plc 凈水污水處理控制系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、<p><b>　　畢業(yè)論文（設計）</b></p><p>　　題目： PLC 凈水污水處理控制系統(tǒng) </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學 號： </p><p>　　專 業(yè)：

2、 </p><p>　　年 級： </p><p>　　班 級： </p><p>　　指導教師： </p><p>　　指導時間：2011年12月 — 2012年5月</p><p>　　摘要 本文介紹了污水處理

3、的基本流程，并通過研究設計一套基于PLC控制的污水處理系統(tǒng)。文章首先介紹了基于PLC污水處理控制系統(tǒng)的相關流程，控制系統(tǒng)硬件結構及設計、工作原理以及設計PLC控制系統(tǒng)的基本原則和步驟，來說明PLC在污水處理過程中的應用。先根據(jù)污水處理要求設計了設備的電器控制與自動控制線路，主要包括設備的啟停、狀態(tài)信號故障信號、和信號采集等，最后按照工藝要求設計PLC控制系統(tǒng)，其中包括PLC的選型、系統(tǒng)資源配置以及按照污水處理工藝編制PLC程序。污水程控

4、系統(tǒng)主要是對各污水處理設備的控制，在凈化水處理過程中采用了以PLC為主體的自動控制。可以提高水質,水量，降低藥耗，能耗，并減輕工人的勞動強度。</p><p>　　關鍵詞 凈水污水處理 可編程序控制器（PLC） 污水程控系統(tǒng)</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　前 言1</b>

5、;</p><p><b>　　1 PLC介紹2</b></p><p>　　1.1 PLC的發(fā)展歷程2</p><p>　　1.2 PLC的結構與分類2</p><p>　　1.2.1 PLC的結構2</p><p>　　1.2.2 PLC的分類2</p><p&g

6、t;　　1.3 PLC的特點2</p><p>　　1.4 PLC的工作原理3</p><p>　　1.5 PLC的應用領域4</p><p>　　2 PLC控制系統(tǒng)原則4</p><p>　　2.1 最大限度地滿足被控對象的控制要求4</p><p>　　2.2 保證PLC控制系統(tǒng)安全可靠4</p&

7、gt;<p>　　2.3 力求簡單、經(jīng)濟、使用及維修方便4</p><p>　　2.4適應發(fā)展的需要4</p><p>　　3 PLC編程基本原則5</p><p>　　4 污水處理過程5</p><p>　　4.1 污水處理圖5</p><p>　　4.2 功能要求6</p>

8、<p>　　4.3 污水處理流程圖6</p><p><b>　　4.4 梯形圖6</b></p><p>　　4.5 工作過程7</p><p>　　4.6 程序調試 8</p><p><b>　　總 結8</b></p><p><b>

9、　　參考文獻9</b></p><p><b>　　致 謝10</b></p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　近幾年，中國各地都在興建/擴建污水廠和凈水廠，或者對老廠進行自動化造。自控系統(tǒng)對于水處理廠高效、節(jié)能運行的重要性也得到普遍認可。DCS系統(tǒng)在歐美發(fā)達國家的水處理行業(yè)已獲

10、得廣泛應用，有力促進了污水處理管控一體化的發(fā)，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。而國內(nèi)污水處理項目鮮有采用DCS，基本上都是采用PLC系統(tǒng)。</p><p>　　水與人的生活息息相關，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。然而，水資源是有限的。據(jù)報道我國人均擁有淡水量為2400噸，為世界平均值的1/4，在全球149個國家（參與統(tǒng)計國家中），我國人均淡水資源位居110位，屬于淡水資源貧乏的國家。而且我國

11、水資源時空分布極不均衡，全國500多個城市缺水，其中多個嚴重缺水，北方地區(qū)缺水現(xiàn)象尤其嚴重，人均擁有淡水量僅有240噸。令人擔憂的是淡水總量日益減少，用水成本不斷升高，淡水的浪費非常嚴重。我國北方地區(qū)水資源的超采，己形成漏斗地勢、水位下降、湖泊干涸、河水斷流、生態(tài)惡化。淡水資源的短缺己經(jīng)成為我國急需解決的問題。</p><p>　　目前國產(chǎn)DCS系統(tǒng)已在國內(nèi)水行業(yè)中獲得應用,在工程實施和水廠運營中顯現(xiàn)出了較好的經(jīng)

12、濟、社會效益,值得推廣?？梢蕴岣咚|,水量，降低藥耗，能耗，并減輕工人的勞動強度，給人們帶來極大的方便。</p><p>　　本文講述了污水的危害性，引出PIC污水處理系統(tǒng)。</p><p><b>　　1 PLC介紹</b></p><p>　　中央控制計算機能對整個系統(tǒng)的水處理過程進行實時監(jiān)測與控制，隨時跟蹤接收PLC的數(shù)據(jù)信號，能對各種類

13、型模擬量進行巡回檢測，對各種類型故障進行報警或不達標報警。并具備實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的分析及處理能力，對主要工藝流程進行動態(tài)模擬、趨勢分析、制表打印、繪制曲線；對主要數(shù)據(jù)永久性保存。且在CRT上顯示整個工藝流程或局部環(huán)節(jié)的直觀動態(tài)彩色畫面，并通過嵌入式大屏幕，動態(tài)顯示工藝流程各主要部件的運行狀態(tài)。采用計算機網(wǎng)絡聯(lián)接可實現(xiàn)遠程監(jiān)測，監(jiān)視整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)，便于快速解決問題排除故障。</p><p>　　1.1 PLC

14、的發(fā)展歷程</p><p>　　可編程序控制器于60年代未在美國問世，1968年美國GM（通用汽車） 公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術的控制裝置，首次采用程序化的手段應用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱Programmable Controller (PC).個人計算機（簡稱PC）發(fā)展起來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點，可編程序控制器定

15、名為Programmable Logic Controller (PLC)。到70年代中期，隨著半導體技術的發(fā)展，各種位片機和八位微處理器的相繼問世，由于CPU的導入，使可編程序控制器技術產(chǎn)生了飛躍發(fā)展，成為工業(yè)控制計算機的一個重要的分支。70年代末和80年代，可編程序控制器進入成熟階段，向大規(guī)模，高速度，高性能方面繼續(xù)發(fā)展。90年代，可編程序控制器仍迅速發(fā)展，各公司進一步完善了自己原有產(chǎn)品并開發(fā)新的產(chǎn)品系列，與局域網(wǎng)建成整體分布系統(tǒng)，

16、不斷向上發(fā)展并與計算機系統(tǒng)兼容。 </p><p>　　1.2 PLC的結構與分類</p><p>　　1.2.1 PLC的結構</p><p>　　目前PLC生產(chǎn)廠家很多，產(chǎn)品結構也個不相同，但其基本組成部分大致相同，都包括：中央處理器（CPU），存儲器，輸入、輸出接口電路，電源單元，編程單元等。</p><p>　　1.2.2 PLC的

17、分類</p><p>　　按容量和功能分為：小型機、中型機、大型機；按硬件結構分為：整體式結構、插件式結構、疊裝式結構。 </p><p>　　1.3 PLC的特點</p><p>　　1.3.1 功能完善 </p><p>　　PLC 的輸入/輸出系統(tǒng)功能完

18、善，性能可靠，能夠適應于各種形式和性質的開關量和模擬量信號的輸入和輸出。在PLC內(nèi)部具有許多控制功能，諸如時序、計數(shù)器、主控繼電器以及移位寄存器、曾繼電器等腰三角形。由于采用了微處理機，它能夠很方便地實現(xiàn)延時、鎖存、比較、跳轉和強制I/O等諸多功能，它不僅具有邏輯運算、算術運算、數(shù)制轉換以及順序控制功能，而且還具備模擬運算、顯示、監(jiān)控、打印及報表生成等功能。</p><p>　　1.3.2 模塊化結構，硬、軟件開

19、發(fā)周期短</p><p>　　PLC的硬件結構全部采用模塊化結構，可以適應大小規(guī)模不同、功能復雜程度及現(xiàn)場環(huán)境各異的控制要求。硬件系統(tǒng)安裝方便，接線簡單，連接可靠，為控制系統(tǒng)的硬件設計提供了方便、快捷的途徑，可以大大縮短軟件系統(tǒng)的開發(fā)工作量。</p><p>　　1.3.3 維護操作方便，擴展容易 </p><p>　　PLC的輸入/輸出能夠直觀地反映現(xiàn)場信號的變化

20、狀態(tài)，PLC不能通過各種方式直觀地反映控制系統(tǒng)的運行狀態(tài)，入內(nèi)部工作狀態(tài)、通信狀態(tài)、I/O點狀態(tài)、異常狀態(tài)、電源狀態(tài)等，均有醒目的指示，非常有利于運行和維護人員監(jiān)視系統(tǒng)的工作狀態(tài)。PLC采用梯形圖邏輯編程，有利于電氣操作人員對PLC的編程，可以方便的調整系統(tǒng)的程序和組態(tài)。PLC的模塊化結構，可以允許維護人員方便地更換故障模塊或在生產(chǎn)工藝流程改變時更改系統(tǒng)的結構和配置。</p><p>　　1.3.4 性能穩(wěn)定，可

21、靠性高</p><p>　　PLC產(chǎn)品都是有嚴格的核技術標準，這些標準保證了PLC能在惡劣的工業(yè)環(huán)境下正常運行。它在電子線路、機械結構以及軟件結構上都吸取了生產(chǎn)廠家長期積累的生產(chǎn)控制經(jīng)驗，主要模塊均采用大規(guī)模與超大規(guī)模集成電路，I/O系統(tǒng)設計有完善的通道保護與信號調理電路，在機械結構上耐熱、防潮等都有精心考慮，所有這些使得PLC具有較好的性能和較高的可靠性。

22、 </p><p>　　1.4 PLC工作原理</p><p>　　PLC采用循環(huán)掃描工作方式，在PLC中用戶程序按先后順序存放，CPU從第一</p><p>　　條指令開始執(zhí)行程序，直至遇到結束符后又返回第一條指令，如此周而復始不斷循環(huán)。PLC掃描過程包括：內(nèi)部處理、通訊操作、程序輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理。

23、 </p><p>　　1.5 PLC的應用領域</p><p>　　PLC在國內(nèi)外已廣泛應用于鋼鐵、采礦、水泥、石油、電力、機械制造、汽車裝卸、造紙、紡織、環(huán)保及娛樂等各行各業(yè)。它的應用大致可分為以下幾種類型：1、用于開關邏輯控制；2、用于機械加工的數(shù)字控制；3、用于機器人控制；4、用于閉環(huán)過程控制及構成DCS；5、用于實現(xiàn)無人化管理自動化等。&

24、lt;/p><p>　　2 PLC控制系統(tǒng)設計原則</p><p>　　任何一種控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控對象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量。因此，在設計PLC控制系統(tǒng)時，應遵循以下基本原則： </p><p>　　2.1 最大限度地滿足被控對象的控制要求</p><p>　　充分發(fā)揮PLC的功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求，是設計PL

25、C控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設計中最重要的一條原則。這就要求設計人員在設計前就要深入現(xiàn)場進行調查研究，收集控制現(xiàn)場的資料，收集相關先進的國內(nèi)、國外資料。同時要注意和現(xiàn)場的工程管理人員、工程技術人員、現(xiàn)場操作人員緊密配合，擬定控制方案，共同解決設計中的重點問題和疑難問題。</p><p>　　2.2 保證PLC控制系統(tǒng)安全可靠</p><p>　　保證PLC控制系統(tǒng)能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運

26、行，是設計控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設計者在系統(tǒng)設計、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠。例如：應該保證PLC程序不僅在正常條件下運行，而且在非正常情況下（如突然掉電再上電、按鈕按錯等），也能正常工作。</p><p>　　2.3 力求簡單、經(jīng)濟、使用及維修方便</p><p>　　一個新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質量和數(shù)量，帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，但新工程的

27、投入、技術的培訓、設備的維護也將導致運行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地擴大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設計者不僅應該使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護方便、成本低，不宜盲目追求自動化和高指標。</p><p>　　2.4 適應發(fā)展的需要</p><p>　　由于技術的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會不斷地提高，設計時

28、要適當考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇PLC、輸入/輸出模塊、I/O點數(shù)和內(nèi)存容量時，要適當留有裕量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進。</p><p>　　3 PLC編程基本原則</p><p>　　PLC編程的基本原則：</p><p>　　1、復雜的程序結構來減少觸點的使用次數(shù)。</p><p>　　2、梯形圖每一行都

29、是從左母線開始的，線圈終止于右母線。觸點不能放在線圈的右邊。</p><p>　　3、除步進程序外，任何線圈、定時器、計數(shù)器、高級指令等不能直接與左母線相連。如果需要任何時候都要被執(zhí)行的程序段，可以通過特殊的內(nèi)部常閉繼電器或一個沒有使用的內(nèi)部繼電器的常閉觸點來連接。</p><p>　　4、在程序中，不允許編號相同的線圈兩次出現(xiàn)。</p><p>　　5、不允許出現(xiàn)

30、橋式電路。</p><p>　　6、程序的編寫順序應按自上而下、從左至右的方式編寫，為了減少程序的步數(shù)，程序應為“左大右小，上大下小”。</p><p>　　4 凈水污水處理過程圖</p><p>　　4.1凈水污水處理圖</p><p>　　圖1 凈水污水處理圖 </p><p><b>　　4.2

31、 功能要求</b></p><p>　　致力于給水凈水處理,污水處理,中水回用等領域反滲透設備,軟化水處理純凈水設備,生活污水處理設備,工業(yè)污水處理設備,污水處理設備中水回用處理 ,污水處理工程等相關技術的開發(fā)及應用，為市政、工業(yè)給排水項目提供工程設計、設備制造、安裝調試、運行管理、人員培訓等系列服務，并且專業(yè)提供水處理化學藥劑的研發(fā)和生產(chǎn)。 </p><p>　　4.3 44

32、444.3凈水污水處理流程圖 </p><p>　　凈水污水處理流程圖如圖2所示：</p><p><b>　　圖2</b></p><p><b>　　4.4 梯形圖</b></p><p>　　圖3 凈水污水處理梯形圖</p><p><b>　　4.5 工作過

33、程</b></p><p>　　污水處理自動控制系統(tǒng)對PLC的性能提出了更高的要求，作為污水處理自動控制系統(tǒng)的核心控制器，其必須具備以下幾大功能特點：首先本身必須穩(wěn)定可靠，并具有預先處理數(shù)據(jù)和集中傳輸數(shù)據(jù)的能力，具有較高的故障保護能力；其次，控制分站本地控制器可以獨立承擔控制分區(qū)的基本控制任務，即使監(jiān)控站或者監(jiān)控中心因故障停止運行，相鄰區(qū)域的控制器也能交換數(shù)據(jù)信息；再次，當某控制站的控制量出現(xiàn)變化時，

34、可按預定方案和程序采取相應的算法，對相關區(qū)域的控制對象，比如泵或者加藥系統(tǒng)等做出相應的調整。因此，它必須至少有如下功能模塊，數(shù)據(jù)采集存儲處理功能（實現(xiàn)集中和獨立工作方式，尤其是在獨立控制時能與相鄰控制器實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換）；通信功能、容錯功能、自動診斷功能和本地操作功能（即能帶觸摸屏）。</p><p><b>　　4.6程序調試</b></p><p>　　必須綜合考慮整

35、個監(jiān)控系統(tǒng)的性能要求和自然條件以及運營周期對設備的要求進行選擇，尤其在極端氣候和惡劣環(huán)境狀況條件下或較大規(guī)模的污水處理廠，需要選擇性能更好的雙機熱備冗余的PLC， 通過編程，將編好的程序下載到PLC中進行運行調試，檢查程序是否有錯誤，是否能夠實現(xiàn)相應的功能控制。調試時，可根據(jù)功能模塊分類分別調試，最后進行總體調試。 在該控制程序中，需要根據(jù)外界輸入的狀態(tài)來控制清污機、潛水泵，以及污泥回流泵的啟停，因此需要按照液位傳感器和液位差計反饋來

36、的信息進行判斷處理，然后再進行輸出控制。 </p><p><b>　　總 結</b></p><p>　　從系統(tǒng)的設計來看，除考慮系統(tǒng)的規(guī)模和設計方法外，也要考慮新技術的應用，使整個系統(tǒng)既先進又實用；從系統(tǒng)的結構來看，由于系統(tǒng)的可靠性受主控制器的制約，并不適用于全分布式現(xiàn)場總線控制，采用對等的自愈網(wǎng)絡是今后的一個發(fā)展趨勢；從系統(tǒng)的控制來看，當前我國污水處理廠監(jiān)控存

37、在著只監(jiān)不控，或監(jiān)強控弱的現(xiàn)象，各種控制信息沒有得到很好利用，對于污水處理廠控制，要針對不同現(xiàn)象，采用不同的控制方法。污水處理控制系統(tǒng)是一個比較復雜的綜合系統(tǒng)，它包括與之相關的生產(chǎn)流程、相關生產(chǎn)設備，現(xiàn)場計量自控檢測儀表的選用、控制流程的模型建立、對 PLC系統(tǒng)軟硬件應用研究等。本文詳細闡述了污水處理流程、控制系統(tǒng)總體方案以及具體的軟硬件實現(xiàn)。通過題設計和調試，基本上完成了對PLC污水處理系統(tǒng)的設計，達到了預期的設計目標。在這個過程中，

38、使我學到了很多知識，積累了許多寶貴的經(jīng)驗，鍛煉了自己的獨立思考能力和實踐動手能力。進一步加深了解了PLC在實踐當中的應用。熟悉了PLC硬件的工作原理，完成了整個系統(tǒng)的模擬調試，通過對系統(tǒng)的不斷修改和調試，基本上達到了預期的設計要求。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]常曉玲.電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器 [M].北京：機械工業(yè)出版社

39、，2004.</p><p>　　[2]孫振強，王暉，孫玉峰.可編程控制原理及應用教程 [M].北京：清華大學出版社，2005.</p><p>　　[3]唐宇毅.電廠含油工業(yè)污水處理的PLC控制系統(tǒng)設計[M].廣州：廣東工業(yè)大學出版社，2005.</p><p>　　[4]廖常初.PLC編程及應用 [M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.</p>&

40、lt;p>　　[5]張培山，鐘昆.基于PLC的工業(yè)污水處理廠自控系統(tǒng)的實現(xiàn)[J].控制系統(tǒng),2006.</p><p>　　[6]李英輝，趙豫龍，戴青云.基于PLC的中水處理系統(tǒng)[J].石家莊職業(yè)技術學院報,2008.</p><p>　　[7]何獻忠.工業(yè)工業(yè)污水處理的PLC控制應用[J].湖南冶金職業(yè)技術學院學報，2004.</p><p>　　[8]張燕

41、賓.SPWM變頻調速應用技術（第3版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.</p><p>　　[9]程玉華.西門子S7-200工程應用實例分析 [M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.</p><p>　　[10]陶權，吳尚慶.變頻器應用技術 [M].廣州：華南理工大學出版社.2009.</p><p><b>　　致 謝</b><

42、;/p><p>　　感謝xx的各位領導老師，感謝指導老師。在指導老師的鼓勵下，使得畢業(yè)論文能夠順利完成。他們在論文的前期準備、撰寫過程及收尾階段都給予了很多幫助和指導意見，指導老師給了我很多有價值、有參考性的意見，幫我解決了這方面的問題，使我有了更深入的了解，為我以后的學習和工作打下了堅實的基礎。</p><p>　　感謝家人！感謝我的室友們，從遙遠的家來到這個陌生的城市里，是你們和我共同維系