基于PLC的生活污水处理控制系统设计
摘要：本文采用了一套由PLC控制的生活污水进行净化的系统，首先在绪论中阐述了该研究课题的意义与目的，并对国内外的污水处理现状进行了调查和分析。然后阐述了生活污水处理的常见工艺，再对本文所设计系统的工艺流程，控制方式以及控制要求进行说明。第三章则是分析和设计了该系统的硬件组成,其中包括了PLC的选型，液位仪，工业余氯仪和变频器等重要硬件的型号选用和工作原理进行介绍。然后是设计系统的主回路图电路图和PLC控制电路图。再根据污水处理系统的控制要求和工艺流程设计PLC控制系统，本文第四章中详细介绍了PLC的各个子程序，所有的这些子程序一起构成了一个完整的PLC控制系统程序。最后部分是对系统各方面进行调试。
关键词：三菱PLC;工艺流程；生活污水处理系统
Design Of Domestic Sewage Treatment System Based On PLC
Abstract: Abstract: In this article, a domestic sewage purification system controlled by PLC is adopted. Firstly, in the introduction, the significance and purpose of this research topic are expounded, and the status quo of domestic and foreign sewage treatment is investigated and analyzed. Secondly, the common process of domestic sewage treatment is elaborated, and then the process flow, control mode and control requirements of the system designed in this paper are explained. The third chapter is the analysis and design of the hardware composition of the system, including the selection of PLC, liquid level instrument, industrial residual chlorine instrument and frequency converter and other important hardware model selection and working principle are introduced. Then the main circuit diagram and PLC control circuit diagram of the system are designed. Then according to the control requirements of sewage treatment system and process design of the PLC control system, the fourth chapter of this paper describes in detail the various subroutines of the PLC, all these subroutines together constitute a complete PLC control system program. The last part is to debug all aspects of the system.
Keywords: Mitsubishi PLC; Technological process; Domestic sewage treatment system
第一章 绪论
1.1课题背景
水是生命之源泉，是我们赖以生活的自然资源，是人类社会文明进步历史上各个阶段中农业和城市经济进步中最不可或缺的资源。人们经常把水资源当作是取之不尽，始终用不完的可再生资源。但随着21世纪以来地球上人口的爆炸性增长和经济的高速发展，水资源短缺的问题正在蔓延越来越多的国家和地区。而同时水体的污染更加剧了水资源的短缺现象，并对人类的健康构成影响。所以，目前防止并治理水污染，保护水资源已成为当今人类面临的一个重大任务与挑战。
根据污水中含有的污染物的来源与性质，水体污染的类型可分为：物理性污染、无机物污染、有机物污染、生物污染、放射性污染、营养液污染和水体富营养化。所以对于污水处理厂来说，如何高效、安全、快速地实现污水处理这一工程是目前的重中之重。
目前，我国的污水处理厂所采用的污水处理控制系统在使用过程中普遍存在安全性低，自动化水平低等问题。且由于管理上存在的问题，其污水处理效率和出水合格率普遍低于世界平均水平，污水系统运转过程中的曝气和监控过程是目前仍需改良的重点。中国的污水净化系统比起国际上普及的控制系统稍显落后。对比之下，我国的污水净化所需资本较高，污水厂处理后的出水水质相对不稳定。因此，研发建设高效的自控系统并投入实际使用当中，对于系统的运转过程来说是一大改良，对于系统的运转所需资本的下降有着非同寻常的意义。
1.2课题研究的目的与意义
在我国，每年排入江河湖海的污水有许多都是未经处理的或是处理后尚未达标的。构成微生物大批滋生繁衍的营养物，有机物质和有毒物质等大规模地排放到江河湖海中并常年累积，造成水体污染问题不断恶化。打破了自然界中水的循环系统，也使生态系统的稳定性和生物多样性受到负面影响，不断恶化环境，并且该问题已经开始制约人类社会的发展，甚至威胁到人类的生存。水体污染会通过水循环将污染物慢慢地渗透到我们的饮用水源中去，当人们的饮用水源遭到有机物的渗透时，原来的自来水厂就没办法保障饮用水的水质。我们饮用后将会造成腹泻，肠道线虫，胃癌等病症的出现。同时，使用受到污染的水进行农作物灌溉还将降低农作物的产量和质量，也会影响养殖业生产的质量，给人类造成经济损失的同时还会加速生态系统的退化，造成更严重的环境污染。 目前，水质问题已经成为人类生存面临的严峻挑战。中国经济信息网的资料显示，据不完全统计，按照目前我国水资源的正常需求，年缺水量大约为280亿至380亿立方米。每年有2500亿的经济损失是由于水资源匮乏所造成的。水体污染所造成的水资源匮乏，目前已经无法保障我国人民的正常生活用水，严重制约了我国自21世纪以来的经济发展速度。所以，设计符合国情的生活污水处理厂控制系统对污水处理成本的下降、生态系统的改善和加速推动我国经济发展具有极其重大的意义。
1.3国内外污水处理的现状
在我国，污水的净化技术从“七五”科研计划中得到不断提升。“七五”，“八五”科研项目着重与对氧化池，水质污染造成的土地污染物渗透问题和生态系统循环等方面的处理方法的改进，把改进的处理方法作为兴建新的污水处理厂的依据，兴建了一批SBR氧化池和土地处理等污水处理的试验性工程并取得成功。“八五”工程对氧化沟的一体化技术进行了细致入微的研究，目前在该人工处理方面研究取得的成果已被污水处理厂大范围地投入使用。
目前，水质问题已然上升成我国的经济建设的首要前提任务。如今世界范围内的污水净化排放状况都呈现出一种令人担心的情况。在世界范围内最为普及水处理设备是AO一体化生活污水处理设备。AO一体化污水处理设备的优势在于设备的运作过程中自动化程度较高，所以其所需的资金和人力成本较低。它在世界范围内能被广泛应用也是因为这一点。它的使用价值性价比特别高。在目前的污水处理行业的大环境下来看，污水处理行业的前景就在于污水处理设备的自动化程度的研究。这种自动化污水处理装置能够高效率的，高安全性地进行污水处理工作，同时又能最大限度地降低成本，使污水经过处理检测达标后再流入水域，该设备的应用对于改善生态系统环境推动我国经济持续高速发展具有重大意义。
国际上各个国家水资源污染的问题是在1950以后才引起正视，1950年正是各国刚刚脱离二战所带来的影响，经济从战时状态恢复过来并进入高速发展的阶段。这时各国才意识到必须对水资源日益严重的污染进行防范治理。在各国进行研发的污水处理项目工程中，城市的生活污水排水管渠以及污水处理厂的技术改革和大规模的建设在水资源污染的防范治理中有着举足轻重的地位。在1945，美国国会通过了大量建设污水处理厂的计划，计划在1945年以后的未来五年建设并投入使用的污水处理厂达到一万八千余座，该计划总共投入了进2000亿美元。与此同时，欧洲的各国也投入了大量的资金用于污水处理厂的建设工程。在世界范围内的这些污水处理厂的建设和投入使用，起到了缓解国际上水资源污染，水资源匮乏的作用，也为人类水质污染的防范和治理累积了宝贵的经验。
1.4课题设计的主要内容
该课题设计的主要内容是生活污水处理工艺以及生活污水处理系统的硬件，软件组成部分和PLC控制系统的选型和编程，主要组成部分如下:
(1)生活污水处理的任务与流程，包括污水处理系统的组成和工艺流程；
(2)分析各种PLC机型的优缺点进行对比然后选定机型，介绍PLC的基本组成结构，再根据控制要求对控制程序进行设计；
(3)介绍该系统所需硬件的选择以及性能与参数，包括PLC，水泵，液位仪，余氯仪等，并对其在工作中的作用和关系进行分析；
(4)详细说明该系统的软件系统；
(5)完成该系统的仿真与调试。
一、选题简介、意义
本文讲述的是基于三菱PLC的生活污水处理系统的研究与设计。在我国，随着城镇人口的不断增加，我国净水厂也存在着新建和扩容的需求，根据国家节能减排和发展低碳经济的要求，城市污水处理系统将以减排污染物为重点，污泥处理和污水的再生利用，这将成为行业发展的新热点。该项建设对于污水厂自动控制系统降低污水处理成本，改善环境，建立可持续发展社会和和谐社会，保持我国高速发展具有重要意义。
二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）
1.课题研究及主要研究的内容
本文的主要研究内容是PLC污水处理的系统设计及控制系统的各个组成结构的设计。
2.预期目标
通过运用PLC完成生活污水处理系统的设计，使污水厂自动控制系统降低污水处理成本，改善环境。并对该类污水处理系统的前景进行评估。
3.研究步骤
首先应该了解基于PLC的污水处理工艺，确定总体设计方案，分析并选择该系统设计所需的硬件并了解其性能与参数。然后进行PLC程序的编写及其他模块的设计，最后修改设计中的缺陷，完成生活污水处理系统的设计。
4.研究方法及措施
实验调查法
三、设计（论文）体系、结构（大纲）
第一章 绪论
1.1课题背景
1.2课题研究的意义与目的
1.3国内外污水处理的现状
1.4课题研究的主要内容
第二章 系统的总体设计
2.1 污水处理的概念
2.2常见的生活污水处理工艺
2.3生活污水处理系统的工艺流程
2.4生活污水处理系统的控制形式
2.5生活污水处理系统的功能要求
2.6控制系统总体框图
第三章 系统的硬件设计
3.1 控制原件PLC的选择
3.1.1 PLC的简介
3.1.2 PLC的常见类型
3.1.3确定PLC的型号
3.2系统所需传感器及变频器
3.2.1 UR-68-T01/T02浮球液位仪
3.2.2 LCH-7116工业余氯仪
3.2.3施耐德ATV610变频器
3.3系统所需硬件
3.4电气控制系统设计
3.4.1电路设计的总体方案
3.4.2主电路设计
3.4.3交流控制电路设计
3.4.4 PLC控制电路设计
3.5系统所需主要传感器及变频器
3.5.1 UR-68-T01/T02浮球液位仪
3.5.2 LCH-7116工业余氯仪
3.5.3施耐德ATV610变频器
第四章 系统的软件设计
4.1污水处理控制系统软件设计总体流程概括
4.2粗、细格栅除污机控制程序的设计
4.3进水阀门控制程序的设计
4.4空气阀门和潜水搅拌机控制程序的设计
第五章 系统仿真
5.1系统仿真调试
5.2触摸屏主界面设计
第六章 结论与展望
附录A PLC程序梯形图
附录B参考文献
附录C 外文文献及其翻译
致谢
附录B 参考文献
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