【《基于PLC的污水处理控制系统的设计》5100字】

基于PLC的污水处理控制系统的设计摘要该研究通过调查污水处理一般程序，确定以粗细格栅组合过滤污水中悬浮颗粒物。同时，利用搅拌机可加速水悬浮与沉淀，进而可实现污水净化；利用污泥泵可使系统内部形成一个密闭循环以达到自动控制目的。通过对污水处理工艺的研究，开发了污水处理控制程序，并利用触摸屏对整个过程进行了监控仿真。控制系统，用于对城市污水处理设备进行控制，对于水资源保护有着非常大的意义。关键词：污水处理；PLC；电路设计AbstractInthisstudy,thegeneralstagesofwastewatertreatmentwereinvestigated,anditwasdecidedtouseacombinationofcoarseandfinegridstofiltersuspendedparticlesinthewastewater.Simultaneously,theuseofablendercanacceleratewatersuspensionandprecipitation,inordertoachievethegoalofwastewaterpurification;theuseofasludgepumpmayformaclosedcycleinthesystem,therebyachievingautomaticcontrol.Inthecontrol,thesewagetreatmentprocessiscontrolled,andthesystemcontrolcircuitofSiemensPLCisadopted.Throughtheresearchofsewagetreatmenttechnology,thesewagetreatmentcontrolprogramwascompiled,andthesimulationofthewholeprocesswasrealizedbycombiningthetouchscreenmonitoring,andthecontrolsystemwasappliedtothecontrolofurbansewagetreatmentequipment.Itcaneffectivelyimprovetheoperationeffectofequipmentandisofgreatsignificancetotheprotectionofwaterresources.Keywords:sewagetreatment,PLC,circuitdesign目录TOC\o"1-3"\h\u63951引言 155722污水处理系统总体方案设计 1176262.1污水处理的方法 131942.2污水处理的工艺流程 2100852.3系统总体设计方案 2286563污水处理系统硬件设计 3159623.1硬件的选型 3161703.1.1PLC的选型 330723.1.2液位传感器选型 3157093.2控制电路的设计 442503.3PLC的输入和输出分配 451463.4PLC输入和输出接线图 5144364污水处理系统软件设计 630284.1污水处理系统总程序设计 6108914.1.1软件设计思路 7136994.1.2自动控制模式 822314.1.3自动控制模式 8303224.2污水处理环节子程序设计 9276894.2.1粗细格栅系统程序 9121614.2.2进水泵系统程序 1152364.2.3污泥处理模块 13172415结论 147517参考文献 161引言我国水资源比较匮乏，并且存在着分布不均匀等现象，很多地区都在受到严重缺水困扰。伴随着经济发展与城市化进程的加速，水问题逐渐凸显出来，并已成为我国可持续发展中最主要的制约因素。我国多数城市和地区的水资源都十分有限。由于工业的快速发展，工业废水的排放量也在不断加大，使得水体的污染程度日益严重，使得本已十分匮乏的水资源变得愈加匮乏，致使水资源短缺现象日趋严重。在人们对水资源需求量越来越大、污水排放猛增的情况下，水危机不但会长期存在，而且会急剧加剧，因此水资源短缺、水污染等引发水危机责无旁贷。所以必须对水污染问题加以解决和有效处理，水污染问题不仅影响着人们的健康，而且和社会经济的发展也密切相关。本论文参考了国内外水资源和环境修复治理经验，通过科学方法综合处理废水以满足排放标准。在可持续发展观的背景下，水资源的保护和利用必须受到重视。惟其如此，水资源才是真正可以循环使用的。唯其如此，人类工业文明才能和自然环境和谐共存，构建良好的水资源生态环境是健康持续发展的重点措施。污水处理管理系统具有分布范围广，控制点及设施分布面广，控制信息繁杂，控制输入输出开关量参数多等特点、模拟量参数较少等等，正是由于这些原因，采用PLC管理系统具有优越性。同时PLC的设计相对简单，编程语言简单易懂。在系统调试及实际应用中，只要按要求选用相关硬件设备，便能够对污水处理厂各工艺环节进行自动控制，从而达到节能减排的目的。PLC研制人员在充分考虑使用人电气思维习惯的基础上，可利用与继电器控制图相似的梯形图来编制程序，程序运行过程中可方便地观察，编辑及修改。2污水处理系统总体方案设计2.1污水处理的方法唯有使用污水处理工艺，以实现对污水的有效处理。随着经济发展和城市化进程加快，水问题渐渐突出，并已成为我国可持续发展中最主要的制约因素。在实际工作中，要想保证污水处理效果良好，就必须做好各项技术管理工作，合理选择污水处理方案，才能为企业带来更大的经济与社会效益。在选择污水处理方案时，要根据水质要求及经济条件进行全面的对比分析。污水处理总体方案设计一般用沉淀法来实现，这样去污法与去污法就可以互相结合，互为作用。从而使得污水在满足更高的标准之后就能够被排放出去，同时降低了对于环境造成的影响。所以也就是本次设计所使用到的有关方法。污水处理常用的处理方法主要有物理沉淀法，化学药剂法以及生物分解法等，这几种处理工艺均可结合实际应用。其中以物理沉淀法使用最多，其原理主要就是利用微生物来降解水中污染物。其中以生物分解较为常见，借助化学药剂和物理沉淀过滤可以更高效地完成污水处理任务。微生物能耗损水中氧气，氧化分解有机物使之转化为稳定无机盐类杂质后，经化学药剂沉淀，最后沉淀过滤得到。2.2污水处理的工艺流程本设计中污水处理工艺流程图如图1所示。图1其处理原理类似于原有活性污泥法，但是也是基于活性污泥法处理工艺，针对系统整体功能，提出了相关的完善措施。目前，我国多数化工企业均存在着不同程度上的水污染，给化工企业的发展造成一定的影响，因此有必要在化工生产中加大污水处理。这一步通过在曝气池内加入搅拌机能够在曝气池容积不是很大的情况下达到使较多污水达到同样氧化分解功能。将污水排入处理清水中，对于一个完整的污水处理过程。该系统是根据国家环保法规，采用先进技术，将城市污水厂的部分构筑物及设备进行组合改造而成的新型污水处理厂。它的基本运行顺序是：污水进水泵开始工作，污水流入格栅机内，经除砂池处理，氧化池处理，沉淀池处理的污水处理程序出水状态，未经有效处理的废水经污泥返回水箱二次处理。2.3系统总体设计方案如图2所示，控制器采用PLC作为核心，MCGS组态和PLC之间采用通信方式进行数据交换，人工控制实时并历史报警同步控制系统运行状态并自动显示设置参数。图23污水处理系统硬件设计3.1硬件的选型3.1.1PLC的选型西门子S7-200系列PLC特别适合在工业现场应用。特别方便对模拟信号的控制和处理，所以，适于在小型自动化系统中用作控制器。此外，还增加了一个EM231模块，包括四个模拟输入:粗网格、细网格、曝气和沉砂以及污泥回流水平采集。3.1.2液位传感器选型液位传感器用于曝气池和污泥回流室。液位传感器的设计要求至少为0-10m。在污水处理中，由于污水具有腐蚀性和防腐性，本研究方便用户安装调试，也方便后期维护。因此，本设计采用输入液位传感器，其参数见表1。表13.2控制电路的设计控制电路接线图如图3所示。电源采用220V交流电，与C、N连接。由于接触器所用线圈电源是220V，所以它能给控制电路供电其中Q8在控制电路中作总线断路器使用，可对整个控制电路进行通断。图33.3PLC的输入和输出分配输入和输出分配表见表2，表3，表4所示。表2表3表43.4PLC输入和输出接线图PLC自身供电为220V交流电，连接L、N两个端子。24VDC负极接输入端子1M、2M、3M，正极接输入端子，可向PLC输入端子提供24VDC电压。24VDC阳极分别接入PLC输出端子1L和2L以及PLC输出公共端子，阴极与负载连接构成闭合回路并向PLC输出供给24VDC，以控制各个电气设备启停。EM231模块供电采用24V供电，相应的供电端子采用L+,M，也可对各传感器进行24V供电。图44污水处理系统软件设计4.1污水处理系统总程序设计在经过切换将系统转到手动模式之后，就可以单独实现前面章节中所设计污水处理系统的控制方案了，显然，该控制系统有手动与自动控制2种运行模式。手动控制模式时，污水处理控制系统的电机均可以由手动操作按钮操作，可实现电机独立启停；在系统发生故障的情况下，自动关机或者报警，备用电机开始工作。这样既可以保证污水处理设备的正常工作和生产过程的平稳进行，又可以提高污水处理效率、减少能耗和维护成本。自动控制模式中，污水处理系统的电机均应按控制系统所设程序工作，也就是电机的启停均应按具体顺序进行。图5所示。图54.1.1软件设计思路（1）手动模式当系统转换为手动模式，各电机可分别完成启动和停车，运行操作人员可凭运行经验进行，针对污水处理中存在的问题，通过手动操作按钮，控制各个电机启动和停止。当系统出现故障时，自动停机或报警并启动备用电机。这不仅确保污水处理设备正常运行，确保生产过程顺利进行，还能提高污水处理效率、减少能耗和维护成本。（2）自动模式当使用者切换到自动模式时，按动自动按钮，污水处理系统就可以在自动模式下运行污水处理，具体运行过程包括如下几个步骤。1）潜水搅拌机按时间的长短自动启停。2）实现了潜水泵随液位的变化而自动开启和停止。3）实现粗光栅系统的自动开停和随时间的变化。4）实现了细网格系统的自动开启和停止，并根据时间。5）随着液位不同，污泥回流泵自动启停。4.1.2自动控制模式手动控制模式时手动启动以手动控制系统内各模块。为了使系统运行更可靠，更稳定，更安全，需要采用新技术，也就是用软件的方式来完成手动功能。这种设计的手动控制图如图6所示：图64.1.3自动控制模式在自动控制模式下，该系统的各个模块在不需要人工干预的情况下自动启动，并使用液位和其他信息来处理污水。该设计自动控制图见图7：图74.2污水处理环节子程序设计对应本设计子程序的各个执行部件分别使用粗网格，细网格，进水模块以及污泥处理模块可以很好地对污水进行过滤控制。4.2.1粗细格栅系统程序本污水处理设计时粗格栅系统与细格栅系统控制过程一致，故下面只按粗格栅系统运行过程叙述。粗网格系统的研究内容有：1：（1）粗格栅机自动开机，定时运行20min。（2）时间到了，粗光栅机停止工作。（3）停了2h，粗格栅机又启动了一个周期。图8如下图9所示粗格栅系统梯形图程序。图94.2.2进水泵系统程序污水泵控制程序以污水泵自动启停为主线，工作过程由如下几部分组成。(1)在自动控制期间，当启动污水入口泵时，将测量液位。(2)所述计时器在检测液位小于最低液位后启动。(3)当计时到达2s时，若液位仍在最低液位传感器以下时，污水入口泵停止工作。(4)污水入口泵在中间液位以下连续运行。(5)传感器测得液位为最高液位后，启动计时，以免损坏进污水泵。进泵工艺流程图如图10所示。图10如下图11进水泵系统梯形图程序图114.2.3污泥处理模块污水泵控制程序以污水泵自动启停为主线，工作过程由如下几部分组成其工作流程由以下几个部分组成：（1）当控制系统自动工作时，污泥回流泵开始工作，而传感器感应液位。（2）定时器在发现液位小于最低液位的需求后启动计时。（3）计时器在计时到2s时，如果液位仍然在最低液位以下，说明油泵有损坏的危险，故应停止使用污泥回流泵。（4）中液位污泥回流泵连续工作。（5）传感器测得液位处于最高位置后，应开始计时，避免损坏污水进水泵。如图12所示。图12如下图13所示：污泥回流梯形图程序图135结论在污水处理程序设计过程中，由于本人在污水处理业务的掌握上受到了限制，并且在完全自主的状态下，所以可以认为，整个过程都是靠一边摸索，一边练习。本文主要是针对该工艺中曝气系统和搅拌系统两部分的研究。经历了这个边学习边应用的过程后，我完成污水处理控制系统设计。写作文时，在网上搜了不少材料，看了不少书籍材料，想了不少，也使自己受益匪浅。一般情况下，本设计污水处理控制系统存在许多不足之处。例如：在实践中污水处理不只是沉淀物的处理。系统的主要目的是通过对污水进行净化后达到排放标准，从而实现节能减排。设计过程方便，添加化学试剂对PH值进行处理等等，优化空间较大。其中有一些问题需要改进。通过学习，掌握污水处理工艺知识及设备原理后，再结合现场实际情况进行调试运行，从而逐步实现从理论到技术的飞跃，并最终将其应用于工程中去。通过这次毕业设计，学到了很多鲜活的东西，还发现了很多自己难以解决的问题。我觉得，要想取得好成绩，就要不断地总结和思考，并将学到的新方法运用于实践当中去。在进行设计时，存在的问题已经得到解决，以后还是要慢慢的解决的。遇到困难时，同学们都会主动积极地去寻求帮助和指导，并把自己的想法告诉老师和家长，以便得到及时地支持。在平常的学习过程中，碰到困难是在所难免。面对这些困难，他们才会产生排忧解难之动机，才会有更多的收获。文章最后对本设计所做工作作了一个总结，并且最后完成污水处理控制系统设计，以PLC为控制核心，对系统整体进行了控制，并通过试验验证了该项目设计系统的有效性。本项目重点研究污水处理厂智能监控系统的软硬件实现。同