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1、污水净化处理系统的PLC控制1课题来源长期以来，在我国城市建设快速发展的过程中，由于对环境 保护基础设施建设重视不够、投入不足，污水直接排入城市水系 及相关流域，造成江河湖泊水质和地下水污染，城市水环境污染 问题日益突出，污水净化就成为改善城镇居民生活环境、提高人 民健康水平的主要手段之一。为保证污水处理工艺可靠、顺利实 施，自动控制系统的设计及控制技术的运用要以可靠性为基础， 综合考虑控制技术先进性、可扩展性，同时兼顾降低系统造价。2研究的目的和意义2.1利用PLC全自动化控制系统，实现系统正常运行在污水处理控制系统中，除了存在分布区域广、设备分散、 控制点多及控制信息复杂等要求外，同时具有
2、控制输入和输出以 开关量参数居多，模拟量参数少的特点，而这些都是PLC控制系 统的优势所在。原有的污水处理厂其控制部分采用传统的继电器 控制，控制线路复杂，继电器多，长时间运行后，线路老化，频 繁出现控制故障。而PL C控制器以其技术成熟、通用性好、可靠 性高、安装灵活、扩展方便、性能价格比高等一系列优点，在工 业控制中得到了越来越广泛的应用，在污水处理中采用PL C控制 系统改造后，提高了自动控制的可靠性，不仅减轻了工人的劳动 强度，而且提高了污水处理厂的运行效率和运行效益，实现了污 水厂生产管理的科学性。2. 2研究概况及发展趋势综述国外的一些发达国家，如美国、日本、西欧等国，由于这些 国
3、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80 /M ,成 功的解决了来自于城市和工业的点污染问题。同时一些国家开始 重视污水的回收利用。其特点有：大量采用在线监测的水质分析 仪表，对全厂的水质实时监测并有上位机记录下来，提高了测量 精度；生产过程中
4、不同程度的采用了智能控制，可以根据水质和 水源的变化自动的调整相应的控制方式；大量采用遥测、遥控设 备，并有效地利用社会资源，如电话网络、移动电话网络、国际 互联网、气象信息等。目前，国产化污水处理设备具有品种不全，结构不合理，技术 水平比较低，产品质量不稳定的特点。我国自主生产的设备在很大程度上是依托国外相关设备的 构造，再经过自我消化、研发和生产实践，逐步填补国内空白并在 此基础上不断发展壮大。不过，我国污水处理设备会在相当长的 时间内落后于其他国家，还有许多空白，很多设备还停留在仿制 的水平上，对于其理论研究尚显不足。因而，国产化设备将会在未 来相当长时间内在技术水平上处于劣势，特别是先
5、进设备的技术 保密与知识产权保护意识的加强，其竞争力将在未来市场中不断 接受考验。2.3能够深刻了解实际应用控制系统设计的设计过程本次设计首先了解组态软件的构成和工作原理，学习使用组态软件MCGS, 然后熟悉了解西门子S7系列的PLC硬件配置，编程软件STEP7的使用，最后以 组态软件MCGS开辟控制系统上位机监视平台，以PLC作为控制系统下位机实现 全部控制功能。3研究的主要内容及设计的主体方案3.1污水净化处理控制系统的功能研究1）根据污水净化处理控制系统的运行工艺的要求，能正常实现污水处理系统的 滤水工序和反洗工序及自动/手动控制功能。2）两台机组的滤水工序可单独进行，也可同时进行。3）
6、反洗工序只允许单台机组进行工作，两台机组同时要求反洗时，1号机组优 先。4）每台机组的管道上均安装了压差检测仪表，只要浮现“管压差高”信号，则 应即将住手滤水工序，自动进入反洗工序。5） PLC程序设计及MCGS开辟控制系统上位机监视平台3. 2污水净化处理的PLC控制系统的设计步骤开始结束图1 PLC控制系统的设计步骤3. 3污水净化处期制系统设计的主体方案本次设计的污水净化处理系统由2台磁滤器，10只电磁阀和连接管道组成 的2台机组组成。系统组成示意图如下：污水进水阀排污阀去污水池磁滤器水箱空气压缩阀一压缩空气出水阀去冷却塔图2系统组成示意图3.4污水净化处理的PLC控制系统的工艺流程污水
7、处理净化可分为两道工序：1 .滤水工序。打开进水阀和出水阀，污水经过磁滤器时，如果磁滤器的线圈向来 通电，则污水中的氧化铁杂质会附着在磁滤器的磁铁上，使水箱中流出的是净化 水。2 .反洗工序。滤水一段时间后，必须清洗附着在磁铁上的氧化铁杂质。这时只要 切断磁滤器线圈的电源，关断进水阀和出水阀，打开排污阀和空气压缩阀，让压 缩空气强行把水箱中的水打入磁滤器中，冲洗磁铁，去掉附着的氧化铁杂质，使 冲洗后的污水流入污水池，进行二次处理。其工艺流程图如图所示：启动机组工作图3工艺流程图4工作的主要阶段、进度(1) 2022年秋季学期第H一周(2022年11月16日前)接受毕业设计任务书，学习毕业设计要
8、求及有关规定(2) 2022年秋季学期第十二周第十八周阅读指定的参考资料及文献(包括5-10万个印刷符号与课题相关的外文资料)， 完成开题报告、外文翻译任务2022年秋季学期第十九周2022年1月11日前上交开题报告、外文翻译，指导教师审阅。(4) 2022年春季学期第二周第十周熟悉了解监控系统组态软件，掌握MCGS的使用。熟悉STEP7软件相关知识，掌 握实现上下位机的开辟设计的方法。分析污水处理净化控制系统要求，并且根据 系统功能要求，给出具体的设计方案和开辟程序。在实验室的可编程控制实验台 上进行调试、修改，达到系统控制要求。(5) 2022年春季学期第十三周学生提交毕业设计(论文)中期
9、报告，按要求填写过程控制表指导教师给出成绩。(6) 2022年春季学期第十四周(5月31日至6月2日)完成毕业设计，并按规范要求撰写毕业设计论文。全部成果交给指导教师审阅， 进行形式审查。毕业答辩5最终目标及完成时间根据毕业设计任务书的要求，完成PLC的选型和程序设计，人机界面(组态) 的设计，达到污水净化处理系统的PLC控制系统的基本要求。在满足基本要求的 同时满足系统最安全、最可靠的运行。最后完成相应的论文。按照既定的工作进度安排，课题在2022年春季学期第13周完成。6现有条件及必须采取的措施现有MCGS. STEP7等软件，西门子S7-200设备，可以完成系统中软件的设 计、摹拟及人机
10、界面的组态。在设计中必须采用设备的保护措施，保证人生、设 备的安全。做到安全设计开辟。现在具备基本的PLC程序设计和MCGS组态软件 调试的能力，并需要根据实际情况进一步学习，掌握本课题设计所需的技能。7协助单位及要解决的主要问题本课题的完成应解决以组态软件MCGS开辟控制系统上位机监视平台，以PLC 作为控制系统下位机实现全部控制功能的设计。同时需要得到三峡大学电气新能 源学院自动化系吴汉梅老师、电气实验楼PLC及其相关实验室、三峡大学图书馆 等单位的大力支持和匡助。参考文献1陈立定编著，电气控制与可编程序控制器的原理及应用国.机械工业出版社，20042许志军主编，工业控制组态软件及应用国.
11、机械工业出版社，20053王永华.现代电气控制PLC应用技术（第2版）M.北京航空航天大学出版社，20224胡健.西门子S7-300PLC应用教程M.北京航空航天大学出版社，20225廖常初,跟我动手学S7300/400M.机械工业出版社，20226常晓玲,电气控制系统与可编程控制器M.北京：机械工业出版社，2004年7钟肇新，彭侃.可编程控制器原理与应用M.广州：华南理工大学出版社，2004年8胡学林.可编程控制器教程实训篇北京：电子工业出版社，2004年9胡学林.可编程控制器教程提高篇M.北京：电子工业出版社，2005年10夏辛明，黄鸿，高岩,可编程控制器技术及应用（第2版）M.北京：北京
12、理工大学出版 社，2005年11何衍庆，黎冰，黄海燕.可编程控制器编程语言及应用M.北京：电子工业出版社， 2022 年12王永华.现代电气控制及PLC应用技术（第2版）M.北京：北京航空航天大学出版社, 2022. 213孔祥冰.电气控制与PLC技术应用M.北京:中国电力出版社,2022. 814鲁远栋主编PLC机电控制系统设计应用M.北京：电子工业出版社，2022. 415 http:/www. mcgs. com. cn/ EB/OL. MCGS技术资料（昆仑通态自动化软件科技有限公 司）16 http:/www. ad. siemens, com. cn/ EB/OL. Siemens STEP7 技术资料（西门子中国 有限公司）