【正文】 基于 PLC 的工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)的設(shè)計 摘 要 目前，我國大多數(shù)污水處理控制系統(tǒng)自動化水平不高、安全性低、管理不當(dāng)，效率普遍低于世界標(biāo)準(zhǔn)。污水處理系統(tǒng)中的曝氣過程控制、數(shù)據(jù)通訊和監(jiān)控管理是急需解決的主要問題。中國污水處理自控系統(tǒng)相對落后，污水處理成本居高不下，污水廠排放的處理過的污水的水質(zhì)不穩(wěn)定，所以如何建立有效的自控系統(tǒng)，優(yōu)化運行效果，減少運行費用，具有 重 要意義。 本文介紹了 工廠 污水處理的基本工藝和流程，并通過研究設(shè)計一套基于 PLC控制的污水處理系統(tǒng)。文章首先介紹了 基于 PLC污水處理 控制系統(tǒng)的 工藝及相關(guān)流 程，控制系統(tǒng) 硬件結(jié)構(gòu) 及設(shè)計 、工作原理以及設(shè)計 PLC控制系統(tǒng)的基本原則和步驟，來說明 PLC在污水處理過程中的應(yīng)用。先根據(jù)污水處理要求設(shè)計了設(shè)備的電器控制與自動控制線路，主要包括設(shè)備的啟停、狀態(tài)信號故障信號、和信號采集等，最后按照工藝要求設(shè)計 PLC控制系統(tǒng)，其中包括 PLC的選型、系統(tǒng)資源配置以及按照污水處理工藝編制 PLC程序。 關(guān)鍵詞 ： 污水處理 ， PLC，工藝流程 目 錄 1 緒 論 ............................................................. 1 的國內(nèi)外現(xiàn)狀 ..................................... 1 ................................................... 2 ............................................... 3 ........................................... 3 2 工業(yè)污水處理 控制系統(tǒng)總體介紹 ...................................... 4 基本概念 ......................................... 4 常用的 工業(yè)污水處理 工藝 ...................................... 4 系統(tǒng)控制形式 ..................................... 7 工業(yè)污水處理 系統(tǒng)的功能要求 .............................................................................. 8 3 硬件系統(tǒng)配置 ..................................................... 10 部分 ................................................ 10 ................................. 錯誤 !未定義書簽。 .......................................... 錯誤 !未定義書簽。 PLC選型 .................................................... 14 PLC的 I/O 資源配置 .......................................... 14 ................................................ 17 4 軟件系統(tǒng)設(shè)計 ..................................................... 23 ................................................ 23 .......................................... 31 ................................................ 32 ................................................ 33 PID控制 .................................................... 33 PLC和變頻器通訊 ............................................ 34 5 調(diào)試和運行結(jié)果 ................................................... 35 .............................................. 35 .............................................. 35 .................................................... 36 結(jié) 論 .............................................................. 37 參考文獻 ........................................................... 38 致 謝 .............................................................. 39 西南科技大學(xué) 應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計 （論文） 1 1 緒 論 水與人的生活息息相關(guān)，特別在現(xiàn)代社會生活及生產(chǎn)中人們對水的需求量與日俱增。然而，水資源是有限的。據(jù)報道我國人均擁有淡水量為 2400 噸，為世界平均值的 1/4，在全球 149個國家（參與統(tǒng)計國家中），我國人均淡水資源位居 110位，屬于淡水資源貧乏的國家。而且我國水資源時空分布極不均衡，全國500多個城市缺水，其 中多個嚴(yán)重缺水，北方地區(qū)缺水現(xiàn)象尤其嚴(yán)重，人均擁有淡水量僅有 240噸。令人擔(dān)憂的是淡水總量日益減少，用水成本不斷升高，淡水的浪費非常嚴(yán)重。我國北方地區(qū)水資源的超采，己形成漏斗地勢、水位下降、湖泊干涸、河水?dāng)嗔?、生態(tài)惡化。淡水資源的短缺己經(jīng)成為我國急需解決的問題。 我國淡水資源不斷減少，而且污染現(xiàn)象較為嚴(yán)重。隨著社會的發(fā)展，水資源已經(jīng)成為影響工業(yè)發(fā)展的重要因素，現(xiàn)代工業(yè)中生產(chǎn)工藝和設(shè)備對水質(zhì)要求越來越高。但是我國工業(yè)用水耗費高，重復(fù)利用水少，中水使用率不高，有關(guān)資料顯示，我國的工業(yè)用水重復(fù)利用率平均為 40%~50%。目前全國城市污廢水的處理率（達排放標(biāo)準(zhǔn)的）僅有 10%左右，其余的污廢水都直接排入河川、湖泊、海洋。耗水量高、重復(fù)利用率低、污染嚴(yán)重是我國工業(yè)系統(tǒng)水資源利用的突出問題。嚴(yán)重的環(huán)境污染使有限的水資源日益減少、水質(zhì)日益惡化，無疑是“雪上加霜”。據(jù)統(tǒng)計，由于水質(zhì)污染，我國已有大約 3億人的飲水發(fā)生不安全現(xiàn)象，其中 億人的飲水是超標(biāo)水。氣象學(xué)家預(yù)測， 2100 年全球變暖加劇，地表將有 1/3的面積變?yōu)樯衬?，那時，干旱將威脅全球一半的大陸人類的生存。這些現(xiàn)象都是水污染產(chǎn)生的嚴(yán)重后果，因此 工業(yè)污水處理 項目的實施已經(jīng) 刻不容緩。眾多跡象表面，水資源的短缺無疑將成為制約經(jīng)濟持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展的瓶頸，因此世界各國越來越重視水處理和水的再利用，通過各種技術(shù)進一步提高供水質(zhì)量，提高經(jīng)濟效益。并且 工業(yè)污水處理 過程中，經(jīng)過厭氧和好氧處理，污水中的熱量、沼氣等再生能源可以為工業(yè)生產(chǎn)提供二次能源，真正實現(xiàn)變廢為寶、循環(huán)經(jīng)濟的目的。隨著環(huán)境保護的呼聲越來越高， 工業(yè)污水處理 已經(jīng)體現(xiàn)出其必要性和緊迫性，對于各種污水進行處理后排放成為各企業(yè)基本的要求。在工廠的 工業(yè)污水處理 過程中，污水來源的不穩(wěn)定以及工廠中各種污水的成分的復(fù)雜性，對 工業(yè)污水處理 的工藝和控制方式提出了非常高的要求。 工業(yè)污水處理 的國內(nèi)外現(xiàn)狀 我國 工業(yè)污水處理 技術(shù)從“七五”國家科技攻關(guān)開始逐步進行研究?！捌呶濉焙汀鞍宋濉惫リP(guān)項目在氧化塘、土地處理和復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)等自然處理技術(shù)方面的西南科技大學(xué) 應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計 （論文） 2 研究較多，以這些成果為設(shè)計依據(jù)，建立了一些氧化塘、土地處理等污水示范工程。在人工處理技術(shù)方面，“八五”對高負荷活性污泥、高負荷生物膜、一體化氧化溝技術(shù)進行了深入研究。研究成果己被應(yīng)用于大批 工業(yè)污水處理 廠。污水廠污泥處置問題在“九五 ” 科技攻關(guān)中受到重視，并配套開發(fā)成套的污泥處理。經(jīng)過“七五 ” 、 “八五”和“九五”期 間的努力，我國在 工業(yè)污水處理 技術(shù)方面取得了較大的成就。目前在水污染治理技術(shù)上，我國已能提供下列工藝技術(shù)傳統(tǒng)活性污泥法技術(shù)、各種新型活性污泥工藝如 ： SBR法和氧化溝技術(shù)等、酸化水解好氧技術(shù)和多種類型的穩(wěn)定塘技術(shù)等，這些污水治理技術(shù)已經(jīng)在水體污染、改善水體環(huán)境方面發(fā)揮了突出的作用，標(biāo)志著我國 工業(yè)污水處理 事業(yè)發(fā)展到了一個嶄新的階段?，F(xiàn)階段，我國 工業(yè)污水處理 的工作重點已經(jīng)從工藝技術(shù)的研究轉(zhuǎn)移到具體項目的實施。 國際上，大規(guī)模的水污染治理是在第二次世界大戰(zhàn)后，隨著 50 年代經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展帶來的 60 年代日益嚴(yán)重性的環(huán)境污 染而展開的。 工業(yè)污水處理 設(shè)施中，城市排水管線和 工業(yè)污水處理 廠的興建和運行在水污染控制中發(fā)揮著骨干作用。至 70年代末，美國投入了數(shù)千億美元興建了 18000余座城市 工業(yè)污水處理 廠，英國、法國、德國更耗費了巨額資金興建了 7000 至 8000座城市 工業(yè)污水處理 廠。這些 工業(yè)污水處理 廠的投入對國家的水體污染改善起了關(guān)鍵的作用，也為人類治理水污染積累了豐富的經(jīng)驗?，F(xiàn)在，這些國家的 工業(yè)污水處理 水平又有了進一步提高，興建了一批具有脫氮除磷功效的設(shè)施，對水體質(zhì)量改善和水環(huán)境保護起了重大的作用。 課題的背景 未來 10年，中國 工業(yè)污水處理 項目工程建設(shè)投資將超過 2500億元，其中 工業(yè)污水處理 設(shè)備投入約 300億元。采用先進、實用的技術(shù)改造傳統(tǒng)工藝，在環(huán)保工程中廣泛采用先進的自動控制技術(shù)，是推動環(huán)保產(chǎn)業(yè)升級，實現(xiàn)環(huán)保發(fā)展戰(zhàn)略的重要環(huán)節(jié)。在這種形勢下 工業(yè)污水處理 自動化控制系統(tǒng)無疑是一個具有巨大的社會效益 、 環(huán)境效益及經(jīng)濟效益的研究課題。 對于環(huán)境保護問題，國務(wù)院明確規(guī)定所有工業(yè)污染源都必須達到排放標(biāo) 。其中處理過的污水還可以循環(huán)再利用，由于我國是一個水資源匱乏的國家，而且時空分布上極不均勻，許多地區(qū)和城市嚴(yán)重缺水。所以水資源也是一種保護。因 此，從環(huán)保、注水等多方面的因素考慮，對于 工業(yè)污水處理 非常有必要。因此，有效的結(jié)合目前最新的工藝狀況、計量自控檢測儀表使用、 PLC 控制系統(tǒng)技術(shù)，將為當(dāng)前 工業(yè)污水處理 控制系統(tǒng)提供有效的自控方法。 西南科技大學(xué) 應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計 （論文） 3 研究目的和意義 世界任何國家的經(jīng)濟發(fā)展，都會推進社會進步、促進工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力，使人民生活得到進一步改善，但是也隨之帶來不同程度的環(huán)境污染，污水也是造成環(huán)境污染的來源之一。這個污染源的出現(xiàn)引起了世界各國政府的關(guān)注，治理水污染環(huán)境的課題被列入世界環(huán)保組織的工作日程。我國是一個嚴(yán)重缺水的國家，雖然我國年平均水資源總 最為 28000 億 m2，居世界第 6 位，人均水資源量為 2220m2，居世界第 110 位，已經(jīng)被聯(lián)合國列為世界上 13個缺水國家之一。目前我國約 300個城市缺水，其中嚴(yán)重缺水城市有 5O個。據(jù)中國經(jīng)濟信息網(wǎng)分析統(tǒng)計，全國按目前正常需要，年缺水總里約為 300 億～ 400 億立方米，因缺水造成的經(jīng)濟損失每年達 2300 億。超過洪澇災(zāi)害。水資溝的匱乏和水資源的污染，己經(jīng)嚴(yán)重的影響了人民的日常生活，嚴(yán)重的影響了我國的經(jīng)濟建設(shè)和發(fā)展。因此建設(shè)符合我國國情的污水廠自動控制系統(tǒng)對降低 工業(yè)污水處理 成本、改善環(huán)境、建立可持續(xù)發(fā)展社 會和和諧社會、保持我國經(jīng)濟高速發(fā)展具有重要意義。 課題主要 設(shè)計的 內(nèi)容 本課題 主要設(shè)計的內(nèi)容是 工業(yè)工業(yè)污水處理 工藝及 工業(yè)污水處理 系統(tǒng)的組成和 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計 ,主要由以下內(nèi)容組成： （ 1）介紹了 工業(yè)污水處理 的基本內(nèi)容，包括 工業(yè)污水處理 的發(fā)展 現(xiàn)狀以及工業(yè)污水處理 的工藝流程； （ 2）介紹了 PLC 的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，并對 工業(yè)污水處理 控制系統(tǒng)進行設(shè)計分析； （ 3） 具體分析設(shè)計 工業(yè)污水處理 的硬件系統(tǒng)； （ 4）具體分析設(shè)計 工業(yè)污水處理 的軟件系統(tǒng) ； （ 5） 工業(yè)污水處理 系統(tǒng)的調(diào)試與運行 。 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計 （論文） 4 2 工業(yè)污水處理 控制系統(tǒng)總體介紹 工業(yè)污水處理 基本概念 城市污水、生活污水、生產(chǎn)污水或經(jīng)過工業(yè)企業(yè)局部處理后的生產(chǎn)污水，往往都排入排水系統(tǒng)。這些污水除含有碳水化合物、蛋白質(zhì)、氨基酸、動植物脂肪、尿素、氨、肥皂和合成洗滌劑等物質(zhì)外，還含有細菌、病毒等使人致病的微生物。經(jīng)處理后的污水，最后出路有三種 ： ① 排放水體； ② 灌溉田地； ③ 重復(fù)使用 。 污水污染物可根據(jù)化學(xué)性質(zhì)和物理形態(tài)進行不同的分類。按化學(xué)性質(zhì)，污水中的污染物質(zhì)可 分為無機性物質(zhì)和有機性物質(zhì)，其化學(xué)元素以炭、氮、磷為主。按物理形態(tài)，污水中的污染物質(zhì)可分為固體懸浮物即呈顆粒狀的污染物質(zhì)、膠體污染物質(zhì)和溶解性污染物質(zhì)。 好氧有機污染物的性質(zhì)穩(wěn)定，在微生物的作用下，借助微生物的新陳代謝功能而降解為無機物，如二氧