【正文】 題 目：基于PLC和組態(tài)軟件的污水處理廠監(jiān)控系統(tǒng) 摘要 近年來，隨著我國(guó)工業(yè)化程度不斷提高和城市人口密度的不斷增加，污水處理廠規(guī)模不斷擴(kuò)大，污水處理廠的管理和設(shè)備的控制面臨嚴(yán)峻的考驗(yàn)。 本課題研究了基于PLC和組態(tài)王對(duì)污水處理廠的監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。該水處理系統(tǒng)采用SBR (Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process)污水處理工藝。根據(jù)SBR污水處理工藝要求，本課題研究了如何實(shí)現(xiàn)集散控制系統(tǒng)對(duì)該廠污水處理系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的自動(dòng)控制，其中主要包括下位機(jī)如何實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制，上位機(jī)如何對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控和上下位機(jī)如何通訊。 集散控制系統(tǒng)的下位機(jī)選用PLC作為現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備。本課題根據(jù)SBR污水處理工藝要求對(duì)下位機(jī)PLC以及現(xiàn)場(chǎng)各種傳感器進(jìn)行了硬件選型。除此之外，還根據(jù)污水處理的工藝要求，編寫了相應(yīng)的PLC控制程序，重點(diǎn)介紹了預(yù)處理區(qū)的PLC自動(dòng)控制程序。 集散控制系統(tǒng)的上位機(jī)選用PC機(jī)作為監(jiān)控機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)的在線監(jiān)控以及運(yùn)行狀態(tài)的調(diào)整。通過上位機(jī)監(jiān)控，工人可以及時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的工作狀況并且保證對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備出現(xiàn)的故障得到有效的排除。，其中監(jiān)控界面主要包括登錄界面、總體流程圖界面，預(yù)處理參數(shù)界面和反應(yīng)池參數(shù)等界面。 關(guān)鍵字： 集散控制系統(tǒng)。 PLC。 組態(tài)王。 現(xiàn)場(chǎng)總線ABSTRACT These years, the scale of sewage treatment factory is being bigger than ever by the development of our industry and increase of population density. This topic based on PLC and kingview are studied for the implementation of sewage treatment plant monitoring system，The factory treats wasting water using the craft of SBR(Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process). This paper mainly introduces how to realize the client controls the field devices. Besides, it also designs how to realize the server monitors the devices and how to municate between the client and the server. Using PLC as the client device,DCS realize to control the machines automatically. This paper not only introduces how to choose PLC and sensors but also demonstrate how to set the parameters of hardware, based on the requirement of SBR. Besides, this paper makes the PLC control program of the field devices,the important to including the preprocess area. The server device of DCS, which is PC, is used as a monitor as to supervise the condition of machines. Through the monitor, workers can easily locate the trouble and remove the fault. The interface of monitor is designed, using the kingview as interface of monitor includes log interface, general flow interface,preprocess parameter interface, reacting pool parameter interface etc. Keywords DCS。 PLC。 kingview。 Field bus I目錄第一章 緒論 1 1 國(guó)內(nèi)外生活污水處理發(fā)展現(xiàn)狀 2 國(guó)內(nèi)生活污水處理現(xiàn)狀 2 國(guó)外生活污水處理現(xiàn)狀 3 本課題研究的主要內(nèi)容 3第二章 污水處理廠的系統(tǒng)研究 4 SBR法的介紹及主要的工藝參數(shù)指標(biāo) 5 SBR法的介紹 5 主要的工藝參數(shù)指標(biāo) 5 SBR法的工藝流程圖及主要設(shè)備 5 SBR法的工藝流程圖 5 主要設(shè)備 6 工藝流程過程及本課題的重點(diǎn)研究過程 6 工藝流程過程 6 7 污水處理廠的監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成 7 上位機(jī)人機(jī)界面系統(tǒng) 7 PLC 控制系統(tǒng) 7 控制臺(tái)、柜及附件 8 設(shè)備就地操作、保護(hù)裝置及信號(hào)傳感器 8第三章 下位機(jī)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 10 103. 2硬件選型 11： 113. 2. 3西門子PLC工作原理及特點(diǎn) 133. 2. 4西門子PLC的選擇 153. 2. 5傳感器的選擇及連接 173. 3 PLC程序設(shè)計(jì) 18 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟 183. 4預(yù)處理區(qū)PLC控制程序 19 粗格柵PLC控制程序 21 22 23 25第四章 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 28 28 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 28第五章 結(jié)論 32參考文獻(xiàn) 33附錄1：PLC程序 34附錄2：電氣連接原理圖 37致謝 40┊　┊　┊　┊　┊　┊　┊　┊　┊　┊　裝　┊　┊　┊　┊　┊　訂 ┊　┊　┊　┊　┊　線 ┊　┊　┊　┊　┊　┊　┊　┊　┊　┊┆┆┆ 本科畢業(yè)論文第一章 緒論 課題的研究背景水與人的生活息息相關(guān)，特別在現(xiàn)代社會(huì)生活及生產(chǎn)中人們對(duì)水的需求量與日俱增。然而，水資源是有限的。據(jù)報(bào)道我國(guó)人均擁有淡水量為2400噸，為世界平均值的1/4，在全球149個(gè)國(guó)家(參與統(tǒng)計(jì)國(guó)家)中，我國(guó)人均淡水資源位居110位屬于淡水資源貧乏的國(guó)家，而且我國(guó)水資源時(shí)空分布極不均衡，全國(guó)500多個(gè)城市缺水，其中300多個(gè)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?jī)H有240噸，淡水資源的短缺己經(jīng)成為我國(guó)急需解決的問題。我國(guó)淡水資源不斷減少，而且污染現(xiàn)象較為嚴(yán)重。隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大和人口增加，水環(huán)境污染成了一大難題。城市生活污水是目前江河湖泊水域污染的重要原因，是制約許多城市可持續(xù)發(fā)展的主要原因之一。目前全國(guó)城市廢水的處理率(達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)的)僅有10%左右，其余90%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(guó)生活用水系統(tǒng)水資源利用的突出問題。氣象學(xué)家預(yù)測(cè)，2100年全球變暖加劇，地表將有1/3的面積變?yōu)樯衬?，那時(shí)，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，因此污水處理項(xiàng)目的實(shí)施已經(jīng)刻不容緩。眾多跡象表明，水資源的短缺無(wú)疑將成為制約經(jīng)濟(jì)持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展的瓶頸，因此世界各越來越重視水處理和水的再利用，通過各種技術(shù)進(jìn)一步提高供水質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)效益，并且污水處理過程中，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(shí)現(xiàn)變廢為寶、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的目的。 污水是造成環(huán)境污染的重要因素之一，也是社會(huì)可持續(xù)發(fā)展必須解決的問題之一。隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展和人口的增加，自然環(huán)境普遍性地惡化，水污染問題己經(jīng)引起了各個(gè)國(guó)家的廣泛關(guān)注，成為了人類共同的研究課題。污水處理是一項(xiàng)緊迫性的任務(wù)，它可以避免環(huán)境惡化和更大的經(jīng)濟(jì)與資源損失。它既是防止水資源污染的重要手段，又可開發(fā)新的水源，有著事半功倍的效果，而且污水處理的持續(xù)發(fā)展是保證水資源長(zhǎng)期不受污染和水資源持續(xù)再生的重要保證。因此，發(fā)展污水處理產(chǎn)業(yè)具有重要的社會(huì)意義。未來幾年，我國(guó)污水處理項(xiàng)目工程建設(shè)投資將超過2500億元，提出了至2015年要求設(shè)置污水處理率不低于60%目標(biāo)。因此，為了可持續(xù)發(fā)展，未來一段時(shí)間內(nèi)我國(guó)污水處理事業(yè)將是一項(xiàng)重點(diǎn)關(guān)注課題。采用先進(jìn)、實(shí)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(jìn)的自動(dòng)控制技術(shù)，是推動(dòng)環(huán)保產(chǎn)業(yè)升級(jí)，實(shí)現(xiàn)環(huán)保發(fā)展戰(zhàn)略的重要環(huán)節(jié)。在這種形勢(shì)下，利用PLC及組態(tài)軟件對(duì)生活污水處理系統(tǒng)進(jìn)行控制，無(wú)疑是一個(gè)具有巨大的社會(huì)效益、環(huán)境效益及經(jīng)濟(jì)效益的研究課題。 國(guó)內(nèi)外生活污水處理發(fā)展現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)生活污水處理現(xiàn)狀我國(guó)現(xiàn)有城市污水處理廠，80%以上采用的是活性污泥法，其余采用一級(jí)處理、強(qiáng)化一級(jí)處理、穩(wěn)定塘法及土地處理法等。隨著我國(guó)對(duì)水環(huán)境質(zhì)量要求的提高，特別是對(duì)出水氮、磷的要求提高，使得新建城市污水處理廠必須考慮氮磷的去處問題。由此開發(fā)了許多改進(jìn)型活性污泥工藝技術(shù)，如氧化溝法、A2/0法等。我國(guó)污水處理水平低，不論是設(shè)備還是技術(shù)，或者是處理的深度和廣度，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后十發(fā)達(dá)國(guó)家?？偟膩碚f，臨著重重困難，我國(guó)污水處理仍處于發(fā)展階段，目前還存在很多制約因素，其發(fā)展過程面臨著重重困難，主要表現(xiàn)在以下二方面：首先，受水污染治理行業(yè)本身發(fā)展水平的制約。如:企業(yè)小、生產(chǎn)規(guī)模小、生產(chǎn)產(chǎn)品生產(chǎn)趨同性明顯，專業(yè)化分工不足。市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力脆弱產(chǎn)品加工一般比較簡(jiǎn)陋，產(chǎn)品質(zhì)量保障體系不健全，產(chǎn)品質(zhì)量不高。目前不具備參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的能力。其次，市場(chǎng)發(fā)育的不完善也是一個(gè)重要制約因素。目前，相關(guān)市場(chǎng)的秩序還比較混亂，市場(chǎng)管理不力，行政性的市場(chǎng)干預(yù)嚴(yán)重，市場(chǎng)銷售中質(zhì)量和技術(shù)難以成為購(gòu)買的主要因素，行業(yè)組織尚未發(fā)揮應(yīng)有作用。第三，污水處理工藝選擇不結(jié)合本地區(qū)的實(shí)際情況，而是選組熱門工藝。選擇污水處理工藝時(shí)，出現(xiàn)單純追求工藝新，追求時(shí)髦工藝，不考慮本地區(qū)的進(jìn)水水質(zhì)、處理水量以及出水用途的問題，以致造成設(shè)施設(shè)備閑置，增大了建設(shè)投資也提高了日常運(yùn)轉(zhuǎn)成本。此外污泥沒有真正達(dá)到無(wú)害化，沒有最終處置的途徑，給環(huán)境帶來再次污染的隱患。從總體上看，我國(guó)的污水處理能力還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要。污水處理廠絕大部分是一、二級(jí)污水處理，與實(shí)際需要相差甚遠(yuǎn)。污水設(shè)備存在著效率低、能耗高、維修率高、自動(dòng)化程度低等缺點(diǎn)。而在歐美、日本等一些發(fā)達(dá)國(guó)家，已經(jīng)普遍施行了城市污水的集中二級(jí)處理、二級(jí)強(qiáng)化處理，以及一定程度的二級(jí)處理。我國(guó)水處理的落后不僅體現(xiàn)在污水處理廠的數(shù)量上，更重要的是，我國(guó)的自動(dòng)控制水平與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在較大差距，控制技術(shù)不能滿足許多復(fù)雜工藝的要求，導(dǎo)致污水處理率嚴(yán)重低下。污