单项活性污泥法处理系统模拟设计及预测，西安建筑科技大学硕士学位论文。10雷乐成。水处理新技术及工程设计M。北京化学工业出版社。200111李茂林。低压电器及电控配电设备选用手册。辽宁科学技术出版社，2000： 26549112刘光文。进口设备、国产设备常用电气及电气标准。电子科技大学出版社，19