【正文】 畢業(yè)設計（論文） 題 目 基于 PLC 的污水 處理 控制系統(tǒng)設計 武漢理工大學本科生畢 業(yè)設計 (論文 )任務書 設計 (論文 )題目 : 基于 PLC 的污水 處理 控制系統(tǒng)設計 設計（論文）主要內容： 1. 查閱與本課題相關的國內外文獻，掌握相關技術的發(fā)展動態(tài)。 2. 熟悉 PLC 原理及其應用、傳感檢測技術。 3. 掌握 PLC 編程方法、系統(tǒng)硬件集成技術。 4. 熟悉 AutoCAD 繪圖技術。 要求完成的主要任務 : 1. 按照 時間 安排及時 完成外文翻譯工作 ，英文文獻不少于 20xx0 字符 。 2. 對城市污水處理做詳細的需求分析，掌握污水處理工藝，提出污水處理系統(tǒng)的總體方案。 3. 設計污水處理系統(tǒng)的輸入檢測環(huán)節(jié)，進行 PLC 設備選型及其擴展。 4. 設計控制系統(tǒng)操作與顯示接口。 5. 根據(jù)污水處理工藝過程，完成控制系統(tǒng)控制流程設計，并利用 PLC 編程軟件實現(xiàn)，要求手動與自動控制。 6. 完成污水處理系統(tǒng)的電氣硬件電路的繪制，圖紙規(guī)范，并不少于三張。 7. 根據(jù)武漢理工大學畢業(yè)設計工作管理辦法 ， 完成論文的撰寫工作 ，制作演示 PPT，做好答辯準備工作 。 必讀參考資料： 1. 程玉華 .西門子 S7200 工程應用實例分析 .北京：電子工業(yè)出版社 .20xx(01) 2. 張運剛 ,宋小春 ,郭武強 .從入門到精通 西門子 S7200PLC 技術與應用 .北京：人民郵電出版社 .20xx(06) 指導教師簽名 楊胤鐸 系主任簽名 院長簽名 (章 ) 武漢理工大學本科生畢業(yè)設計（論文）開題報告 目的及意義（含國內外的研究現(xiàn)狀分析） 長期以來 ,在我國城市建設快速發(fā)展的過程中，由于對環(huán)境保護基礎設施建設重視不夠、投入不足，污水直接排入城市 水系及相關流域 ,造成江河湖泊水質和地下水污染 ,城市水環(huán)境污染問題日益突出，污水凈化就成為改善城鎮(zhèn)居民生活環(huán)境、提高人民健康水平的主要手段之一。為保證污水處理工藝可靠、順利實施，自動控制系統(tǒng)的設計及控制技術的運用要以可靠性為基礎，綜合考慮控制技術先進性、可擴展性，同時兼顧降低系統(tǒng)造價。 在污水處理控制系統(tǒng)中，除了存在分布區(qū)域廣、設備分散、控制點多及控制信息復雜等要求外，同時具有控制輸入和輸出以開關量參數(shù)居多，模擬量參數(shù)少的特點，而這些都是 PLC 控制系統(tǒng)的優(yōu)勢所在。原有的污水處理廠其控制部分采用傳統(tǒng)的繼電器控制 ，控制線路復雜，繼電器多，長時間運行后，線路老化，頻繁出現(xiàn)控制故障。而 PLC 控制器以其技術成熟、通用性好、可靠性高、安裝靈活、擴展方便、性能價格比高等一系列優(yōu)點，在工業(yè)控制中得到了越來越廣泛的應用，在污水處理中采用 PLC 控制系統(tǒng)改造后，提高了自動控制的可靠性 ,不僅減輕了工人的勞動強度 ,而且提高了污水處理廠的運行效率和運行效益 ,實現(xiàn)了污水廠生產管理的科學性。 國外的一些發(fā)達國家，如美國、日本、西歐等國，由于這些國家經(jīng)濟發(fā)達，并較早的實現(xiàn)了工業(yè)現(xiàn)代化。這些國家經(jīng)濟發(fā)展較早而且較快，環(huán)境問題特別是水資源污染的嚴重 性也較早的體現(xiàn)出來，同時也得到了這些國家政府的重視，投入了大量的人力、物力進行水處理的研究。這些國家在研究水處理新理論和工藝的同時，也重視污水處理自控系統(tǒng)的研究。這些國家先后投資研究高效型、智能型、集約型污水處理設備和自動化控制儀表。一些發(fā)達國家經(jīng)過幾十年的努力，污水處理率已經(jīng)達到 80%90%，成功的解決了來自于城市和工業(yè)的 水 污染問題。同時一些國家開始重視污水的回收利用。其特點有：大量采用在線監(jiān)測的水質分析儀表，對全廠的水質實時監(jiān)測并有上位機記錄下來，提高了測量精度；生產過程中不同程度的采用了智能控制，可 以根據(jù)水質和水源的變化自動的調整相應的控制方式；大量采用遙測、遙控設備，并有效地利用社會資源，如電話網(wǎng)絡、移動電話網(wǎng)絡、國際互聯(lián)網(wǎng)、氣象信息等。 目前 ,國產化污水處理設備具有品種不全 ,結構不合理 ,技術水平比較低 ,產品質量不穩(wěn)定的特點。 我國自主生產的設備在很大程度上是依托國外相關設備的構造 ,再經(jīng)過自我消化、研發(fā)和生產實踐 ,逐步填補國內空白并在此基礎上不斷發(fā)展壯大。不過 ,我國污水處理設備會在相當長的時間內落后于其他國家 ,還有許多空白 ,很多設備還停留在仿制的水平上 ,對于其理論研究尚顯不足。因而 ,國產化設備將會在未來相當長時間內在技術水平上處于劣勢 ,特別是先進設備的技術保密與知識產權保護意識的加強 ,其競爭力將在未來市場中不斷接受考驗。 基本內容和技術方案 基本內容：掌握多種污水處理工藝，并確定其中一種處理工藝，提出污水處理方案； 設計污水處理系統(tǒng)的輸入檢測環(huán)節(jié)，進行 PLC 設備選型及其擴展 ；設計控制系統(tǒng)操作與顯示接口 ； 設計系統(tǒng)控制流程，并利用 PLC 編程軟件實現(xiàn)，要求手動與自動控制； 繪制污水處理系統(tǒng)的電氣硬件電路。 技術方案：本設計采用氧化溝處理工藝，主要包括：進水系統(tǒng)、除砂系統(tǒng)、氧化溝系統(tǒng)、沉淀系統(tǒng)和污泥脫 水系統(tǒng)。其工藝流程圖如下圖 1 所示。 圖 1 污水 工藝流程圖 如上圖所示， 污水由進水系統(tǒng)中的進水管道和潛水泵通過粗格柵和清污機進行初步排除大塊雜質物體。在除砂系統(tǒng)中細格柵和清污機進一步凈化污水中的細小顆粒物體，將污水中的細小沙粒濾除，并由分離機對沉砂池中的沙粒進潛水泵 粗格柵 沉砂池 氧化溝反應池 清污機 細格柵、 清污機 分離機 轉碟曝氣機 潛水攪拌機 沉淀池 污泥回流泵 排泥灌 污泥脫水 清水排出 污水 刮泥機 離心式脫水機 行排除后進入氧化溝反應池。在該氧化溝系統(tǒng)中進行生化處理，分解污水中的有害物質，此環(huán)節(jié)用到一些化學藥劑來加強處理效果。同時在該系統(tǒng)中設置有溶解氧儀超聲波檢測器，通 過它對污水中的含氧量進行檢測，根據(jù)其反饋到 PLC的值來控制曝氣機變頻器的運行，改變污水中溶解氧的含量。潛水攪拌機的作用是推進水流，使氧化溝的污水和活性污泥處于劇烈攪拌充分混合接觸，使生化反應更加充分，以最大程度地分解污水中的有害成分。污泥回流泵根據(jù)污泥回流泵房內由液位傳感器檢測到液位，進行運行或停止，將剩余的污泥及使用過的污泥進行處理。經(jīng)處理的污水進入沉淀池中，在刮泥機的作用下進行物理沉淀。污水經(jīng)沉淀池處理最后到達脫水環(huán)節(jié)，離心式脫水機作用下進行脫水處理后排出清水。 進度安排 第 12 周 及時完成外 文翻譯工作，英文文獻不少于 20xx0 字符 ； 第 3 周 對城市污水處理做詳細的需求分析，掌握污水處理工藝，提出污水處理系統(tǒng)的總體方案 ； 第 45 周 學習 PLC 指令的編程 ，進行 PLC 設備選型及其擴展 ，并包括水泵、電機等型號的選定； 第 67 周 設計污水處理系統(tǒng)的輸入檢測環(huán)節(jié)，根據(jù)污水處理工藝過程，完成控制系統(tǒng)控制流程設計 ； 第 89 周 根據(jù)系統(tǒng)控制流程及相關工藝，繪制程序流程圖，編寫程序， 利用 PLC 編程軟件 STEP 7Micro/WIN， 得出梯形圖程序， 要求手動與自動控制 ； 第 1011 周 設計控制系 統(tǒng)操作與顯示接口 ，利用 MCGS 軟件設計界面； 第 1213 周 繪制污水處理系統(tǒng)的電氣硬件電路，圖紙規(guī)范，并不少于三張； 第 1415 周 根據(jù)武漢理工大學畢業(yè)設計工作管理辦法，完成論文的撰寫工作，制作演示 PPT，做好答辯準備工作 。 指導教師意見 指導教師簽名： 年 月 日 武漢理工大學畢業(yè)設計（論文） 目錄 摘要 .................................................................................................................................................. I Abstract ..........................................................................................................................................II 緒論 ................................................................................................................................................. 1 1 系統(tǒng)總體方案設計 ..................................................................................................................... 4 系統(tǒng)主要組成部分 ........................................................................................................... 4 系統(tǒng)工作原理 ................................................................................................................... 5 2 系統(tǒng)硬件設計 ............................................................................................................................. 7 PLC 的 I/O 配置 ................................................................................................................ 7 數(shù)字量輸入輸出部分 ............................................................................................. 7 模擬量輸入輸出部分 ............................................................................................. 8 設備和器件的選型 ........................................................................................................... 9 硬件電路 ......................................................................................................................... 12 主電路 ................................................................................................................... 13 PLC 及擴展 ............................................................................................................ 13 PLC 輸入回路 ........................................................................................................ 14 PLC 輸出回路 ........................................................................................................ 14 3 系統(tǒng)軟件設計 ........................................................................................................................... 16 系統(tǒng)控制信號 .....