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正文內(nèi)容

基于plc和組態(tài)軟件的污水處理廠監(jiān)控系統(tǒng)-wenkub

2023-06-21 22:38:50 本頁面
 

【正文】 1 1 國內(nèi)外生活污水處理發(fā)展現(xiàn)狀 2 國內(nèi)生活污水處理現(xiàn)狀 2 國外生活污水處理現(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 上位機人機界面系統(tǒng) 7 PLC 控制系統(tǒng) 7 控制臺、柜及附件 8 設(shè)備就地操作、保護裝置及信號傳感器 8第三章 下位機控制系統(tǒng)的總體設(shè)計 10 103. 2硬件選型 11: 113. 2. 3西門子PLC工作原理及特點 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 18 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟 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 28 28 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計 28第五章 結(jié)論 32參考文獻 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)代社會生活及生產(chǎn)中人們對水的需求量與日俱增。隨著城市規(guī)模的不斷擴大和人口增加,水環(huán)境污染成了一大難題。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菚r,干旱將威脅全球一半的大陸人類的生存。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)引起了各個國家的廣泛關(guān)注,成為了人類共同的研究課題。未來幾年,我國污水處理項目工程建設(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)。 國內(nèi)外生活污水處理發(fā)展現(xiàn)狀 國內(nèi)生活污水處理現(xiàn)狀我國現(xiàn)有城市污水處理廠,80%以上采用的是活性污泥法,其余采用一級處理、強化一級處理、穩(wěn)定塘法及土地處理法等。總的來說,臨著重重困難,我國污水處理仍處于發(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。其次,市場發(fā)育的不完善也是一個重要制約因素。此外污泥沒有真正達到無害化,沒有最終處置的途徑,給環(huán)境帶來再次污染的隱患。而在歐美、日本等一些發(fā)達國家,已經(jīng)普遍施行了城市污水的集中二級處理、二級強化處理,以及一定程度的二級處理。中小型處理廠則不同程度存在著應(yīng)變能力差、自動化程度低、故障率高等問題。(4)自動控制系統(tǒng)的相關(guān)配套產(chǎn)品的質(zhì)量、技術(shù)、品種急需提高。這些國家先后投資研究高效型、智能型、集約型污水處理設(shè)備和自動化控制儀表。同時國外較早的將SCADA技術(shù)引入到了給水排水工程中,并取得了良好的經(jīng)濟效益與社會效益。按照廠區(qū)的自身情況和工藝段來劃分若干個控制站,站與站之間可以平級關(guān)系也可以是上下級關(guān)系,站與站之間一般獨立運行。(4)大量采用遙測、遙控設(shè)備。如何利用PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)污水處理廠的現(xiàn)場設(shè)備與PLC的通訊,以及PLC與上位PC機的通訊,提高集散控制系統(tǒng)的實時性和穩(wěn)定性。它的主要特征是運行上的有序和間序操作,SBR技術(shù)的核心是SBR反應(yīng)池,該池集均化、沉淀、生物降解、二沉等功能于一池,無污泥回流系統(tǒng)。SS為水中物質(zhì)的存在形態(tài)(膠體物,溶解物)之一。具體工藝流程圖如21圖。沉淀池、反應(yīng)池和污泥處理池配套一些相關(guān)輔助設(shè)備以及傳感器。污水由提升泵打到反應(yīng)池中進行除磷脫氮處理。反應(yīng)池區(qū)主要是生化處理階段。污泥處理區(qū)主要包括對輸送機、濃縮脫水一體機以及一些進出水閥門。在絕大多數(shù)煤傳輸系統(tǒng)中,都配置兩套上位機人機界面系統(tǒng),一套作為系統(tǒng)運行的操作員站,另一套作為系統(tǒng)維護的工程師站(該站兼有備用操作員站的功能)。目前,PLC 控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊一般都選用DC24V 供電模式,數(shù)字量的輸入、輸出模塊常選用 32 通道模塊,模擬量輸入模塊選用8或16 通道模塊,模擬量輸出模塊選用 4 或 8 通道模塊。 控制臺、柜及附件污水處理廠監(jiān)控系統(tǒng)的控制臺、柜是系統(tǒng)正常使用的輔助設(shè)施,給上位機及 PLC 元件提供了安裝位置和必要的保護,包括操作臺、電源柜、PLC 控制柜、信號隔離控制柜等。電源柜內(nèi)設(shè)置程控系統(tǒng)所需的成套控制電源,隨 PLC 本地站和 I/O 遠(yuǎn)程分站分別配置,一般系統(tǒng)有幾個 PLC 站就有幾套電源柜。在各 I/O 分站的 PLC 控制柜內(nèi),主要安裝了遠(yuǎn)程監(jiān)控數(shù)據(jù)采集的 I/O 模塊、模塊安裝機架、與 PLC 主機系統(tǒng)通訊的 I/O 適配裝置等。污水處理廠監(jiān)控系統(tǒng)的保護裝置及信號傳感器,總結(jié)起來包括以下幾類裝置:(1)、粗格柵污水液位差高于預(yù)設(shè)值的信號檢測裝置。第三章 下位機控制系統(tǒng)的總體設(shè)計下位機主要實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的控制以及進行數(shù)據(jù)采集功能。一般都采用專門的工業(yè)級計算機系統(tǒng)。上位機采用普通的PC機加CP5613通訊卡,通過插在PC工插槽的CP5613通訊卡實現(xiàn)與下位機PLC的通訊。根據(jù)本課題SBR工藝的具體工藝流程的控制要求,污水處理系統(tǒng)主要分為三個區(qū),即預(yù)處理區(qū)、反應(yīng)池區(qū),污泥處理區(qū),其中預(yù)處理區(qū)主要實現(xiàn)機械處理階段,過濾較大的雜質(zhì),同時調(diào)節(jié)水質(zhì)。同時PLC可以適應(yīng)嚴(yán)酷的工作環(huán)境,同時還能保證工作的穩(wěn)定性。上位機采用組態(tài)王軟件進行監(jiān)控畫面的設(shè)計??傮w結(jié)構(gòu)圖如31圖所示。隨著技術(shù)的發(fā)展,這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍,因此,今天這種裝置稱作可編程控制器,簡稱PC。當(dāng)PLC投入運行時,首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù),并分別存入I/O映象區(qū),然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序,經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。b、存儲器存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內(nèi),可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。在整個運行期間,PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。因此,如果輸入是脈沖信號,則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期,才能保證在任何情況下,該輸入均能被讀入。(三) 輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后,PLC就進入輸出刷新階段。若檢查出異常,CPU面板上的LED及異常繼電器會接通,在特殊寄存器中存入出錯代碼。(2)配套齊全,功能完善,適用性強。(3)易學(xué)易用,深受工程技術(shù)人員歡迎。(4)系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小,維護方便。3. 2. 4西門子PLC的選擇任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控對象(生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程)的工藝要求,以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。(3)保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。主要根據(jù)如下:(1)選用該機型可以滿足SBR水處理工藝控制要求。由于選用S7300就可以滿足工藝控制要求,避免大馬拉小車的現(xiàn)象。其中CPU模塊分為緊湊型、標(biāo)準(zhǔn)型,革新型、戶外型和故障安全型。因此選用標(biāo)準(zhǔn)型CPU。這種CPU帶有兩個PROFIBUSDP接口,可以建立一個DP網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)PLC與現(xiàn)場設(shè)備的通訊。因此輸入模塊選擇模擬量輸入模塊為主,同時利用CPU上面自帶的數(shù)字量輸入點可以滿足輸入設(shè)備的要求;輸出模塊主要選擇是數(shù)字量輸出模塊,同時利用CPU自帶的模擬量輸入點可以滿足輸出設(shè)備的控制要求。接口模塊主要實現(xiàn)主機架與擴展機架的連接。接口模塊使用IM1532。德國SIEMENS2S7300模擬量輸入模塊SM335116通道,24VDC信號德國SIEMENS3S7300數(shù)字量輸出模塊SM323116通道,24VDC信號德國SIEMENS4S7300PROFIBUS模塊CP34251支持PROFIBUS從站協(xié)議德國SIEMENS5分布式I/O站接口模塊IM15321支持PROFIBUS從站協(xié)議德國SIEMENS6機架PS 30715A德國SIEMENS7遠(yuǎn)程通訊模塊ET200M1德國SIEMENS 傳感器在集散控制系統(tǒng)中扮演著相當(dāng)于人的眼睛作用。因此傳感器在集散控制系統(tǒng)中起著及其重要的作用,是集散控制系統(tǒng)不可缺少的組成部分。聲波的傳播時間與聲波的發(fā)出到物體表面的距離成正比。本課題選擇西門子7ML52111DA11液位傳感器(量程是05m),作為沉淀池的液位高度測量儀器。在測量中脈沖超聲波由不同換能器發(fā)出,聲波經(jīng)物體表面反射回來被發(fā)射的換能器接收并轉(zhuǎn)換成電信號,然后經(jīng)過內(nèi)部微處理器根據(jù)換能器接收到反射信號時間差進行相關(guān)運算,計算出液位的高度差。圖31 SM335連接示意圖 PLC程序設(shè)計STEP7是西門子進行編程任務(wù)的平臺。符號編輯器用于編輯符號和配置通信以及消息。編程時候可以自由選擇。常用的輸入設(shè)備有按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)、傳感器等,常用的輸出設(shè)備有繼電器、接觸器、指示燈、電磁閥等。(5)設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)程序根據(jù)工作功能塊圖或狀態(tài)流程圖等進行編程。由于在程序設(shè)計過程中難避免漏洞,因此必須進行軟件測試。(9)編寫技術(shù)文件系統(tǒng)技術(shù)文件包括功能說明書、電氣原理圖、電器布置圖、電氣元件明細(xì)表、PLC程序等。首先在STEP7中進行預(yù)處理區(qū)PLC的I/O地址分配。具體控制要求如下所述:自動方式是根據(jù)粗格柵前后液位差來啟動格柵除污機,當(dāng)前后液位差超過0. 2m(說明污物增多)開啟1格柵除污機。若液面高度大于0. 2m小于0. 4m則開啟1 , 2格柵除污機。工作方式也有兩種工作方式:手動和自動方式,手動方式優(yōu)先級高于自動方式。當(dāng)處于超高液位時候開啟全部泵包括備用泵同時報警。提升泵工作流程圖如圖34所示。同樣壓榨機和格柵除污機采用聯(lián)動的方式。工作方式有兩鐘:手動和自動,手動工作方式優(yōu)先于自動工作方式。當(dāng)攪拌機停止工作后,先啟動排泥泵,經(jīng)過lmin啟動輸送機,輸送機工作15分鐘停機。根據(jù)系統(tǒng)的硬件構(gòu)成,來創(chuàng)建和組態(tài)系統(tǒng)的應(yīng)用程序。圖37 PU 配置 PROFIBUSDP 網(wǎng)后的程序顯示界面建立第一個分站:粗格柵處理區(qū)。 圖39 配置 I/O 分站后的程序顯示界面(3)總體網(wǎng)絡(luò)通訊圖圖310 總體網(wǎng)絡(luò)通訊圖第四章 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計 組態(tài)軟件一般有圖形界面系統(tǒng)、實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、第三方程序接口組件和控制功能組件組成。由于使用串行通信接口1,故雙擊工程瀏覽器的設(shè)備文件夾中的“COM1”圖標(biāo),在出現(xiàn)的對話框中設(shè)置波特率為19200bit/s,如圖41所示。用同樣的方法組態(tài)所有變量。 (4) 按鈕、指示燈組態(tài)設(shè)定按鈕或文字鏈接的對象,按鈕既可以用來執(zhí)行某些命令,還可以輸入數(shù)據(jù)給某些變量,當(dāng)和外部的一些智能
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