【正文】 湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院 PLC 課程設(shè)計(jì) 題 目：基于 PLC 的 污水處理控制系統(tǒng) 專(zhuān) 業(yè)：機(jī)電一體化 系 部：機(jī)械工程系 姓 名：夏俊武 班 級(jí)：機(jī)電一體化 3092 班 目 錄 1 緒 論 ............................................................ 1 工業(yè)污水處理的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 .................................... 1 課題的背景 .................................................. 2 研究目的和意義 .............................................. 3 課題主要設(shè)計(jì)的內(nèi)容 .......................................... 3 2 工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)總體介紹 ..................................... 4 工業(yè)污水處理基本概念 ........................................ 4 常用的工業(yè)污水處理工藝 ...................................... 4 工業(yè)污水處理系統(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 主要組成部分 ............................................... 10 電氣控制系統(tǒng) .............................. 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 12 工業(yè)污水處理系統(tǒng)的工作原理 ................................. 13 PLC 選型 ................................................... 14 PLC 的 I/O 資源配置 ......................................... 14 其他資源配置 ............................................... 17 4 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) .................................................... 17 總體流程設(shè)計(jì) ............................................... 17 曝氣過(guò)程控制的任務(wù) ......................................... 19 氯氣投加環(huán)節(jié) ............................................... 19 絮凝劑投加環(huán) ............................................... 20 PID 控制 ................................................... 20 PLC 和變頻器通訊 ........................................... 21 5 調(diào)試和運(yùn)行結(jié)果 .................................................. 22 硬件系統(tǒng)的調(diào)試 ............................................. 22 軟件系統(tǒng)的調(diào)試 ............................................. 23 運(yùn)行結(jié)果 ................................................... 32 結(jié) 論 ............................................................. 37 參考文獻(xiàn) .......................................................... 34 湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （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(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。令人擔(dān)憂(yōu)的是淡水總量日益減少，用水成本不斷升高，淡水的浪費(fèi)非常嚴(yán)重。我國(guó)北方地區(qū)水資源的超采，己形成漏斗地勢(shì)、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(guó)急需解決的問(wèn)題。 我國(guó)淡水資源不斷減少，而且污染現(xiàn)象較為嚴(yán)重。隨著社會(huì)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(duì)水質(zhì)要求越來(lái)越高。但是我國(guó)工業(yè)用水耗費(fèi)高，重復(fù)利用水少，中水使用率不高，有關(guān)資料顯示，我國(guó)的工業(yè)用水重復(fù)利用率平均為 40%~50%。目前全國(guó)城市污廢水的處理率（達(dá)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(guó)工業(yè)系統(tǒng)水資源利用的突出問(wèn)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(wú)疑是“雪上加霜”。據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于水質(zhì)污染，我國(guó)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(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(lèi)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(xiàng)目的實(shí)施已經(jīng)刻不容緩。眾多跡象表面，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，因此世界各國(guó)越來(lái)越重視水處理和水的再利用，通過(guò)各種技術(shù)進(jìn)一步提高供水質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)效益。并且工業(yè)污水處理過(guò)程中，經(jīng)過(guò)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。隨著環(huán)境保護(hù)的呼聲越來(lái)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(duì)于各種污水進(jìn)行處理后 排放成為各企業(yè)基本的要求。在工廠(chǎng)的工業(yè)污水處理過(guò)程中，污水來(lái)源的不穩(wěn)定以及工廠(chǎng)中各種污水的成分的復(fù)雜性，對(duì)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(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 我國(guó)工業(yè)污水處理技術(shù)從“七五”國(guó)家科技攻關(guān)開(kāi)始逐步進(jìn)行研究?！捌呶濉焙翔F路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 2 和“八五”攻關(guān)項(xiàng)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)方面的研究較多，以這些成果為設(shè)計(jì)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(duì)高負(fù)荷活性污泥、高負(fù)荷生物膜、一體化氧化溝技術(shù)進(jìn)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(chǎng)。污水廠(chǎng)污泥處置問(wèn)題在“九五”科技攻關(guān)中受到重視，并配套開(kāi)發(fā)成套的污泥處理。經(jīng)過(guò)“七五 ” 、“八五”和“九五”期間的努力，我國(guó)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(guó)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(lèi)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(guó)工業(yè)污水處理事業(yè)發(fā)展到了一個(gè)嶄新的階段?，F(xiàn)階段，我國(guó)工業(yè)污水處理的工作重點(diǎn)已經(jīng)從工藝技術(shù)的研究轉(zhuǎn)移 到具體項(xiàng)目的實(shí)施。 國(guó)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(jì)的蓬勃發(fā)展帶來(lái)的 60 年代日益嚴(yán)重性的環(huán)境污染而展開(kāi)的。工業(yè)污水處理設(shè)施中，城市排水管線(xiàn)和工業(yè)污水處理廠(chǎng)的興建和運(yùn)行在水污染控制中發(fā)揮著骨干作用。至 70 年代末，美國(guó)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(chǎng)，英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)更耗費(fèi)了巨額資金興建了 7000 至 8000 座城市工業(yè)污水處理廠(chǎng)。這些工業(yè)污水處理廠(chǎng)的投入對(duì)國(guó)家的水體污染改善起了關(guān)鍵的作用，也為人類(lèi)治理水污染積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。現(xiàn)在，這些國(guó)家的工業(yè)污水處理水平又有 了進(jìn)一步提高，興建了一批具有脫氮除磷功效的設(shè)施，對(duì)水體質(zhì)量改善和水環(huán)境保護(hù)起了重大的作用。 課題的背景 未來(lái) 10 年，中國(guó)工業(yè)污水處理項(xiàng)目工程建設(shè)投資將超過(guò) 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(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)下工業(yè)污水處理自動(dòng)化控制系統(tǒng)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。 對(duì)于環(huán)境保護(hù)問(wèn)題，國(guó)務(wù)院明確規(guī)定所有工業(yè)污染源都必須達(dá)到排放標(biāo) 。其中處理過(guò)的污 水還可以循環(huán)再利用，由于我國(guó)是一個(gè)水資源匱乏的國(guó)家，而且時(shí)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(hù)。因此，從環(huán)保、注水等多方面的因素考慮，對(duì)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(jì)量自控檢測(cè)儀表使用、 PLC 控制系統(tǒng)技術(shù)，將為湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 3 當(dāng)前工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)提供有效的自控方法。 研究目的和意義 世界任何國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，都會(huì)推進(jìn)社會(huì)進(jìn)步、促進(jìn)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力，使人民生活得到進(jìn)一步改善，但是也隨之帶來(lái)不同程度的環(huán)境污染，污水也是造成環(huán)境污染的來(lái)源之一。這個(gè)污染源的出 現(xiàn)引起了世界各國(guó)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(guó)是一個(gè)嚴(yán)重缺水的國(guó)家，雖然我國(guó)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(guó)列為世界上 13 個(gè)缺水國(guó)家之一。目前我國(guó)約 300個(gè)城市缺水，其中嚴(yán)重缺水城市有 5O個(gè)。據(jù)中國(guó)經(jīng)濟(jì)信息網(wǎng)分析統(tǒng)計(jì)，全國(guó)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(jì)損失每年達(dá) 2300 億。超過(guò)洪