废水处理控制系统开题报告改后

1、中 北 大 学 信 息 商 务 学 院毕业设计开题报告学 生 姓 名：学 号：学 院、系：信息商务学院、信息与通信工程系专 业：电气工程及其自动化设 计 题 目：某电镀厂废水处理电气控制系统设计指导教师:毕 业 设 计开 题 报 告1结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述一、课题的研究背景及研究意义目前，我国大多数污水处理控制系统自动化水平不高、安全性低、管理不当，效率普遍低于世界标准。污水处理系统中的曝气过程控制、数据通讯和监控管理是急需解决的主要问题1。中国污水处理自控系统相对落后，污水处理成本居高不下，污水厂排放的处理过的污水的水质不稳定，所

2、以如何建立有效的自控系统，优化运行效果，减少运行费用，具有重要意义。生产废水及生活废水的循环利用，是节约用水和减少水资源开采的有效途径，既可利国利民，又是减少生产成本的重要举措2。同时为了响应实现工业废水零排放，努力建设节约型企业的号召，污水处理工程改造项目很必要。随着工业自动化的普及与发展，要求有先进、稳定、可靠的监控设备加入到控制系统中，以完成数据的采集以及设备的安全进行。作为当今工厂企业重要的自动化控制设备之一，可编程控制器（PLC）已经被广泛的用于现代工业控制系统中，尤其适用与逻辑、顺序过程控制。它正随着计算机、通讯、网络等技术的进步全面迅速发展3。在处理电镀厂废水的系统控制方面，PL

3、C起着一个重要的作用。本设计中优先选用组态王，它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4。在自动控制系统的设计中，PLC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

4、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。利用组态软件，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。5PLC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。本设计使我更加深刻认识了PLC和组态软件，并且使我更加灵活的使用组态软件。对我以后的工作和生活都有很大的帮助。二、国内外发展状况1.国外发展状况：国外的一些发达国家，由于这些国家经济发达，很早的实现了工业现代化，并且经济发展得很快，这就引发了环境问题特

5、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。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，一些发达国家经过多年的努力，污水处理率已经达到80%90%，成功地解决了来自城市和工业的点源污染问题。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。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，如AB

6、公司的SLC系列、Siemens的S7系列、Schneider的TSX Quantum系列。2.国内发展状况：现代污水处理采用计算机控制日益普遍。欧美国家一些城市污水处理厂已经用计算机进行数据记录和运行过程控制，甚至实现全自动化无人值守控制模式。现在许多美国大中型水厂均由一套集散型的自动控制系统进行控制。在厂区范围内设有若干台现场计算机，对整个水处理过程实行多环路控制，其中包括沉淀、过滤及反冲洗、臭氧处理、化学药剂投放、泵房等。设在中心控制室内的计算机主机从各个现场计算机中收集数据，并提供图表显示、曲线、各个设备动作记录、设备故障报警等。在自动控制系统发生故障时，每一个自动控制过程都可切换成手

7、动控制9。与国外相比，我国污水处理自动化控制起步较晚，进入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中应用很少。就目前来看，我国污水处理厂自控系统的现状是手动与自动皆备，自制和引进并举10。大体可分成三个档次:（1）手动操作:采用常规分散仪表对污水处理过程中的液位、流量、温度、浊度、pH值等性能指标进行离线或在线采集，根据数据得出控制要求，操作员在现场控制主要设备，如阀门的开、闭，电机的启、停，鼓风量的调节等等。这种控制方式下，完全由工人在现场操作，工艺参数得不到可靠保证，污水处理后出水质量难以保证，稳定性差，工人操作劳动强度大，主

8、要设备和装置不能工作在最佳状态。这种控制方式由于投资少，主要在一些小型污水处理场合应用。（2）半自动控制:通过数据采集器等手段采集局部过程量送入控制室，一般在控制室设有工艺模拟显示屏或上位机，在模拟屏或上位机上显示液位、流量、温度、浊度、pH值、污泥浓度等过程参数和电机、阀门运行状态，对生产过程进行监控，上位机操作人员可以在模拟屏或操作台上遥控部分设备的启、停，而某些设备控制就需要联系现场操作人员，由现场操作人员手工控制，生产中的数据需要人工记录。这种控制方式，需要人工的频繁介入，中间存在人为联络的延迟，使出水质量会有较大的波动，工人的劳动强度也较大，国内中小型污水处理厂较多采用。（3）全自动

9、控制:采用计算机控制技术与多层次的网络结构对污水处理的全程生产工序进行无人值守全自动控制。生产过程控制中的各种信号通过相应的变送器送入下位机，一般下位机采用可靠的PLC作为控制单元，运行先进的控制算法，实现现场设备的实时控制。作为上位机的工业控制计算机采用TCP/IP协议和标准数据库，挂在以太网上，实现信息的集成管理和远程控制。上、下位机之间通过网络传送采集参数和远程控制参数11。这种控制方式是自控技术的发展方向，国外国内的大型污水处理厂都在使用。所以本设计主要采用PLC与设置在中控室的工控机通过基于TCP/IP协议的工业以太网进行通讯，组成了一个混合型工业控制系统，不但发挥了不同设备各自的优

10、势、缩短了工程时间、降低了人力物力消耗，而且可方便的与调度中心的BA相连，实现了调度中心管控一体化。从而达到降低工业污水处理成本、改善环境、建立可持续发展社会和和谐社会、保持我国经济高速发展的目标12。参考文献：1 程瑞丰.混氰型电镀废水处理工艺的研究.学士学位论文.武汉.武汉理工学.20072李金城.PLC在城市污水处理中的应用J 自动化与控制 2005（1）:1543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(2):254 王兰凤.谈我国城市污水处理发展趋势.黑龙江科技信息2009(28):235 都志民,明立雪.PLC在污水处理过程中的应用M

11、.济南：山东出版社,20066 黄维菊.污水处理工程设计M.北京：国防工业出版社,2008. 577 杨帆.基于PLC的污水处理控制系统 J. 武汉化工学院电气信息学院,2004（1）:47508 高钦和.可编程控制器应用与设计实例M.北京：人民邮电出版社,20049 何庆泉.PLC控制系统在污水处理中的应用M.深圳：化学工业出版社,200310 吴中俊，黄永红.可编程控制器原理及应用M.北京：机械工业出版社,200411 孙宗文PLC在CAST污水处理工艺中的应用J工业控制计算机，2O10(7)：505312 徐世许，朱妙奇，王毓顺可编程序控制器 原理·应用·网络M合肥：

12、中国科学技术大学出版社，200813Campos J C.Borges, R.M.H.Oliveira A.M Filho. Oilfield wastewater treatmentby combined mjcrofiltration and biological processes. Water Research.2002(36):7578 14Weixuan Li,Yuzhu Sun.Automatic Monitoring and Control System ofIndustrial Sewage Treatment.hepph/9810548(1998)15 P.iet Oden

13、daal. Water Quality Management in Developing Countries. New World Water,1999. 911毕 业 设 计开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：一、要解决的问题：1.了解研究工业水处理的背景、国内外在这方面的发展状况，设计生活污水处理控制系统，设计对应的实时监控系统。2.确定工业污水处理控制系统的工艺流程。3.如何进行PLC控制系统的设计。4.PLC的I/O资源配置。5.如何使用组态软件。二、拟采用的研究手段:1通过查阅资料了解工业污水的控制过程，确定污水运行流程图及每个环节的控制要求。2学习工业

14、电气控制知识，学习组态软件，按照本系统要求，首先创建污水处理项目，然后建立组态王与 PLC的通讯，接着建立标签、编辑工艺流程画面、数据查询，最后设置运行环境和参数。3.PLC控制系统设计步骤：图1 设计步骤示意图4.PLC的I/O资源配置：系统模拟量和数字量的输出、输入设置。此系统中，需要采集模拟量并利用模拟量控制的功能要求，因此需要在扩展一个模拟量输入输出扩展模块，所以应用西门子公司专门为S7200系列PLC配置的模拟量输入输出模块EM235。5.组态软件的使用步骤：（1）将所有I/O点的参数收集齐全，并填写表格，以备在监控组态软件和PLC上组态时使用。（2）搞清楚所使用的I/O设备的生产商

15、、种类、型号、使用的通信接口类型，采用的通信协议，以便在定义I/O设备时做出准确选择。（3）将所有I/O点的I/O标识收集齐全，并填写表格，I/O标识是唯一地确定一个I/O点的关键字，组态软件通过向I/O设备发出I/O标识来请求其对应的数据。在大多数情况下I/O标识是I/O点的地址或位号名称。（4）根据工艺过程绘制、设计画面结构和画面草图。（5）按照第一步统计出的表格，建立实时数据库，正确组态各种变量参数。（6）根据第一步和第二步的统计结果，在实时数据库中建立实时数据库变量与I/O点的一一对应关系，即定义数据连接。（7）根据第四步的画面结构和画面草图，组态每一幅静态的操作画面。（8）将操作画面中的图形对象与实时数据库变量建立动画连接关系，规定动画属性和幅度。（9）视用户需求，制作历史趋势，报警显示，以及开发报表系统。之后，还需加上安全权限设置。（10）对组态内容进行分段和总体调试，视调试情况对软件进行相应修改。（11）将全部内容调试完成以后，对上位软件进行最后完善，让系统投入正式（或试）运行。 毕 业 设 计开 题 报 告指导教师意见：该设计课题具有较强的实用性，具有一定的社会现实意义。 并且目前也属于应用研究的热点，现有的研究方案很多，但都各有局限性，所以如果能形成自己的特色，则该课题具有一定的研究价值。