热轧水酸碱中和处理plc控制系统设计大学 大学毕业设计Word文档下载推荐.docx

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完成时间2016年4月日至2016年4月日

结束语24

参考文献25

附录A电路图26

附录BPLC接线图27

附录CI/O表28

摘要

自改革开放以来，国民生活水平显著提高，人们的生活也越来越好，随之而来的各式各样消费应运而生。

然而中国的物质财富，像生物资源在世界排名遥遥领先，然而中国人口基数很大，到了二十一世纪，人均拥有的矿产资源远远不及世界上其他大部分国家，虽然中国拥有广阔的海洋资源，渔业生产积极强大，海洋资源也是丰富无比，然而人均淡水拥有量却很少，工业的发展，再加上人们生活用水的浪费，水资源也成为了人民的一大困扰，工业的发展带动了经济，却污染了环境。

大量的污水排入湖泊河道，生活废水工业废水成为了当前亟待解决的一个大问题，随着国内外技术的引进，可编程控制器的引入，繁琐的污染问题得到了很好的解决。

本文设计的太钢热轧水酸碱中和处理PLC控制系统，简单方便，科学合理无污染，达到节能减排减少人体危害的目的，将人力和高新技术有机结合，极大的解决了废水的难题。

关键字：

废水污染，PLC，酸碱中和反应

第一章课题背景

随着人们环保意识的增强，对于水的合理利用也被提上日程，排入河道湖泊的污水量也在减少，大多数的工厂选择了节能减排的设备，提高了工业产品的产量，污水的排放也促进了我国污水处理行业的发展，大量的污水处理设备应运而生，截止到2014年，我国乡镇，县市等，已经出现了大大小小约3717座污水处理厂，每天可以处理1.57亿立方米的污水。

也维护了我们优质的环境。

进入2015年，有多项涉及到污水处理的法规政策开始实施。

早在2去年年初中华人民共和国国务院就出台并实行了新的环境保护法，最新出台的环保法，出台了很多的污水排放相关规定，对企业排放也进行了相对应的惩罚措施，是有史以来最为野葛的一部促进可持续发展的法律。

政府企业以及我们个人都应该履行环保方面的义务以及责任，如果企业或者个人逾越相关法律，必将受到行政处罚，严重的将会责令关闭整改，直到合格了才能进行生产任务。

中国产业调研网发布的中国污水处理行业现状分析与发展前景研究报告（2016年版）认为，早在去年四月中旬，国务院就出台并发布了《水污染防治行动计划》，全国水污染防治工作从今往后有了的明确的目标。

由于受到政府政策、经济、资金等因素因素的制约，因此而言，污水处理这一行业也被称作政策导向型行业。

为了加大对全国城镇污水处理及再生利用设施建设资金的投入，在“十二五”期间，政府就出台了大量的措施来整治部分高污染企业，可见国家对污水治理的刻不容缓。

企业污水减排并且净化工作有了一定的改善。

污水处理行业迅速发展起来，行业集中度大幅提高，服务范围包括工业服务业等各种产业全面发展，服务模式有了一定转变，污水处理产业也将覆盖到农村，河道，工业园区等等一些常见的区域。

污水处理设备研发生产销售事业，包括午睡的净化处理技术将愈发成熟，政府度环境的监管也会有一定的政策出台，来约束企业甚至个人，推动可持续发展政策的实施。

污水处理企业谋发展也将呈一定上升趋势，现在随着国民幸福度的提高，公司的待遇也越来越好，上市公司越来越多也越来越强，技术型公司，区域型公司，投资型公司企业综合型企业越来越多，彼此间各有所长，彼此间的区别越来越模糊，融合型企业必然会成为新兴的企业。

污水处理正处于重大变革的前夜，面向未来的污水厂----概念厂要坚定不移的实践国际领先的地台绿色理念，为中国可持续发展战略做好铺垫，为子孙后代造福，为世界各国水处理境界作出严格的表率。

1.1国内外现状

1.1.1国外污水处理系统的发展状况

在欧洲的许多地区很多家庭都安装了小型的污水处理装置，这些装置小巧而且质量优等，维护方便相对于大型污水处理厂相比，小型处理设备多种多样，极大的改善了环境和生活的质量，但是运转和管理方面还有一定的问题，多数装置能安全稳定运转，保养工作量很小。

中国庞大的人口基数，推动了分散型污水处理方案的实施，本次集中的污水处理比例也是该方案推动的一个重要因素。

在欧洲环境保护概念早已深入人心，根据有关数据，乳制品行业世界领先的荷兰，金融发达的瑞士，包括重工业发达的德国英国，仅有百分之十不到的区域出现污水排放超标，像一些西欧国家，瑞典，挪威，芬兰等，污水处理比例也达到了百分之80。

只有波兰、匈牙利和土耳其污水处理情况最差，仅有了了百分之60，中国呢？

你猜？

前面提到的瑞典，首都斯德哥尔摩，属于西欧乃至世界人口增长速度最快的城市，斯德哥尔摩市的税务管理公司，面临着极大的污水处理考验，他们一方面要扩充污水处理厂的数量，提高管理水平，另一方面还要对瑞典的环境标准进行考核，出台更加高标准的环境保护制度来满足波罗的海的有关规定，符合欧洲的水导则。

Henriksdal污水处理厂位于该市的核心地带，利用高新的技术把世界上最大的污水处理厂建造在岩洞内，既节约了空间，也改善了人民空气的清新度，提高了市民的健康水平。

该市采用了MBR技术，作为升级改造的新技术，来应对该国特殊的地质结构，提高了现有占地的利用率，用环保高新技术来提高人民的GDP，提高经济技术的发展。

Henriksdal污水处理厂作为该市市中心在同行业遥遥领先的优秀污水处理厂，每天要处理斯德哥尔将近三分之二的污水，该厂每天能处理86.4万吨的污水，MBR得到了淋漓尽致的表现，在超大规模的污水处理厂MBR应用发展具有深远的潜力。

全寿命周期评价、市场成熟度、占地的紧凑性以及对水质的严格要求的特点是该市人民选择MBR的关键，获得了市民以及官方广泛好评。

1.1.2国内污水处理系统的发展状况 

改革开放以来近30年的发展，经济发展突飞猛进，经济发展带来的问题层出不穷问题，随着地方到中央对水环境的极大重视，污水处理也成为了中国当前发展很快的一个产业。

而污水处理行业中污水处理行业得益于大环境的改善，污水处理能力广泛铺展开来，污水处理的频率和效率也显著提高，越来越多的废水得到了净化和减排。

从上世纪二三十年代特别是1950到1960年，污水处理厂逐渐铺开了，近十座大小污水处理厂建立了起来，运用的污水处理技术还比较落后，处理的规模还比较小，污水处理还在起步阶段。

运用的处理工艺主要是一级处理，处理规模也很小，污水处理尚处于刚刚起步阶段。

然而到了去年的中旬，全国各地的污水处理厂如雨后春笋，慢慢多了起来，呈增长趋势达到了3802座，每天我国可以处理1.61亿立方米的生活和工业污水。

全国各地建成并且投入运营的污水处理厂达到了2149做，污水处理的能力得到了很大提高，可以每天处理1.32亿立方米。

到日前污水处理厂已经覆盖了全国的1427座县城，大约全国百分之九十的县城都建有污水处理厂，或者节能减排的机构；

大约算了下污水处理厂已经铺展到了1653座，他们每天也可以处理污水达到0.29亿立方米每天。

早前污水处理厂只能对污水进行简单处理，然后排入河道湖泊，60年的建设，使污水处理发生了量和质的突变；

如今污水处理厂出来的水不仅可以达到一级A标准，部分污水处理企业甚至可以根据回用的要求，不仅工业可以重新使用，甚至可以作为居民饮用水的境地。

进入21世纪以来甚至于将来，人民的生活水平不断提高经济飞速发展，污水处理及综合利用率，必将得到进一步提高，如今水资源日趋稀少，特别是淡水资源，污水处理行业的市场需求显得越发重要，像我们的国情淡水资源稀缺，政府在水污染处理方面推出了大量的政策作为保障，已达到水资源循环利用的目的，提高水资源合理利用的目的，所以污水处理行业得到了政府政策的大力支持。

现在城镇化越发明显，居民人口增多，消费量增大，服务业等第三产业的出现，污水排放量以及污水处理量呈现日趋增长的趋势，污水处理产业前景光明。

第二章系统方案

2.1课题内容

本设计是基于PLC的钢厂废酸水酸碱中和处理控制系统，本设计以PLC为核心，与上位工控机组成控制系统。

对废酸水进行酸碱中和反应处理过程的监控，对相关数据及时处理。

本系统采用的计算机控制方式的等级是二级计算，我们采用了采用欧姆龙公司的最新型CPM2AH系列PLC来实现基础自动化，来实现各种各样的工作泵的启动和停止；

控制好石灰乳槽液位和PH值。

工业控制机作为控制级，实现对本系统组态、报警、监控、制表等任务。

我们采用了上位机和下位机监控软件。

其中，我们上位监控软件采用“组态王”软件（下文会具体介绍组态王）,“组态王”的任务就是显示废酸水处理系统监控界面显示、处理并且保存相关的数据、达成人机信息交流的目的。

控制系统平面图及工艺流程图通过上位机中人机界面惟妙惟肖的图形画面方式表达出来，动态实时参数值显示，会显示出水流量的变化、PH值的浮动，如果各泵出现突发事故，“组态王”会报警，电气及时运行状态也会通过显示界面显示出来。

下危机的任务就是对各种状态进行自动的调节，反馈信息给操作者。

2.2设计要求

2.2.1废酸水处理工艺

废水中和处理法是废水化学处理法很好的一种方法。

废水通过中和作用，中和作用释放大量热量也会杀死病菌，减少有害物质二次污染，中和作用的原理，就是废水中游离得的氢离子和废水中的氢氧根离子发生中和反应，生成水分子的过程，当然温度升高可以起到杀菌的作用，同时废水中的一些金属离子如钠离子铁离子铜离子会生成相对应的可溶性的盐，此时废水的污染也就得到了有效的缓解。

酸碱中和反应符合当量定律，通过酸碱中和反应的具体实践，对污水中的酸性和碱性废水利用起来，进行处理并回收，调节污水的酸碱性。

含氢离子废水和含氢氧根离子的废水是两种重要的工业废液。

一般而言，酸含量大于3～5%，碱含量大于1～3%的高浓度废水称为废酸液和废碱液，这类废液首先要考虑采用特殊的方法回收其中的酸和碱。

酸含量小于3～5%或碱含量小于1～3%的酸性废水与碱性废水，回收价值不大，常采用中和处理方法，使其pH值达到排放废水的标准。

我们通过降幅含酸性的废水和废料和生石灰进行中和反应来达到酸碱中和反应，处理有害物质，具体的工艺图如下：

图2.1工艺流程

2.2.2废酸水处理指标

酸碱中和过程通常呈现严重非线性和滞后性PH中和过程的滴定曲线如下图所示：

图2.2滴定曲线

控制目标：

中性的状态对我们人体的伤害是最小的，废水排放以此为基础，我们的目标值是PH值达到7到8，每升COD的数值控制在150毫克，达到国家污水综合排放二级标准后，进行污水排放。

因此我们中和反应第一阶段，PH值控制在5到6，第二阶段控制在7到8。

第三章控制系统方案

根据工艺要求，依据上文的计划我们采用两级级计算机控制方式，通过欧姆龙公司CPM2AH系列PLC可编程控制器实现基础自动化，传递各种各样的工作泵的启动停止和连锁控制信号；

通过对石灰乳槽的液位的控制，进一步对PH值进行观察。

工业控制机采用台湾研华的产品“组态王”作为监控级，完成对系统的组态、监控、报警、制表等功能。

下文我们将会对“组态王”作进一步的介绍。

（1）系统检测点配置如下：

4～20mA输入4点，继电器输入信号：

36点，继电器输出信号：

24点。

（2）监控级配置如下：

监控级配置一台工控机，组态王进行工作，监测系统的数据状态变化。

图2.3系统结构图

监控系统可以进行“手动”和“自动”操作，充分满足了工艺提出的功能要求，我们采取了“现场操作”以及“就地柜操作”来实现手动操作模式，可以进行任何时间任何地域有效监测，如果工艺参数，工控机会进行报警。

当处于自动状态时，本系统会按照原先设定的指令自动开停提升泵，由于泵可以顺序锁定，工作人员操作也可以减少失误，按照中和反应原理针对石灰水的量进行有效监控和投放,废水的PH值也可以维持稳定。

组态王作为上位监控软件，显示废酸水处理系统监控界面、处理石灰水和废水酸