污水处理控制系统设计开题报告

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毕业设计（论文）开题报告

题目污水处理控制系统设计

电气与信息工程

学院班级学生姓名开题日期

学院

专业学号指导教师

电气工程及其

自动化

《污水处理控制系统设计》开题报告

一、选题的背景与意义：（一）课题研究来源众所周知，我国水资源人均占有量少，空间分布不平衡。随着中国城市化、工业化的加速，水资源的需求缺口也日益增大。然而我国目前的污水处理能力尚跟不上用水规模的迅速扩张，管网、污泥处理等配套设施建设严重滞后。我国的污水处理率与发达国家相比，还存在着明显的差距，且处理设施的负荷率低，从而导致污水处理能力较低。总而言之，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。污水处理行业是一个朝阳产业，发展前景十分广阔。中国污水处理行业由此迎来高速发展期，因此对于污水处理控制系统的研究，是一个迫在眉睫的课题，也是一个十分重要的研究方向。（二）课题研究的目的以PLC技术为基础，同时辅以现代计算机技术，构建的污水处理控制系统，具有系统配置合理,可靠性高,控制精度高和系统成本低等优点,将PLC与计算机构建的污水处理控制系统应用于在建项目和老水厂的改造,不仅可以提高系统的整体控制水平,同时可以利用网络平台实现数据共享,大大提高我国的污水处理能力，也为我国的水资源循环利用，从而缓解资源短缺的现状，为我国经济的持续高效发展打下坚实的基础。（三）课题研究的意义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，严重的影响了全国的经济建设和发展。特别是我国北方城市，如北京、天津、沈阳等城市水资源更为短缺。在这种状况下，污水更加不能随便外排，而是要净化之后合理利用。我国污水处理的电耗与西方发达国家相比仍有较大差距。因此建设符合我国具体状况的污水厂自动控制系统对降低污水处理成本、改善环境、建立可持续发展社会、保持我国经济高速发展具有重要意义。

二、国内外研究现状：（一）国外研究现状过去的几十年，伴随着控制技术、网络通讯技术以及现场总线技术的飞速发展，国外的污水处理厂很早就实现了污水处理厂的网络控制，如DCS/FCS系统，同时国外较早的将SCADA技术引入到了给水排水工程中，并取得了良好的经济效益和社会效益。国外同时重视水处理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公司的SLC系列、西门子公司的s7系列、Schneider的TSXQuantumDO、化学需氧量COD分析仪。国外污水处理自控系统主要有以下特点：大量采用在线监控的水质分析仪表，对全厂的水质实行实时的监测，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上采用了智能控制，可以根据水质和水源的变化自动的调整相应的控制方式;大量采用遥控、遥测设备；并开始有效地利用社会信息资源，如电话网络、移动电话网络、国际互联网、气象信息等。可以说国外在污水处理控制方面发展的已经足够先进，不过依旧具有广阔的发展前景。（二）国内研究现状在污水处理自动化控制领域，我国起步较晚。刚开始采用热工仪表，实行集中巡检；然后应用分析仪表和DCS系统；接下来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升。从外国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、新设备的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：手动和自动兼备，自制和引用并举。可以看出我国污水处理自控系统有以下特点：对于新建的污水处理厂，引进了计算机分散控制系统，手动和自动并存的控制方式。水质的检测主要是有试验人员通过试验来测量;各个控制站之间完全独立，无信息交换。并且各个控制单元由于内部资源的限制，只是实现了简单的时间控制和规律控制;上位机监控软件很少使用。可以说，国内在污水处理控制领域与国外相比，还有很大的差距。3

三、课题研究内容：本课题主要论述了污水处理工艺及污水处理系统的组成和PLC控制系统的设计，具体来说，主要由以下内容组成：(1)介绍了污水处理的基本内容，包括污水处理的发展及污水处理的工艺流程；(2)介绍了PLC的基本结构和工作原理，并对污水处理控制系统进行设计分析；(3)具体设计污水处理的硬件系统及软件系统。着重介绍了污水处理控制系统总体设计，其主要有硬件和软件控制两部分组成，具体的硬件控制部分包括PLC机型的选择、PLC的I/O分派、模拟量模块和开关量模块的选择以及电源模块的选择等。而软件部分则由PLC控制流程图、PLC控制系统梯形图程序、以及上位机和下位机的软件设计。同时还要对硬件和软件控制系统进行运行调试。四、课题的研究方法：1）查询相关资料，了解本系统的研究意义。可以上网探寻或者是去图书馆查阅相关资料。2）通过查询资料确定该系统要实现哪些功能以及要分为几个部分。3）确定硬件方案，包括设备与元器件选用以及连接方式等。4）通过进一步的了解，对每个功能模块进行细化，将每一步的软件设计方案确定，完成软件设计。5）对设计好的程序进行调试，通过调试发现存在的问题并解决，从而达到完善系统的目的。6）最终，整理各阶段的设计记录文档，写成论文稿。4

五、研究计划及预期成果：（一）研究计划第一、二周：探寻有用的资料，确定所有需要实现的功能。第三、四、五周：利用所把握资料与相关知识，确定设计思路。第六周：确定控制部分的方案选择，确定该部分的硬件。第七周：确定控制板部分需要的硬件。第八周：硬件设计以及画出电路图。第九周、第十周：软件设计和调试，完成中期检查。第十一周：将硬件与软件设计结合起来调试。第十二、十三周：撰写论文。第十四周：整理报告，修改报告，准备毕业辩论。（二）预期成果通过PLC控制系统的配置和控制方式，辅以现代计算机技术，再加上PLC控制站和上位