基于plc的污水处理控制系统设计毕业论文(毕业论文).docx

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毕业设计（论文）

题 目 基于PLC的污水处理控制系统设计

武汉理工大学本科生毕业设计（论文）任务书

设计（论文）题目:

基于PLC的污水处理控制系统设计

设计（论文）主要内容：

1.查阅与本课题相关的国内外文献，掌握相关技术的发展动态。

2.熟悉PLC原理及其应用、传感检测技术。

3.掌握PLC编程方法、系统硬件集成技术。

4.熟悉AutoCAD绘图技术。

要求完成的主要任务:

1.按照时间安排及时完成外文翻译工作，英文文献不少于20000字符。

2.对城市污水处理做详细的需求分析，掌握污水处理工艺，提出污水处理系统的总体方案。

3.设计污水处理系统的输入检测环节，进行PLC设备选型及其扩展。

4.设计控制系统操作与显示接口。

5.根据污水处理工艺过程，完成控制系统控制流程设计，并利用PLC编程软件实现，要求手动与自动控制。

6.完成污水处理系统的电气硬件电路的绘制，图纸规范，并不少于三张。

7.根据武汉理工大学毕业设计工作管理办法，完成论文的撰写工作，制作演示PPT，做好答辩准备工作。

必读参考资料：

1.程玉华.西门子S7-200工程应用实例分析.北京：

电子工业出版社.2008（01）

2.张运刚,宋小春,郭武强.从入门到精通-西门子S7-200PLC技术与应用.北京：

人民邮电出版社.2007（06）

指导教师签名 杨胤铎 系主任签名院长签名（章）

武汉理工大学本科生毕业设计（论文）开题报告

1、目的及意义（含国内外的研究现状分析）

长期以来,在我国城市建设快速发展的过程中，由于对环境保护基础设施建设重视不够、投入不足，污水直接排入城市水系及相关流域,造成江河湖泊水质和地下水污染,城市水环境污染问题日益突出，污水净化就成为改善城镇居民生活环境、提高人民健康水平的主要手段之一。

为保证污水处理工艺可靠、顺利实施，自动控制系统的设计及控制技术的运用要以可靠性为基础，综合考虑控制技术先进性、可扩展性，同时兼顾降低系统造价。

在污水处理控制系统中，除了存在分布区域广、设备分散、控制点多及控制信息复杂等要求外，同时具有控制输入和输出以开关量参数居多，模拟量参数少的特点，而这些都是PLC控制系统的优势所在。

原有的污水处理厂其控制部分采用传统的继电器控制，控制线路复杂，继电器多，长时间运行后，线路老化，频繁出现控制故障。

而PLC控制器以其技术成熟、通用性好、可靠性高、安装灵活、扩展方便、性能价格比高等一系列优点，在工业控制中得到了越来越广泛的应用，在污水处理中采用PLC控制系统改造后，提高了自动控制的可靠性,不仅减轻了工人的劳动强度,而且提高了污水处理厂的运行效率和运行效益,实现了污水厂生产管理的科学性。

国外的一些发达国家，如美国、日本、西欧等国，由于这些国家经济发达，并较早的实现了工业现代化。

这些国家经济发展较早而且较快，环境问题特别是水资源污染的严重性也较早的体现出来，同时也得到了这些国家政府的重视，投入了大量的人力、物力进行水处理的研究。

这些国家在研究水处理新理论和工艺的同时，也重视污水处理自控系统的研究。

这些国家先后投资研究高效型、智能型、集约型污水处理设备和自动化控制仪表。

一些发达国家经过几十年的努力，污水处理率已经达到80%-90%，成功的解决了来自于城市和工业的水污染问题。

同时一些国家开始重视污水的回收利用。

其特点有：

大量采用在线监测的水质分析仪表，对全厂的水质实时监测并有上位机记录下来，提高了测量精度；生产过程中不同程度的采用了智能控制，可以根据水质和水源的变化自动的调整相应的控制方式；大量采用遥测、遥控设备，并有效地利用社会资源，如电话网络、移动电话网络、国际互联网、气象信息等。

目前,国产化污水处理设备具有品种不全,结构不合理,技术水平比较低,产品质量不稳定的特点。

我国自主生产的设备在很大程度上是依托国外相关设备的构造,再经过自我消化、研发和生产实践,逐步填补国内空白并在此基础上不断发展壮大。

不过,我国污水处理设备会在相当长的时间内落后于其他国家,还有许多空白,很多设备还停留在仿制的水平上,对于其理论研究尚显不足。

因而,国产化设备将会在未来相当长时间内在技术水平上处于劣势,特别是先进设备的技术保密与知识产权保护意识的加强,其竞争力将在未来市场中不断接受考验。

2、基本内容和技术方案

基本内容：

掌握多种污水处理工艺，并确定其中一种处理工艺，提出污水处理方案；设计污水处理系统的输入检测环节，进行PLC设备选型及其扩展；设计控制系统操作与显示接口；设计系统控制流程，并利用PLC编程软件实现，要求手动与自动控制；绘制污水处理系统的电气硬件电路。

技术方案：

本设计采用氧化沟处理工艺，主要包括：

进水系统、除砂系统、氧化沟系统、沉淀系统和污泥脱水系统。

其工艺流程图如下图1所示。

清污机 细格栅、清污机

转碟曝气机

污水

潜水泵 粗格栅 沉砂池 氧化沟反应池

分离机



潜水搅拌机

排泥灌

污泥回流泵

离心式脱水机

刮泥机

沉淀池

清水排出

污泥脱水

图1污水工艺流程图

如上图所示，污水由进水系统中的进水管道和潜水泵通过粗格栅和清污机进行初步排除大块杂质物体。

在除砂系统中细格栅和清污机进一步净化污水中的细小颗粒物体，将污水中的细小沙粒滤除，并由分离机对沉砂池中的沙粒进

行排除后进入氧化沟反应池。

在该氧化沟系统中进行生化处理，分解污水中的有害物质，此环节用到一些化学药剂来加强处理效果。

同时在该系统中设置有溶解氧仪超声波检测器，通过它对污水中的含氧量进行检测，根据其反馈到PLC的值来控制曝气机变频器的运行，改变污水中溶解氧的含量。

潜水搅拌机的作用是推进水流，使氧化沟的污水和活性污泥处于剧烈搅拌充分混合接触，使生化反应更加充分，以最大程度地分解污水中的有害成分。

污泥回流泵根据污泥回流泵房内由液位传感器检测到液位，进行运行或停止，将剩余的污泥及使用过的污泥进行处理。

经处理的污水进入沉淀池中，在刮泥机的作用下进行物理沉淀。

污水经沉淀池处理最后到达脱水环节，离心式脱水机作用下进行脱水处理后排出清水。

3、进度安排

第1-2周及时完成外文翻译工作，英文文献不少于20000字符；

第3周对城市污水处理做详细的需求分析，掌握污水处理工艺，提出污水处理系统的总体方案；

第4-5周学习PLC指令的编程，进行PLC设备选型及其扩展，并包括水泵、电机等型号的选定；

第6-7周设计污水处理系统的输入检测环节，根据污水处理工艺过程，完成控制系统控制流程设计；

第8-9周根据系统控制流程及相关工艺，绘制程序流程图，编写程序，利用PLC编程软件STEP7-Micro/WIN，得出梯形图程序，要求手动与自动控制；

第10-11周设计控制系统操作与显示接口，利用MCGS软件设计界面；第12-13周绘制污水处理系统的电气硬件电路，图纸规范，并不少于三张；第14-15周根据武汉理工大学毕业设计工作管理办法，完成论文的撰写工

作，制作演示PPT，做好答辩准备工作。

4、指导教师意见

指导教师签名：

年 月 日

武汉理工大学毕业设计（论文）

目录

摘要 I

Abstract II

绪论 1

1系统总体方案设计 4

1.1系统主要组成部分 4

1.2系统工作原理 5

2系统硬件设计 7

2.1PLC的I/O配置 7

2.1.1数字量输入输出部分 7

2.1.2模拟量输入输出部分 8

2.2设备和器件的选型 9

2.3硬件电路 12

2.3.1主电路 13

2.3.2PLC及扩展 13

2.3.3PLC输入回路 14

2.3.4PLC输出回路 14

3系统软件设计 16

3.1系统控制信号 16

3.1.1输入信号 16

3.1.2输出信号 17

3.2系统总体控制 17

3.3系统手动控制 17

3.4系统自动控制 18

3.4.1粗格栅系统 19

3.4.2细格栅系统 20

3.4.3潜水泵系统 21

3.4.4曝气系统 22

3.4.5污泥回流系统 23

3.4.6污泥脱水系统 25

3.5软元件的定义 26

3.6PLC梯形图程序 28

3.7PLC和变频器通讯 29

4系统的MCGS组态 31

4.1软件简介 31

4.2系统组态界面设计 32

4.3MCGS与PLC设备的连接控制 34

结束语 37

致谢 38

参考文献 39

附录污水处理硬件连线图 40

摘要

世界任何国家的经济发展，都会推进社会进步、促进工农业生产能力，使人民生活得到进一步改善，但是也随之带来不同程序的环境污染。

污水也是造成环境污染的来源之一。

这个污染源的出现引起了世界各国政府的关注，治理水污染环境的课题被列入世界环保组织的工作日程。

本文详细介绍了一种基于PLC的污水处理控制系统。

本系统采用的是氧化沟法污水处理工艺，氧化沟法是活性污泥法的一种变形，属于低负荷、延时曝气活性污泥法。

文章首先介绍了本课题的目的和意义及国内外污水处理自控系统的发展状况，污水处理控制系统的工艺及相关流程，控制系统的总体方案设计，系统硬件结构及设计、工作原理以及系统软件PLC梯形图程序编写，来说明PLC在污水处理过程中的应用。

先根据污水处理工艺要求设计了设备的电气控制与自动控制线路，主要包括设备的启停、状态信号、故障信号、信号采集等，最后按照工艺要求设计PLC控制系统，其中包括PLC的选型、系统资源配置以及PLC程序的编写。

最后，本次设计还利用MCGS组态软件，设计了一个反映污水处理工艺流程的显示系统。

关键词：

污水处理 氧化沟法 PLC

II

Abstract

Economicdevelopmentofanycountryintheworld,willpromotesocialprogress

andtopromoteindustrial andagricultural production capacity andfurtherimprovepeople's lives,butalsowillbringadifferent program ofenvironmental pollution.Sewagealsocontributedtooneofthesourcesofenvironmentalpollution.Attractedtheattention ofthe governments ofthe world's pollution sources, water pollutionenvironmentaltopicstobeincludedintheworkscheduleoftheWorldEnvironmentalOrganization.

Thisthesis describes a