【正文】 ，模擬污水處理監(jiān)控系統(tǒng)。在過程控制方面，東芝公司開發(fā)出了適應(yīng)于不同控制規(guī)模的PLC控制器model3000／2000／1000系列PLC控制器，它提供標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)通訊協(xié)議，符合IE61131—1國際標(biāo)準(zhǔn)語言、內(nèi)嵌C模塊實(shí)現(xiàn)真正的計(jì)算機(jī)功能。美國平均每1 萬人擁有一座污水處理廠；瑞典和法國每5000 人有一座污水處理廠；英國和德國每7000~8000 人擁有一座污水處理廠。 國外研究現(xiàn)狀及成果污水處理在發(fā)達(dá)國家已有較成熟的經(jīng)驗(yàn)。其通過指示燈表明設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)?？刂茖舆x用西門子公司PLC（S7400+S7300+S7200）作為控制器，充分顯示了“集中監(jiān)測，分散控制”的原則。以杭州市蕭山區(qū)為例[4]，隨著蕭山區(qū)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和城市人口的不斷增加，污水處理行業(yè)得到了快速發(fā)展，污水處理廠的自動控制系統(tǒng)越來越成為污水處理穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和相關(guān)成果 國內(nèi)研究現(xiàn)狀及成果據(jù)統(tǒng)計(jì)，%的速度增大，然而由于資金、能源等方面原因的制約，城市污水處理率很低，我國在建國初期只有幾個過去有國外租界留下來的城市污水處理廠，日處理量還不過萬噸；解放后，城市污水處理廠有了較大的發(fā)展，特別是“六五”期間；截止1987 年底全國污水處理廠建成投產(chǎn)的已有78 座；至1990 年有污水處理的城市56個，省和直轄市增加到21個；1999 年全國建成污水處理廠389 座，%。如今，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，污水處理已逐漸由原來的現(xiàn)場人工操作逐步演變?yōu)槿珡S自動化控制，融計(jì)算機(jī)控制多媒體監(jiān)控系統(tǒng)、信息管理于一體，不僅使工作效率提高，工人勞動強(qiáng)度降低，還提高了污水處理質(zhì)量，降低了污水處理成本。在這樣的背景下，污水處理行業(yè)成為新興產(chǎn)業(yè)，目前與自來水生產(chǎn)、供水、排水、中水回用行業(yè)處于同等重要地位。隨著中國城市化、工業(yè)化的加速，同時近年來江南水鄉(xiāng)出現(xiàn)嚴(yán)重干旱，水資源的需求缺口也日益增大。排放的污水會對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，使地表水甚至地下水水質(zhì)惡化，并致死水生物，缺水地區(qū)已危及人的生命健康。 the configuration software code is not open source the water plant monitoring software upgrades and maintenance difficulties, it is difficult to meet the particularity of different water plant monitoring system requirements, poor flexibility. Hardware devices use more wired control systems, high maintenance costs, poor security. According to the disadvantage of the above domestic water plant monitoring system, this project is to simulate a realtime monitoring system based on the configuration of the sewage treatment process, the main work is designed PC monitoring system to achieve realtime monitoring function of the water treatment process. After detailed analysis of the development status at home and abroad, and to determine the design of the monitoring software. Monitoring software design is modular in design, the advantage is the ease of software modifications, upgrades and maintenance. The client application development module include: each process interface modules。通過控件的形式完成水廠現(xiàn)場各個設(shè)備的監(jiān)控功能,最終實(shí)現(xiàn)了美觀、清晰、交互友好客戶端程序。根據(jù)以上國內(nèi)水廠監(jiān)控系統(tǒng)的缺點(diǎn)，本課題模擬一套基于組態(tài)的污水處理工藝流程實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)，主要工作是設(shè)計(jì)上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)水處理工藝流程的實(shí)時監(jiān)控功能。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于組態(tài)軟件的污水處理監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)系 別控制工程學(xué)院專業(yè)名稱自動化班級學(xué)號學(xué)生姓名指導(dǎo)教師2013年6月13日 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 44 頁基于組態(tài)軟件的污水處理監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要我國污水處理監(jiān)控技術(shù)起步晚，水處理和監(jiān)控技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后與發(fā)達(dá)國家。在詳細(xì)分析國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀之后，確定了監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)方案。經(jīng)過系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，軟件運(yùn)行正常，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控系統(tǒng)對上位機(jī)監(jiān)控軟件功能所提出的要求。 logs, user and device management module。發(fā)展中國家約有10億人喝不清潔水，每年約有2500多萬人死于飲用不潔水，全世界平均每天5000名兒童死于飲用不潔水，3億城市居民面臨水污染[1]。每年工業(yè)廢水和城市污水合集排放量已達(dá)約400億立方米，且處理效率較低，大量廢水排入天然水體，已使我國約80%的河流湖泊受到不同程度的污染。污水處理行業(yè)有利于保護(hù)水環(huán)境，促進(jìn)有限的水資源能夠可持續(xù)開發(fā)利用。現(xiàn)在的污水處理系統(tǒng)一般采用計(jì)算機(jī)技術(shù)、跟蹤經(jīng)常變化的水處理情況，檢測不同時間的水質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)上動態(tài)現(xiàn)實(shí)，對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并記錄下來，以備在需要的時候查閱。城建系統(tǒng)187 座，%。針對污水處理廠自動控制系統(tǒng)及污水工藝設(shè)備的安全運(yùn)行的重要性，提出PLC和組態(tài)軟件技術(shù)在污水處理項(xiàng)目。設(shè)備層采用了運(yùn)行記錄儀、超聲波流量計(jì)、COD在線測試儀、PH（工業(yè)酸度）在線測試儀、變頻控制器等，并配備相應(yīng)的軟件，確?？煽俊⒂行У倪\(yùn)行。在電機(jī)運(yùn)行方式為手動時，將畫面切成自動時，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊畫面下電機(jī)啟動按鈕可遠(yuǎn)程啟動現(xiàn)場設(shè)備。如：英國、德國、芬蘭、荷蘭等歐洲國家均已投資對因工業(yè)革命和經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來的水污染進(jìn)行治理；日本、新加坡、美國、澳大利亞等國家也對污水處理給予了較大的投資，特別是新加坡并沒有走先污染后治理的道路，而是采取經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的政策。國外城市都在為污水處理普及率達(dá)到100%而努力，將推廣低能耗高性能的污水處理工藝技術(shù)，提高水處理排放的標(biāo)準(zhǔn)，完善污水處理的有關(guān)政策，多功能的污水處理技術(shù)更為流行[6]。在監(jiān)控技術(shù)方面，形成了針對污水處理監(jiān)控特性的監(jiān)視控制軟件，有針對中小系統(tǒng)的基于SCADA監(jiān)視技術(shù)的通用控制系統(tǒng)，其處理點(diǎn)數(shù)一般在10000點(diǎn)以下，另外有針對大規(guī)模監(jiān)控系統(tǒng)的使用Java語言開發(fā)的TOSWACS—V系統(tǒng)(Toshiba water supervisory Control System)，其處理點(diǎn)數(shù)最多可以達(dá)50000點(diǎn)[7]。文章主要章節(jié)及內(nèi)容：第一章 緒論 主要介紹課題背景，研究現(xiàn)狀及研究目的。2 污水處理工藝流程 污水處理的基本概念城市污水、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)。(3)重復(fù)使用。常見的預(yù)處理方法包括格柵、沉沙、隔油及調(diào)節(jié)等。廠區(qū)生活污水經(jīng)過管路從化糞池引入格柵井，并入生產(chǎn)污水一同過濾后進(jìn)入污水處理系統(tǒng)統(tǒng)一處理。提升井內(nèi)污水經(jīng)提升泵提升進(jìn)入調(diào)節(jié)池。初沉池用于沉淀格柵未能截留的大部分較小的懸浮物在初沉池中沉淀形成污泥，達(dá)到與污水分離的目的。保證初沉池沒有大量污泥隨水流入集水池，保證后續(xù)工藝的安全運(yùn)行[9]。水解酸化生物處理工藝出現(xiàn)于20世紀(jì)80年代。因此水解酸化過程廢水中易降解有機(jī)物質(zhì)減少較少，而一些難降解大分子物質(zhì)被轉(zhuǎn)化為易于降解的小分子物質(zhì)（如：有機(jī)酸）。 厭氧反應(yīng)水解酸化池內(nèi)污水經(jīng)配水系統(tǒng)均勻配水后自流進(jìn)入UASB反應(yīng)池。厭氧生物處理過程能耗低；有機(jī)容積負(fù)荷高，一般為5~10kgCOD/；剩余污泥量少；厭氧菌對營養(yǎng)需求低、耐毒性強(qiáng)、可降解的有機(jī)物分子量高；耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)；產(chǎn)出的沼氣是一種清潔能源。在底部反應(yīng)區(qū)內(nèi)存留大量厭氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥層?；疽笥校?1)為污泥絮凝提供有利的物理、化學(xué)和力學(xué)條件，使厭氧污泥獲得并保持良好的沉淀性能；(2)良好的污泥床?？尚纬梢环N相當(dāng)穩(wěn)定的生物相，保持特定的微生態(tài)環(huán)境，能抵抗較強(qiáng)的擾動力，較大的絮體具有良好的沉淀性能，從而提高設(shè)備內(nèi)的污泥濃度；(3)通過在污泥床設(shè)備內(nèi)設(shè)置一個沉淀區(qū)，使污泥細(xì)顆粒在沉淀區(qū)的污泥層內(nèi)進(jìn)一步絮凝和沉淀，然后回流入污泥床內(nèi)。生物接觸氧化工藝具有以下特點(diǎn)：(1)由于填料比表面積大，池內(nèi)充氧條件良好，池內(nèi)單位容積的生物固體量較高，因此，生物接觸氧化池具有較高的容積負(fù)荷；(2)由于生物接觸氧化池內(nèi)生物固體量多，水流完全混合，故對水質(zhì)水量的驟變有較強(qiáng)的適應(yīng)能力；(3)剩余污泥量少，不存在污泥膨脹問題，運(yùn)行管理簡便。二沉池出水自流進(jìn)入清水池，達(dá)標(biāo)排放。處理后的污泥外運(yùn)。 污水處理水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) 城市污水處理廠水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)(mg/L)[12]序號處理分級標(biāo)準(zhǔn)值項(xiàng)目一級處理二級處理最高允許排放濃度處理效率%最高允許排放濃度1PH值～　～2懸浮物120不低于40303生化需氧量（5d,20℃）150不低于30304化學(xué)需氧量（重鉻酸鉀法）250不低于301205色度（稀釋倍數(shù)）806油 類607揮發(fā)酚18氰化物9硫化物110氟化物1511苯 胺312銅113鋅514總 汞15總 鉛116總 鉻17六價鉻18總 鎳119總 鎘20總 砷注：pH、生化需氧量和化學(xué)需氧量的標(biāo)準(zhǔn)值系指24h定時均量混合水樣的檢測值； 其它項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)值為季均值。自動控制系統(tǒng)在生產(chǎn)中可以起到生產(chǎn)過程自動控制、自動報警、自動保護(hù)、自動操作、自動調(diào)節(jié)，提高運(yùn)行效率、降低運(yùn)行成本、減輕勞動強(qiáng)度的作用，自動控制系統(tǒng)對污水處理廠內(nèi)各系統(tǒng)工藝流程中的重要參數(shù)、重要設(shè)備進(jìn)行計(jì)算機(jī)在線集中實(shí)時監(jiān)控，從而確保污水處理廠的出水水質(zhì)達(dá)到設(shè)計(jì)排放標(biāo)準(zhǔn)。由于自動控制過程比較復(fù)雜，且是一個順序性、周期性很強(qiáng)的邏輯操作系統(tǒng)，因此選擇PLC作為系統(tǒng)底層控制單元(下位機(jī))，上位機(jī)主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)管理功能，一般不參與過程控制，而是承擔(dān)高一級的控制與管理任務(wù)，要求信息儲存量大、計(jì)算速度快。下位機(jī)系統(tǒng)主要完成數(shù)據(jù)采集，邏輯順序控制，執(zhí)行閉環(huán)控制輸出。其直接面向生產(chǎn)過程，是自動化控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。其功能主要是對系統(tǒng)設(shè)備的狀態(tài)。另外在附近的初沉污泥泵房設(shè)置子站，負(fù)責(zé)相應(yīng)的初沉污泥泵房和初沉池。另外在附近的回流污泥泵房設(shè)置子站。子站通信方式包括：主站與子站PLC之間的通信采用ControllerLink。I/O檢測信號包括：液位、濃度和電氣設(shè)備狀態(tài)等。監(jiān)視功能：狀態(tài)信號，水泵“運(yùn)行”、“自動/手動”、“故障”信號；模擬信號，池液位[16]。最底層網(wǎng)絡(luò)為設(shè)備層，它們有SYSBUS(遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng))、Compo bus/D (Device Net)、Compo bus/S(設(shè)備網(wǎng))、ProfibusDP、Modbus等，這一層用于PLC連接方便，并能起到省配線的作用，成本低廉。另外兩臺計(jì)算機(jī)為操作員計(jì)算機(jī)，可通過工控軟件實(shí)時監(jiān)視全廠工藝參數(shù)變化，設(shè)備運(yùn)行、故障發(fā)生等情況，并進(jìn)行多種模式操作，同時負(fù)責(zé)日常報表打印、事故打印和數(shù)據(jù)記錄等。上位機(jī)監(jiān)控軟件具體實(shí)現(xiàn)有以下功能[17]。對全廠工藝過程、工藝參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)等動態(tài)顯示。(5)登錄 用戶權(quán)限及身份的等級 上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位監(jiān)控系統(tǒng)是指在廠區(qū)的中心控制室對全廠的設(shè)備和工藝運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控，它是通過通訊系統(tǒng)采集到系統(tǒng)內(nèi)各個站點(diǎn)的設(shè)備工作狀態(tài)和各種與調(diào)度、控制有關(guān)的工藝參數(shù)，根據(jù)整個系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)配、控制。自1956年美國首先研究了用于軍事上測試項(xiàng)目的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)之后，經(jīng)歷了集中式監(jiān)控系統(tǒng)、微型計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、分層分散監(jiān)控系統(tǒng)、開放式監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)(Supervisory Control and Data Acquisition，SCADA)的發(fā)展。近幾年來，我國新建城市污水處理廠為保證污水處理過程的安全性、可靠性和生產(chǎn)的連續(xù)性，控制系統(tǒng)采用目前國內(nèi)外污水處理廠廣泛應(yīng)用并取得良好效果的基于PLC的集散型的控制系統(tǒng)及SCADA系統(tǒng)。通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對全廠運(yùn)行情況有序、集中的管