基于组态软件的污水处理模拟系统的设计与开发

1、 毕业设计(论文开题报告(含文献综述、外文翻译 题目基于组态软件的污水处理模拟系统的设计与开发姓名学号专业班级所在学院指导教师(职称毕业设计(论文开题报告(包括选题的意义、可行性分析、研究的内容、研究方法、拟解决的关键问题、预期结果、研究进度计划等1. 选题的背景和意义随着经济的发展,人口的增加,生活水平的不断提高,世界范围的淡水资源的需求和消耗不断增多,相应的城市污水和工业废水的排放量也在不断增多。由于污水处理设施的滞后和非点源污染控制不够得力,使全球淡水资源正面临两大问题:水环境污染和水资源短缺。这在一些国家和地区,尤其是发展中国家和地区,愈益严重并有加剧的趋势1。1.1 选题的背景世界任

2、何国家的经济发展,都会推进社会进步、促进农业生产能力,使人民生活得到进一步改善,但是也随之带来不同程度的环境污染。污水也是造成环境污染的来源之一。中国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日程23。我国是一个严重缺水的国家,虽然我国年平均水资源总量为28000亿m3,位居世界第6,人均水资源量为2220m3,居于世界第110位,以及被联合国列为世界第十三个缺水国家之一。水资源的匮乏和水资源的污染,已经严重的影响了人民的日常生活,严重的影响了我国的经济建设和发展。特别是我国北方城市.4 水污染可以造成污染型和水质型缺水,进一步加剧水资源短缺的局面,并直接威胁

3、公众生命健康和生活质量,造成巨大的经济损失5。我国水污染控制的重点和难点是大量的中、小城镇产生的污水量5万m3/d的小型城市污水处理厂。其中大多是工业污水6。1.2 国内外研究现状近几年来,我国的污水处理工作有了前所未有的发展, 。据统计, 2003年全国已建污水处理厂约为612 座 7 。但与国外相比,我国污水处理自动化控制起步较晚,进入20世纪90年代以后污水处理厂才开始引入自动控制系统,但多是直接引进国外成套自控设备,国产自动控制系统在污水处理厂应用很少。近年来,国内外均有学者对污水处理自动控制工艺进行研究,以寻求更精确、更可靠的方法实施自动控制。采用传统控制理论建立的污水处理自动控制系

4、统在实际工程应用上存在出水水质波动较大等问题。污水处理自动控制系统中所采用的一些自动化检测设备、仪表的功能目前还很不完善,在实际检测中达不到预期效果、误差很大,因此依靠这些检测设备判断污水处理情况并实施自动控制,往往很难达到处理水质达标排放和节约能源的目的。污水处理自动控制有别于其他控制系统,它需要对大量阀门、泵、鼓风机和吸(刮泥机、曝气池和污泥消化池内的搅拌器等机械设备及沉淀池和消化池进、排泥量进行控制,因此污水处理厂需要自动控制的开关量多,它们常常要根据一定时间或逻辑顺序定时开/停,然而目前我国生产的阀门质量存在一些问题,使用寿命较短,如果从国外进口价格又很昂贵,一般污水处理厂很难承受,因

5、此制约我国污水处理自动控制发展的主要原因不是生产工艺问题而是设备问题8。1.3 发展趋势随着科技的发展和市场运作的成熟,智能控制特别适用于复杂的污水处理动态过程的控制,因此近年来智能控制在美国、欧洲、日本的给水处理、污水生物处理、污水的物理化学处理中都有典型的成功应用9。污水处理的自动控制系统要求能够实现“集中管理、分散控制”的监控模式,使得局部故障不影响主体正常运行,将风险分散,确保系统的可靠性。系统内部的配置和调整灵活,构建弹性化,可根椐不同工艺处理要求及用户需求进行优化。并具备很好的开放性、兼容性和扩展性,可应用不同品牌的软硬件进行整合,可无缝的把分期建设的系统融为一体10。2.研究的基

6、本内容基于组态王的污水处理控制系统设计与开发主要涉及两块内容,分为上位机和下位机两部分,上位机主要用来完成PLC的编程及人机界面,而下位机则主要用来完成PLC控制功能的实现,选择合适的风机外部电路制作。另外,上位机与下位机的设计工作是密切配合的,它们无论在通信中使用的变量,还是在控制中的对象都应该是一致的,所以要做好上下位机通讯的设计。在整个设计研究的过程中,要遵循以下设计原则:(1最大限度地满足被控制对象和用户的控制要求。(2在满足控制要求的前提下,力求控制系统简单,节约能源。(3保证控制系统安全、可靠,使用与维修方便。(4考虑发展和工艺的改进,在硬件配置时,留有一定的容量用于扩展。该风机控

7、制系统的设计中,具有以下的功能:(1采用工业标准设计,可靠性高。工业可编程序控制器(PLC是专为在工业环境下应用而设计的,在工控领域中占有主要的地位,具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。可编程序控制器及其有关设备,都按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩充其功能。(2可实现电脑远程监控,使整个系统更为人性化。利用组态王,设计好图形界面,构造数据库,建立动画连接后即可进行运行和调试。PLC作为下位机是外部设备,在开发过程中根据“设备配置向导”的提示完成连接过程。这样既保证了运行系统的高效率,也使系统能够达到很大的规模,最终做到人机界面与PLC 的完美结合。

8、2.1 基本框架2.1.1污水处理的工艺流程 图1.1污水处理工艺流程污水处理工艺采用活性污泥法工艺。活性污泥是微生物群体及它们所吸附的有机物质和无机物质的总称,它由好氧微生物为主体的绒粒组成,混杂着污水中的有机物和无机性悬浮物质及胶体物质,并在其表面上附聚着种种不同的原生动物等,具有降解污水中有机物的能力,显示出生物化学活性。活性污泥污水处理过程就是利用此生化活性去除污水中的污染物质。具体为:原生污水经过预处理和一级处理后,经初沉池出水进人调节池,在活性污泥的作用下,进行好氧和厌氧生物降解,将污水中的溶解和胶体状态的有机物分解并进行脱氮除磷反应。污水混合液进人初沉池进行固液分离,上层澄清水排

9、人调节池,下层污泥经初步浓缩后再通过板框压滤机脱水,形成泥饼外运,污泥池上清液和滤液回流至调节池继续处理。2.1.2 总框图污水处理系统采用西门子S7200系列PLC作为控制器,具有性能稳定,适应性好、抗干扰能力强等特点,组态王对系统进行实时监控,操作简单,人机界面友好,保证了系统的可靠运行。主要构图: 图1.2 主要构图2.1.3系统流程图 图1.3系统流程图2.2 研究的重点和难点组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件,它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境,使用灵活的组态方式,为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。并能同时支持各种硬件厂家的计

10、算机和I/O设备,与高可靠的工控计算机和网络系统结合,可向控制层和管理层提供软、硬件的全部接口,进行系统集成。用组态王进行人机界面制作时要注意以下难点:(1我们学习的知识仅限于书本,要做到工控现场的模拟,必须对工业控制现场有一定的了解。要考虑怎样最好的做到用抽象的图形画面来模拟实际的现场和相应的工控设备。(2现场设备的运行要用什么形式来表现,怎样让操作者输入控制设备的指令。(3实现远程控制时,由于中小型PLC的显示功能较差,在实际使用时,通常将个人计算机PC与PLC结合起来,PLC作为下位机用来完成输出控制,数据采集及状态判别等工作。PC作为上位机用来完成数据分析、处理、信息存储、状态显示、打

11、印输出等功能,两者优势互补且能充分利用PC强大的人机接口功能,丰富的软件资源和低廉的价格,组成高性能价格比的控制系统。2.3 拟解决的关键问题由于污水处理系统的界面是一个动态的画面,在进行界面设计时如何定义变量和管理,怎样建立动画连接是第一个需要解决的技术问题。只有把各个功能的方方面面考虑周全,并采取相应的措施才能达到优异的监控指标。而在总体这需要大量的知识,并在设计和制作过程中不断实验、反复调试,才能设计并制作出该控制系统。3.研究的方法及措施3.1 PLC控制系统的分析与设计 3.2基于组态王的监控系统设计本设计采用的组态王对现场画面进行监控,用户可以方便地构造适应自己需要的“数据采集系统

12、”,在任何需要的时候把生产现场的信息实时地传送到控制室,保证信息在全厂范围内的畅通。组态王的网络功能使企业的基层和其他部门建立起联系,现场操作人员和工厂管理人员都可以看到各种数据。管理人员不需要深入生产现场,就可以获得实时和历史数据,优化控制现场作业,提高生产率和产品质量。组态王与现场的I/O设备直接进行通讯。组态王中的画面有几个基本部分组成:反应池,机械,管道,开关。其中反应池的液位和PH值需在其中反映,并与PLC链接,其中的控制使用PID方式,需要进行很好的调节和设计的计算值的加入。4.预期研究成果(1利用组态王设计人机界面,建立动画连接,生动形象的进行模拟,力求与工业现场的过程相似。(2

13、用PLC进行编程,可实现系统的手动自动控制,启动、停止,清洗液的回收、过滤与补充、废屑的排除,以及设备安全报警等。(3PLC与上位机通讯成功,最终实现电脑远程监控。(4 通过友好的用户界面,用户可随意在有效的温度范围内设定任意参数值,同时实现PH值和位面,流量曲线的在线显示,通过动态的画面更新,可以实时、直观地观察到参数的变化,对于控制过程中的控制参数进行实时记录并存储,通过历史数据管理模块对数据信息进行分析,以更好地掌握污水处理的控制特性。5.研究工作进度计划第七学期第45 周:熟悉西门子S7-200CN的工作原理、熟悉组态王软件。第七学期第67 周:翻译外文文献。第七学期第89 周:完成文

14、献综述。第七学期第1011周:撰写开题报告。第七学期第1213周:整理开题材料,答辩以及相关的小结工作。第七学期第14周:分析系统,确定具体的设计思路,建立模型。第七学期第1517周:按照设计阶段流程进行PLC的编程,进行PID调节。第八学期第12周:进行PLC的编程,进行PID调节。第八学期第34周:选择合适的风机制作外部电路,形成毕业设计全部文件。第八学期第6周:成果验收。第八学期第712周:整理材料,答辩以及完成总结工作。浙江大学城市学院毕业论文开题报告毕业设计(论文文献综述(包括国内外现状、研究方向、进展情况、存在问题、参考依据等基于组态软件的污水处理模拟系统的设计与开发1. 国内外研

15、究现状国外发展情况:国外的一些发达国家,如英美日等过,由于这些国家经济发达,很早的实现看工业现代化,并且经济发展得很快,这就引发了环境问题特别是水污染问题,但也得到了这些国家的重视,投入大量的人力物力进行水处理的研究,在研究水处理新理论和工艺的同时,也重视污水处理自动控制系统的研究。由于控制技术、网络通信技术以及现场总线技术的飞速发展,国外的污水厂很早便实现了污水厂的网络控制,如DCS、FCS系统。同时国外较早的将SCADA 技术引入到给水排水工程中,并取得了良好的经济效益与社会效益8。国外同时注重水处理中的PLC的开发,相继研制出了一些智能、稳定、小巧的控制单元.。大量采用遥测、遥控设备;并

16、开始有效地利用社会信息资源,如电话线、移动电话网络、国际互联网、气象信息等12 。国内发展情况:解放初期由于工农业生产刚刚起步,当初的污水污染程度很低,且提倡利用污水进行农业灌溉,特别是北方缺水地区将污水灌溉利用作为实验进行推广,如著名的沈抚灌溉等,所以全国仅有几个城市建设了近十座污水处理厂(还包括19211926年间外国人兴建的3座污水处理厂,在处理工艺有的还是一级处理,处理的规模也很小,每天有几千立方米,最大的只有每天5万立方米左右,致使污水处理技术和管理水平处于较落后的状态。与国外相比,我国污水处理自动化控制起步较晚,七十年代开始采用热工仪表,实行集体巡检;八十年代应用分析仪表和DCS系

17、统;至九十年代,随着一大批利用国际贷款的大型污水处理厂的建成投产,我国污水处理控制系统的自动化水平有了很大提高。从国外引进污水厂的自动控制系统已广泛采用集散式计算机监控系统,应用了自动化程度较高的检测仪表,各种新工艺、新设备大量出现并得到应用。可以说我国污水处理自动化的现状是:手动和自动皆备,自制和引用并举。13通过对比,不难看出,整体上和国外相比,我国污水的自动控制系统仍然存在很大的差距,但是我国的应用前景却非常广泛、潜力很大。2.研究方向在污水处理中,通过组态王的人机界面与PLC的控制来联合处理各种状况,在设计中大量使用了组态王和PLC。2.1 PLCPLC发展至今,已有30余年的历史,随

18、着半导体技术、计算机技术和通信技术的发展,工业控制领域已有翻天复地的变化,PLC亦在不断的发展变化之中,PLC正朝着新的技术发展。向高性能、高速度、大容量发展大型PLC大多采用多CPU结构,不断向高性能、高速度和大容量方向发展14。发展的趋势有:1.向高速度、大容量方向发展为了提高PLC的处理能力,要求PLC具有更好的响应速度和更大的存储容量。2.向超大型、超小型两个方向发展当前中小型PLC比较多,为了适应市场的多种需要,今后PLC要向多品种方向发展,特别是向超大型和超小型两个方向发展。小型PLC由整体结构向小型模块化结构发展,使配置更加灵活.3.PLC加强联网通信能力加强PLC联网通信的能力

19、,是PLC技术进步的潮流。PLC的联网通信有两类:一类是PLC之间联网通信,各PLC生产厂家都有自己的专有联网手段;另一类是PLC与计算机之间的联网通信,一般PLC都有专用通信模块与计算机通信。为了加强联网通信能力,PLC生产厂家之间也在协商制订通用的通信标准,以构成更大的网络系统,PLC已成为集散控制系统(DCS不可缺少的重要组成部分。4.增强外部故障的检测与处理能力根据统计资料表明:在PLC控制系统的故障中,CPU占5%,I/O接口占15%,输入设备占45%,输出设备占30%,线路占5%。前二项共20%故障属于PLC的内部故障,它可通过PLC本身的软、硬件实现检测、处理;而其余80%的故障

20、属于PLC的外部故障。因此,PLC生产厂家都致力于研制、发展用于检测外部故障的专用智能模块,进一步提高系统的可靠性。5.编程语言多样化在PLC系统结构不断发展的同时,PLC的编程语言也越来越丰富,功能也不断提高。除了大多数PLC使用的梯形图语言外,为了适应各种控制要求,出现了面向顺序控制的步进编程语言、面向过程控制的流程图语言、与计算机兼容的高级语言(BASIC、C语言等等。多种编程语言的并存、互补与发展是PLC进步的一种趋势。2.2 组态王国外组态软件,诞生于20世纪80年代初期,至今组态软件已有20多年的发展历史。组态软件作为应用软件,在国外随着PC机的普及而不断发展。80年代的组态软件大

21、都运行在DOS环境下图形功能很弱,实时性较强。90年代以后,随着微软Windows系统的出现,Wonderware公司最早开发了支持Windows下运行的工控组态软件,并在短时间内成为最大的自动化软件公司。近几年,国外著名硬件或系统厂商亦推出了组态软件产品,如西门子公司的WinCC等。这些组态软件,过去仅为其本身硬件配套,目前通过大力加强对其他硬件产品的驱动支持和调整软件内部的各种功能,从而发展成为专业化的通用组态软件。硬件厂商的组态软件产品目前在中国市场占有的份额也不容忽视,它们不但在对本公司硬件产品的集成配套方面具有优势,而且正在打入与其他厂家硬件产品集成的市场。国内组态软件的发展主要经历

22、了3个阶段,国内目前知名的组态软件公司大都从90年代中后期开始起步,经历了艰苦创业的过程,从1人或几个人开始,参照国外组态软件开发,具有较浓的模仿色彩;2000年到2005年是国内组态软件快速发展阶段,也造就了一批行业知名的组态软件公司,如MCGS、组态王和力控; 06年以后国内涌现出一批新的组态软件公司,一些高校、研究所、个人也积极地搞组态软件产品,但都没有形成规模15。3.进展情况PLC系统在模块上的技术发展有:处理器模块配备大容量内存,为满足实时控制的要求而优化设计,除了一般的I/O扫描和控制、远程数据交换外,支持大型的集成控制、通讯、并行运算、处理器独立后台程序和处理器输入中断等功能。

23、信息协处理器模块读取主处理器的数据表和状态文件,或通过高级语言程序将数据写入主处理器,程序可以在实时多任务环境下以及独立于PLC处理器的方法,单独在协处理器中运行。网络适配模块在现场总线与处理器之间提供通讯接口,以便PLC处理器和I/O模块进行远程的数据交换。工业现场的应用环境要求PLC具有很高的可靠性,而可靠性是靠电磁兼容特性(EMC和容错技术来保证的。PLC要经过严格的电磁兼容检测,如辐射敏感度检测、谐波/电压波动/电压骤降检测、静电/快速脉冲/雷击检测、电磁干扰检测等。EMC保证了设备在本质上的抗干扰特性。但是,要保证控制设备不出故障是不可能的。因此,采用容错设计的系统对要求不能停机、不

24、能失控的高可靠系统是十分重要的。4.存在问题在整个污水处理系统的设计中,各个方面都会出现种种的问题,其中我认为最有可能的有以下几个方面:由于污水处理有很多的环节,在组态王的设计中,要考虑的方面有很多,参数的集合和运算。因为没有什么设计经验所以在设计的途中可能会范盲目等错误。在组态王和PLC的通信过程中,链接和数据的传输是其中的重重之重。会比较复杂并受仪器影响。在仪表和开关,处理系统的整体的设计上可能会出现杂乱无章的情况。在设计中,需要使用的软件的操作方法已经有些遗忘,具体实施时会出现难以操作的情况。在PID 的参数选择上没有先例,多重控制会造成系统的不稳定。链接PLC和组态王可能由于程序的错误

25、带来问题。浙江大学城市学院毕业论文参考文献参考文献(含开题报告和文献综述1 王宝贞,等. 水污染控制工程. 北京:高等教育出版社,19912 P.ierre Najilis. Forward. Ibid,1999. 783 P.iet Odendaal. Water Quality Management in Developing Countries. New Wo rld Water,1999. 9114张自杰. 环境工程手册水污染防治卷.高等教育出版社.19965 刘昌明曹英杰我国水污染状况及其对人类健康的影响与主要对策科学对社会的影响2009年第2期6 王兰凤谈我国城市污水处理发展趋势黑

26、龙江科技信息2009年第28期7 余杰田宁宁王凯军任远中国城市污水处理厂污泥处理处置问题探讨分析环境工程学报2007年第1期8 孙增忻.智能控制理论与技术M.北京:清华大学出版社,1997.9 李树伟.有关污水处理场微机自动调控的一些看法J.石油化工环境保护,1994,10 李士勇.模糊控制神经控制和智能控制论M.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1996.11 雷乐成.水处理新技术及工程设计M.北京化学工业出版社.200112 刘光文.进口设备、国产设备常用电气及电气标准.电子科技大学出版社.199413 陶炳坤,贾辉然,张少华.基于可编程控制器的工业污水处理自动控制系统设计.河北科技大学电气信

27、息学院.200714 廖常初PLC的发展趋势电气时代2003年12期.15 马波自动化组态软件的发展自动化博览2008年第3期毕业设计(论文译文及原稿译文题目自动监测及工业污水处理控制系统原稿题目Automatic Monitoring and Control System of Industrial Sewage Treatment原稿出处Power and Energy Engineering Conference, 2009. APPEEC 2009. Asia-Pacific自动监测及工业污水处理控制系统Weixuan李大学机械与电子工程武汉理工大学武汉,中国jdchYuzhu Sun

28、大学机械与电子工程武汉理工大学武汉,中国lovely-pig抽象的由于能量的限制,人类应该节约资源,即使再利用的资源。从严肃的角度看水资源污染,以及日益减弱可用的水,污水处理成为现在需研究重要的问题。在本文中,考虑到工业废水水的处理程序,利用可编程控制器,MCGS组态软件以及PROFIBUS总线,以便进行监测和控制污水处理。关键词:技术过程自动控制,可编程控制器,现场总线,MCGS软件1 简介随着现代科学的迅猛发展,所有的国家都在世界各地发展工业生产。在同一时间,水资源被破坏越来越严重。随着改善人民的生活质量,人更多的关注环境的保护,尤其是工业废水处理已成为一个非常重要的研究课题。目前,在我国

29、,保护水资源和污水处理也并非十全十美够了,虽然已经出现了一系列的法律和标准,以保护资源,污染水源必须加以处理,从根本改善水质。早期的污水处理技术主要采用现场检测和调试的技术人员。由于污水治疗是复杂的,而需要实时项指标检测多样,复杂的例子,在出水pH值,进水流量,溶解氧含量的,等1曝气池,如果所有指标的实时检测一个接一个,这将花费太多人力和物力,操作成本高,经济效益差,结果和过程不理想。因此,引入计算机监控污水处理使其能够节省资源,提高了安全性,可靠性和治疗效果,具有广阔的发展前景。在这方面,外国国家制定了较为完善的制度,相对而言,发展国内废水处理技术相对比较落后。因此,许多大型污水处理厂采用外

30、部系统一体,但考虑到过于昂贵高,开发的自动监测技术生活污水处理系统正在成为优先考虑的。在本文中,研究过程监控系统工业废水,采用计算机控制技术和多层次的网络结构来控制整个过程污水处理无人值班2的人。2污水处理工艺流程有关污水处理过程中,初级处理和二级处理采用传统的物理化学和生化过程,例如,沉淀,曝气等等。但对于加工基地的具体选择具体需要。三级处理,可避免在富营养化在封闭的水域积累,并符合水质标准再利用的污水。更进一步,先进的治疗一般可以使废水回收再利用。但工业废水,主要采用二级处理,并在这一进程的重要步骤如下:格栅为清淤,初步沉淀池,锯齿罐,二次沉淀池,。 图1.废水处理工艺流程通过格栅移除如泡

31、沫,塑料等较大悬浮物,然后污染自动;曝气池处理废水的研究活性污泥法,该方法可提供条件,以满足氧好氧微生物所需要的,以及污水和活性污泥充分混合接触。3自动化控制系统A为控制系统的设计原理为了查明的污水水质,并测量处理系统的影响,规定了很多的水质量指标,如:生化需氧量(生化需氧量,化学需氧量(化学需氧量,TOD的(总需氧量,浊度, PH值,温度等。因此,需要标准衡量这些指标,例如,水温,PH值,生化需氧量学需氧量,TOD的,SS(悬浮物等。然后,工作人员通过比较可以控制所有开关运行状态,相关的测量值和假设值。因为这系统不仅需要控制的过程,也使检测方便,显示器应设置在现场在控制中心的区别。在不同的站

32、点,数据应提交由现场总线网络。虽然无线传感器网络技术,大大降低了数电缆和环保要求,但较先进的技术更加昂贵现在不能使用广泛3。在本文中,选择相对传统的测量方法,研究污水处理系统,从提高控制水平的立场和促进员工为客户服务。B模块的控制系统其中有被检测,以及阀门,开关信号,电机和水泵等,被控制,在每一个过程考虑到每个模块,制定自己的控制流程和实现方法,根据各自技术和性能要求。例如,在网格沉沙池,设置参数根据加工厂水量。当电网前后液位差大于或等于设定的参数,网格可以实施连锁启动和自动停止。作为一个结果,超声波液位计应设置前后网格,然后工作人员可以控制启动和停止了网格PLC中。 图2.电网控制系统在初步

33、沉淀池模块,安装在进水管道电磁流量计来测量进水流量,并显示在显示器的价值。据对技术的要求,设置液位值取水泵站预处理,然后进一步控制所有取水泵站, 为了运行状态,所有水泵运行保持相对平衡的时间。安装PH计测量的PH值瞬间水来中,以应对未来在waterquality是否满足工艺要求,如果没有,然后发出警告信号在同一时间,靠近插图门。安装氧化还原电位(ORP在线测定仪,溶解氧(DO在线测定仪,并污泥浓度监测锯齿状坦克。检测到的ORP的决定和DO值的数量和鼓风机曝气强度,这样可以节省资源。当污泥密度相对较高,及时,系统将减少在二次沉淀池回流污泥量,和污泥排放量增加,当密度为低,在一定程度上会增加回流污

34、泥量。设置一个在二次沉淀池泥米,它可以测量泥上线水平。当值是在偏高,可以调整泥浆吸盘,刮板,排泥自动泵等,以避免沉积物污泥破坏以及堆放,排放太多剩余污泥。最后,在最后的消化池,安装一个PH计,COD在线测定仪,污泥浓度监测。在与此同时,显示这些数据,使工作人员能够采取的水质量在任何时间控制,然后确定是否没有目标的出水标准。C整个硬件系统PLC是一种新型工业控制装置,它可以适应小批量的生产品种,并开发非常快。由于其一般和灵活的控制性能,它是适用于所有的工业领域自动化广泛,其可靠性,适应多种工业环境,简单,方便经营业绩。由于数字电子类电脑操作系统,它是专为工业特殊环境的应用。可编程控制器采用可编程

35、内存来存储和执行布尔的订单计算,顺序控制,定时,计数,算术操作等,并控制各种设备和生产过程中虽然数字或模拟输入和输出接口4。因此,选择的S7 - 300系列PLC作为主的较低的电脑。PLC的职能主要指开关的逻辑,顺序控制,模拟控制,信号链,通讯。它可以作为一个较低的电脑,它可以通信与PC或PLC具有相同的水平或上水平,以控制和完整的信息管理整个生产过程。图3.控制系统硬件框图 PLC的主站可连接上电脑,然后,可显示图形,分析趋势,管理数据,诊断故障,控制报警等,具有高层次的语言编程。此外PLC与工控机可以构成一个强大的开放分布式控制系统。这里的IPC工业计算机选择研华610.D选择控制方法污水

36、处理是一个多变量,非线性,时变,随机的,复杂的过程,和传统控制方法难以实现实时监控和检测。近年来,污水处理一般采用智能控制,模糊控制,主要的结论,神经网络,专家控制,等等。在本文中,选择控制方法是对专家系统的智能控制。根据不同的经营特色的模块,而不同阶段有不同的特点,可以使用不同的控制方法,从而达到最好的效果。完成整个控制和污水处理过程的预测在专家的知识,通过智能计算机计划系统5, 完成整个控制和污水处理过程的预测。E现场总线由于相对分散的功能模块,开发了现场总线技术,这是一个先进现场工业技术,真正实现分布式控制和集中管理。鉴于有必要为视图系统,实时性,可靠性,稳定性和相对负荷.在故障,交通负

37、荷有较高要求,因此选择作为PROFIBUS现场总线通信网络PLC与工控机,它使用的传输的RS - 485技术最频繁6。4软件设计系统这上位计算机软件监控系统的使用MCGS的,这是一种基于组态软件系统Windows平台,用于构建和生成上计算机系统将迅速7。MCGS组态软件提供了一个完整的项目与开发平台,为用户解决工程问题的机会,并能完成的功能,例如,现场数据采集,实时和历史数据加工,预警,安全机制,过程控制,动画显示,趋势曲线和报表输出,以及企业监控网络等。此外,它是操作方便,具有良好的知名度,高可靠性,高性能等突出特点,所以很适合污水处理。在这个系统中,主要功能设计如下:进行配置的PLC控制策

38、略处理模块,可以采取工作人员到便利改变运行状态和系统参数的时间;显示液位值,运行时间,PH值,氧化还原电位测量,溶解氧测量,泥浆密度等动态,实时,以及运行状态和每一个设备的工作方法;显示屏幕,用灯光和声音报警8,提供选择的工作作风,如自动和手动操作接口;查询历史数据; Intranet连接。 5结束语对污水处理工艺的基础上,鉴于其控制要求,建立了基本的控制系统结合PLC与工控机的工业计算机。通过检测液位,泥浆密度,OD值,ORP值和其他信号,控制运行状态和运行时间的升降机泵,阀,风机,排泥设备,格栅为清淤等,为了保证水的质量标准以满足需求。同时,使用基于MCGS组态软件开发实时监控系统自动或手

39、动操作,这样才能有保存数据,检测,报警,查询历史数据和其他充满人性化功能。Automatic Monitoring and Control System of Industrial Sewage TreatmentWeixuan LiSchool of Mechanical and Electronic EngineeringWuhan University of TechnologyWuhan, ChinajdchYuzhu SunSchool of Mechanical and Electronic EngineeringWuhan University of TechnologyWuha

40、n, Chinalovely-pigAbstractDue to limitation of the energy, human should save resources, even reuse the resources. In view of the serious pollution of water resources, as well as the increasing reduction of available water, sewage treatment becomes important issue to be studied nowadays. In this pape

41、r, considering industrial waste water processing procedures, utilize PLC, MCGS software as well as PROFIBUS bus in order to carry out the monitoring and control of sewage treatment.Keywords-Technological process; Automatic control; PLC; Field Bus; MCGS softwareI. INTRODUCTIONWith the rapid developme

42、nt of modern science and technology, all the countries throughout the world are developing industrial production. At the same time, water resources are damaged more and more seriously. With the improvement in the quality of peoples lives, human gradually pay more attention on environmental protectio

43、n, especially industrial wastewater treatment has become a very important research issue. At present, in our country, the protection of water resources and sewage treatment are also not perfect enough, although there have been a series of laws and standards to protect resources, the contaminated wat

44、er sources must be processed in order to improve the quality of water fundamentally.Early sewage treatment technology mainly adopts on-site detection and debugging by technicians. Because the sewage treatment is complex, and the item indicators needing real-time detection are various and complicated

45、, for examples, the effluent PH value, influent flow, dissolved oxygen content in the aeration pool, and so on 1, if detect all indicators real time one by one, it will cost too much labor and material, operation cost is high, economic benefit is poor, and the result of process is not ideal. As a re

46、sult, computer monitoring is introduced to the sewage treatment gradually, so that it saves resources, improves security, reliability and treatment results greatly, and has a wide development prospect. In this aspect, foreign countries have developed a relatively perfect system, comparatively speaki

47、ng, development of the domestic wastewater treatment technologycompares relatively backward. Therefore many of the large treatment plants adopt a foreign system integrally, but considering the expensive is too high, the development of auto-monitoring technology for domestic sewage treatment system i

48、s becoming a matter of priority.In this paper, study the process of monitoring system by industrial wastewater, using computer control technology and multi-level network structure to control the whole process of wastewater treatment without man on duty 2.II. TECHNOLOGICAL PROCESS OF SEWAGE TREATMENT

49、Related to wastewater treatment process, primary treatment and secondary treatment adopt traditional physical-chemical and biochemical processes, such as, sedimentation, aeration and so on. But the specific selections for process base on specific needs. Tertiary treatment can avoid eutrophication in

50、 closed water area, and meet water quality standards of reutilization of the sewage. Further more, advanced treatment generally can make wastewater recycle. But industrial wastewater, mainly adopt secondary treatment, and the important steps in this process are as follows: grille for desilting, the

51、initial sedimentation tanks, serration tanks, secondary sedimentation tanks, digestion pool. Figure 1. Technological process of wastewater treatmentRemove larger suspended solids such as, foam, plastics, branches and so on through grille, and then fish pollution automatically; the aeration tanks tre

52、at wastewater using activated sludge, for this method can provide a stay to meet the oxygen content needed by aerobic microbes, as well as mixed conditions for sewage and activated sludge contacting sufficiently.III. AUTOMATIC CONTROL SYSTEMA. Principle for Control Systems DesignIn order to identify

53、 the wastewater quality, and measure the effect of treatment system, prescribe a lot of water quality indicators, such as: BOD (biochemical oxygen demand, COD (chemical oxygen demand, TOD (total oxygen demand, turbidity, PH value, temperature and so on. Hence need to measure these indicators for ins

54、tance, water temperature, PH value, BOD, COD, TOD, SS (suspended substance and so on. Then staff can control all switches running state, by comparing the relevant measured values and assumed values. Because this system needs not only to control the process, but also to makeconvenience for detecting,

55、 displays should be set at the scene and in the control centre respectively. At different sites, data should be transmitted by field bus networks. Although the wireless sensor network technology has greatly reduced the number of cables and the environmental requirements, the relatively more advanced

56、 technology is more expensive, and nowadays can not be used widely 3. In this paper, choosing relatively traditional methods of measurement, study sewage treatment system from the standpoints of improving control level and facilitating the staff operating.B. Modules of Control SystemThere are signal

57、s to be detected, as well as valves, switches, motors and pumps, and so on, to be controlled, in each process. Considering every module, formulate their own control processes and realization method according to respective technology and performance requirements.For example, in the basin of grid for

58、desilting, set the parameters according to the water volume of processing plant. When the liquid level difference between before and after grids is greater than or equal to the set parameter, the grid can implement chain startup and stop automatically. As a result, the ultrasonic liquid-level meter should be set before and