污水处理控制系统设计【字数：10569】
随着人口增多、全球变暖和水资源污染加剧，淡水资源短缺已成为全球应对的问题。对污水进行净化使其可以二次利用是解决我国水资源匮乏的主要手段之一。实现污水高效、可靠和自动处理，对社会和经济发展具有重要意义。本文在了解CASS污水处理工艺的基础上，设计了PLC+触摸屏的污水处理控制系统。该系统采用了西门子S7-300PLC为控制器，实现了格栅机、沉淀池液位、冷却池温度、CASS反应池曝气的自动控制，并且CASS池中的滞水器开启时，会随着液位下降，关闭时会会到原始位置，当温度低于设定值时，报警灯亮。上位机采用触摸屏来监控污水处理状态和参数设置。上位机和下位机通过以太网建立通信连接。仿真运行结果表明该污水处理控制系统设计可以准确，实时的显示污水处理的流程和状态，而且使用PLC来控制系统不仅成本低廉、运行效率高。
目录
1.绪论 1
1.1 课题的背景和意义 1
1.2 污水处理工艺 1
1.3 国内外发展状况 3
1.3.1国外污水处理现状 3
1.3.2国内污水处理现状 3
1.4课题主要内容 4
2.污水处理系统 6
2.1城镇污水处理基本概念 6
2.2 CASS污水处理工艺 6
2.3污水处理控制要求 7
2.4控制系统总体框图 8
3.控制系统硬件设计 10
3.1主要组成部分 10
3.2硬件选型 10
3.2.1泵的选型 10
3.2.2风机选型 11
3.2.3液位传感器选型 12
3.2.4溶解氧测量仪 13
3.2.5 PLC选型 14
3.3部分电气主电路设计 14
3.4 PLC的I/O分配与接线 16
4.控制系统软件设计 19
4.1西门子S7300概述 19
4.2软件设计 19
4.2.1 流程图 19
4.2.2 PLC程序 19
5.监控画面设计 29
5.1触摸屏 29
5.2 通信配置与变量定义 29
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
5.3 触摸屏画面设计 31
6.运行结果 35
7.结论 41
参考文献 42
致谢 43
1.绪论
1.1 课题的背景与意义
随着我国城市建设快速发展和人口密度增大，城市用水日趋紧张。并且缺少对环境保护的意识，导致了水资源污染越来越严重，因此，污水净化就成为了改善城市居民生活环境，解决我国水资源缺乏的主要手段之一。为了能够顺利净化污水，水处理自动控制系统的可靠性和安全性尤其重要。
目前来说，大部分的污水处理方法可以分成物理和生物两种，物理处理是把水中的悬浮物和大颗粒状的污染物质采用物理手段清除。现在常见的手段是利用格栅机将悬浮物和颗粒状污染物质筛滤截留、将污水静置在池中利用重力将悬浮物和颗粒状污染物质与水分离说着利用离心机将悬浮物和颗粒状污染物质甩出来的方法等，而生物处理则是比物理法复杂但是处理效果好的一种方法，它的原理是利用微生物的代谢作用，对水中的溶解性污染物质进行降解在这过程中需要消耗大量氧气，所以又被称为需氧生物处理。最常见的方法是活性污泥法和生物膜法。在污水处理控制系统中，因为污水处理是大工程，并且需要经过许多步骤，所以污水处理厂要求分布区域广、控制点多和控制信息复杂。以前在PLC控制器还没被开发出来时，因没更好的技术，所以在建设污水处理设备中，控制部分都是用大量的继电器来控制，这让控制电路变得非常的复杂，而且还会花费大量资金。而继电器这种设备使用时间一长，就容易使线路出现问题。一旦出现问题会很难维修，基本上小问题都需要对全部的控制电路进行检测，增加工作人员的负担。
所以人们开始寻找更好的方法来代替继电器，而随着PLC控制器的技术成熟，它就被广泛的运用到了工业控制中。因为PLC控制器具有很高的可靠性，可以减少人工成本还可以提高污水处理的效率和利益。所以本课题采用PLC完成污水处理的控制系统设计。
1.2 污水处理工艺
污水处理的方法主要可以分为物理、化学、物理化学和生物等。并且可以随着要求来单独使用，或者多种处理方法混合来使用。现在大部分污水处理厂都是采用后者来净化污水，基本上都是把生物处理法作为主要处理方法，物理法和化学法作为辅助，这样可以更好地完成对污水的处理。现代污水按处理程度可以分为一级处理、二级处理和三级处理。本论文研究的是污水处理的二级处理，而现在常用的几种二级污水处理方法有下列几种：
活性污泥法：这是一种利用微生物的来分解污染物质的方法，这种污水处理方法历史久远，在1912年被英国人克拉克和盖奇所发明。因为其处理效率和经济效益高，所以一直被使用到现在，活性污泥法主要是对污水中的胶体污染物和溶解在水中的污染物质进行清除，并且还可以利用活性污泥将一部分悬浮物吸附。活性污泥流程图如图1.1所示。
/
图1.1活性污泥法
活性污泥中的微生物在曝气的过程中，将大部分的有机物在氧气的作用下分解为无机物，并且活性污泥是可以重复使用的。这使得活性污泥法的运行成本较低，并且水中的有机物基本都可以被分解。但这种方法也有缺点：建设投资大，占地面积大，并且水中的磷和氮不会被这种方法去除。
生物膜法：生物膜法也是一种被广泛使用的污水处理方法，是一种可以和污泥法相提并论的方法，也是利用微生物对水中的胶状污染物质和可溶性污染物质进行清除。主要是让微生物在载体表面生长形成生物膜，当污水流过这些生物膜时，污染物质会被吸附，分解。生物膜法的特点为：抗水质变化冲击力较强、生物相多样化并且可以承受较高的有机负荷。
（3）复合生物发生器：这是现代一种高效的污水处理方法，主要是把污泥法和生物膜法结合在一起对污染物质进行分解。利用活性淤泥和生物膜共同作用去除水中的有机污染物，所以他不但使反应器中微生物量大大增加，还改善了系统的稳定性和运行性能，提高了效率。
目录
1.绪论 1
1.1 课题的背景和意义 1
1.2 污水处理工艺 1
1.3 国内外发展状况 3
1.3.1国外污水处理现状 3
1.3.2国内污水处理现状 3
1.4课题主要内容 4
2.污水处理系统 6
2.1城镇污水处理基本概念 6
2.2 CASS污水处理工艺 6
2.3污水处理控制要求 7
2.4控制系统总体框图 8
3.控制系统硬件设计 10
3.1主要组成部分 10
3.2硬件选型 10
3.2.1泵的选型 10
3.2.2风机选型 11
3.2.3液位传感器选型 12
3.2.4溶解氧测量仪 13
3.2.5 PLC选型 14
3.3部分电气主电路设计 14
3.4 PLC的I/O分配与接线 16
4.控制系统软件设计 19
4.1西门子S7300概述 19
4.2软件设计 19
4.2.1 流程图 19
4.2.2 PLC程序 19
5.监控画面设计 29
5.1触摸屏 29
5.2 通信配置与变量定义 29
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
5.3 触摸屏画面设计 31
6.运行结果 35
7.结论 41
参考文献 42
致谢 43
1.绪论
1.1 课题的背景与意义
随着我国城市建设快速发展和人口密度增大，城市用水日趋紧张。并且缺少对环境保护的意识，导致了水资源污染越来越严重，因此，污水净化就成为了改善城市居民生活环境，解决我国水资源缺乏的主要手段之一。为了能够顺利净化污水，水处理自动控制系统的可靠性和安全性尤其重要。
目前来说，大部分的污水处理方法可以分成物理和生物两种，物理处理是把水中的悬浮物和大颗粒状的污染物质采用物理手段清除。现在常见的手段是利用格栅机将悬浮物和颗粒状污染物质筛滤截留、将污水静置在池中利用重力将悬浮物和颗粒状污染物质与水分离说着利用离心机将悬浮物和颗粒状污染物质甩出来的方法等，而生物处理则是比物理法复杂但是处理效果好的一种方法，它的原理是利用微生物的代谢作用，对水中的溶解性污染物质进行降解在这过程中需要消耗大量氧气，所以又被称为需氧生物处理。最常见的方法是活性污泥法和生物膜法。在污水处理控制系统中，因为污水处理是大工程，并且需要经过许多步骤，所以污水处理厂要求分布区域广、控制点多和控制信息复杂。以前在PLC控制器还没被开发出来时，因没更好的技术，所以在建设污水处理设备中，控制部分都是用大量的继电器来控制，这让控制电路变得非常的复杂，而且还会花费大量资金。而继电器这种设备使用时间一长，就容易使线路出现问题。一旦出现问题会很难维修，基本上小问题都需要对全部的控制电路进行检测，增加工作人员的负担。
所以人们开始寻找更好的方法来代替继电器，而随着PLC控制器的技术成熟，它就被广泛的运用到了工业控制中。因为PLC控制器具有很高的可靠性，可以减少人工成本还可以提高污水处理的效率和利益。所以本课题采用PLC完成污水处理的控制系统设计。
1.2 污水处理工艺
污水处理的方法主要可以分为物理、化学、物理化学和生物等。并且可以随着要求来单独使用，或者多种处理方法混合来使用。现在大部分污水处理厂都是采用后者来净化污水，基本上都是把生物处理法作为主要处理方法，物理法和化学法作为辅助，这样可以更好地完成对污水的处理。现代污水按处理程度可以分为一级处理、二级处理和三级处理。本论文研究的是污水处理的二级处理，而现在常用的几种二级污水处理方法有下列几种：
活性污泥法：这是一种利用微生物的来分解污染物质的方法，这种污水处理方法历史久远，在1912年被英国人克拉克和盖奇所发明。因为其处理效率和经济效益高，所以一直被使用到现在，活性污泥法主要是对污水中的胶体污染物和溶解在水中的污染物质进行清除，并且还可以利用活性污泥将一部分悬浮物吸附。活性污泥流程图如图1.1所示。
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图1.1活性污泥法
活性污泥中的微生物在曝气的过程中，将大部分的有机物在氧气的作用下分解为无机物，并且活性污泥是可以重复使用的。这使得活性污泥法的运行成本较低，并且水中的有机物基本都可以被分解。但这种方法也有缺点：建设投资大，占地面积大，并且水中的磷和氮不会被这种方法去除。
生物膜法：生物膜法也是一种被广泛使用的污水处理方法，是一种可以和污泥法相提并论的方法，也是利用微生物对水中的胶状污染物质和可溶性污染物质进行清除。主要是让微生物在载体表面生长形成生物膜，当污水流过这些生物膜时，污染物质会被吸附，分解。生物膜法的特点为：抗水质变化冲击力较强、生物相多样化并且可以承受较高的有机负荷。
（3）复合生物发生器：这是现代一种高效的污水处理方法，主要是把污泥法和生物膜法结合在一起对污染物质进行分解。利用活性淤泥和生物膜共同作用去除水中的有机污染物，所以他不但使反应器中微生物量大大增加，还改善了系统的稳定性和运行性能，提高了效率。
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