现场总线的污水处理设施控制系(附件)
随着时代的发展，污水处理厂的规模逐渐扩大，污水处理厂在管理方式和设备的更新换代上仍然有很大的提升空间。 本课题研究了基于 Win CC的污水处理集散控制系统的实现。 集散控制系统中配备PLC作为下位机的现场控制设备。编写了相应的 PLC 控制程序，其中包括预处理区,反应区和污泥处理区这三部分PLC 自控程序。集散控制系统的上位机采用个人电脑作为监控机，实现现场设备的运行状态监控的功能，并对实时状态及时调整。以西门子组态软件 Win CC 作为开发平台用于本课题上位机监控界面设计，监控界面包含了登录界面、总流程图界面，预处理参数界面，反应池参数界面。 在其下位机PLC中通过PROFIBUS-DP网络与现场设备进行通信。上位机与下位机 PLC 之间的通讯依靠MPI网络，通过对PLC里现场设备的工作状态的监控，和现场传感器反馈的数据同时可以对现场设备的运行状态进行调整。 关键字 组态软件，WinCC，集散控制系统，PLC
目 录
1 绪论 1
1.1 课题背景及研究意义 1
1.2国内外污水处理厂自动化现状 2
1.3本文主要研究内容 3
2 生活污水处理系统以及集散控制系统设计 3
2.1 污水处理概述 3
2.2生活污水的性质与污染指标 4
2.3污水处理系统工艺流程 4
2.4 系统设计 5
3 上位机监控界面的设计 9
3.1 WinCC组态软件的介绍 10
3.2监控界面设计指标与原则 11
3.3 建立应用工程的一般过程 12
3.4 Wincc界面的设计 13
4 WINCC与PLC系统联调 29
结 论 36
致 谢 37
参 考 文 献 38
附录:控制程序 39
1 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.1.1课题背景
20世纪60年代以后，全球人口数目疾速回升，高水准工业化迅速开展。伴同而来的全球水资源品质每况愈下，“水危机”情况愈加严重。一方面，人类以惊人的速度扩充对水资源的需求；另一方面，日益严峻 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
的水污染也在大批吞噬可供应用的良好水资源。我国正面临着社会经济疾速发展同水资源短缺的尖利矛盾，用水品质同经济发展之间的矛盾日益凸显。水资源被过度开发造成生态环境严重破坏，水资源应用方式不合理等各方面的严格现实[1]。
污水经过再过滤生产成为用水的第二水源，同其他水源比较：（1）同长途取水的成本比较要低;(2)同淡化海水而言性价比高；（3）排污费用能得到极大省略，生态环境逐步改善；（4）从污水处理过程中汲取有价值的物质创造经济效益。经过深度解决后的城市污水，可代替很多品质高的优质水资源，用于市政绿化，农业灌溉，生活用水，建筑用水等方方面面，在这样的社会大环境下，污水处理行业成为新兴产业，逐渐同自来水生产，供给与排放，中水循环利用拥有相同的地位。虽然我国各级政府对环境保护的重视程度逐年递增，中国污水处理行业正处在高速发展的黄金阶段，污水处理总量逐年递增，城镇生活污水处理效率持续提高，污水处理总量逐年递增。但我国目前污水处理产业仍处于初级阶段。
1.1.2课题研究意义
造成环境污染的重要因素之一是生活污水的排放，也是妨碍社会可持续发展的阻碍之一。随着工农业的展开和人口得上涨激增，自然环境逐渐恶化，各个国家对水污染的关注越发广泛，是人类共同研究的课题。
污水的处置是一项时效性很强的工作环节，它可以扼制环境恶化减少不必要的经济损失与资源的浪费。 它既是避免水资源污染的重要措施，又可开发新的水源，污水处理能使水资源循环利用保持长期发展，所以发展污水处理产业具有重要的社会意义[2]。
未来几年，国家在污水处理项目上的投资花费会达到两千多亿元，提出了对污水净化率不少于72%的目标要求。为了可持续发展，很长一段时间内我国污水处理产业将是经济发展的关键一环。在项目中广泛应用先进的自动控制技术，能够促进环境的保护升级。在这种情形下，PLC和组态软件协同控制污水处理系统的优势就体现出来，能给环境带来改善，增加经济效益，造福社会。
1.2国内外污水处理厂自动化现状
从国外的大型污水处理厂能够看出二级处理在发达国家相当普及。德国在二十世纪六十年代中期就逐步实现了污水处理的自动控制，对计算机所记录的数据进行实时监控，已达到无人监管的模式。美国水厂于七十年代后期年代开始推行计算机控制调节药剂的投放。 应用数字式计算机对明矾的添加进行控制，一年时间内减少明矾使用达百分之二十，也优化了水质提升了管理效率。很多发达国家在很早就采用了先进的污水处理技术。获得了很好的效果。许多在美国的大中型污水处理厂都运用集散型控制系统实施实时的监控。中央控制室的计算机与各个地方的计算机能够实现信息的交互与通讯，实现信息采集、图表显示、现场的监控与设备故障的监控[4]。
现阶段国外的污水处理控制系统优势特点：
分布式计算机控制系統运用广泛，根据区域分布情况进行设置，中央控制室设备
完善，有很好的监控设施，操作人员经过在中控室，实现对现场操作的无人化工作。
水质分析仪表被大量运用于现场，对水质进行实时监测，上位机记录数据，提升测量精度。
工艺进程严谨有序，对现场的控制精度水平高，很多工艺环节都能通过高水平自动化系统的应用得到改善与调解，如药剂的混合、污水的输送量等。
我国不止在污水处理厂的数量上落后于发达国家，而且在自动控制技术含量上同发达国家相比仍然差距悬殊，很多主要的复杂工艺的要求通过国内自控设备得不到实现，导致污水处理效率低下， 国内自控设备具有以下特点与不足：
(1)设备型号与层次得不到统一，大型污水处理厂基本是全从国外引进，拥有世界先进的技术，可靠性好，效率高，但维护的成本高，运营投入大。中小型污水处理厂面临应变机制差、技术水平落后、效率低等实际问题。
(2)国家加大对新技术的开发创新、工艺提升的力度。集散控制系统开始大量运用，总线控制也得到发展。
(3)监控系统的通讯功能尚且存在不足，控制设备之间的协调性有待加强，远程控制需要升级。
1.3本文主要研究内容
国内污水处理厂自动化水平不高、控制系統的设计同现场实际工艺的需求不符，控制系统的监控与通讯技术方面仍任存在瑕疵与技术不足的地方，本文对新理论的引入与新技术的创新上，展开了深一层得讨论。本文主要研究了：
实现工艺设备的自动控制满足工艺的要求，使污水处理的自动化控制等级提升。
在集散控制系统中引进大量的国产检测仪器和水质分析仪，提高控制工作可靠性、准确性和修护性，并且实现降本增效的功能。
目 录
1 绪论 1
1.1 课题背景及研究意义 1
1.2国内外污水处理厂自动化现状 2
1.3本文主要研究内容 3
2 生活污水处理系统以及集散控制系统设计 3
2.1 污水处理概述 3
2.2生活污水的性质与污染指标 4
2.3污水处理系统工艺流程 4
2.4 系统设计 5
3 上位机监控界面的设计 9
3.1 WinCC组态软件的介绍 10
3.2监控界面设计指标与原则 11
3.3 建立应用工程的一般过程 12
3.4 Wincc界面的设计 13
4 WINCC与PLC系统联调 29
结 论 36
致 谢 37
参 考 文 献 38
附录:控制程序 39
1 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.1.1课题背景
20世纪60年代以后，全球人口数目疾速回升，高水准工业化迅速开展。伴同而来的全球水资源品质每况愈下，“水危机”情况愈加严重。一方面，人类以惊人的速度扩充对水资源的需求；另一方面，日益严峻 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
的水污染也在大批吞噬可供应用的良好水资源。我国正面临着社会经济疾速发展同水资源短缺的尖利矛盾，用水品质同经济发展之间的矛盾日益凸显。水资源被过度开发造成生态环境严重破坏，水资源应用方式不合理等各方面的严格现实[1]。
污水经过再过滤生产成为用水的第二水源，同其他水源比较：（1）同长途取水的成本比较要低;(2)同淡化海水而言性价比高；（3）排污费用能得到极大省略，生态环境逐步改善；（4）从污水处理过程中汲取有价值的物质创造经济效益。经过深度解决后的城市污水，可代替很多品质高的优质水资源，用于市政绿化，农业灌溉，生活用水，建筑用水等方方面面，在这样的社会大环境下，污水处理行业成为新兴产业，逐渐同自来水生产，供给与排放，中水循环利用拥有相同的地位。虽然我国各级政府对环境保护的重视程度逐年递增，中国污水处理行业正处在高速发展的黄金阶段，污水处理总量逐年递增，城镇生活污水处理效率持续提高，污水处理总量逐年递增。但我国目前污水处理产业仍处于初级阶段。
1.1.2课题研究意义
造成环境污染的重要因素之一是生活污水的排放，也是妨碍社会可持续发展的阻碍之一。随着工农业的展开和人口得上涨激增，自然环境逐渐恶化，各个国家对水污染的关注越发广泛，是人类共同研究的课题。
污水的处置是一项时效性很强的工作环节，它可以扼制环境恶化减少不必要的经济损失与资源的浪费。 它既是避免水资源污染的重要措施，又可开发新的水源，污水处理能使水资源循环利用保持长期发展，所以发展污水处理产业具有重要的社会意义[2]。
未来几年，国家在污水处理项目上的投资花费会达到两千多亿元，提出了对污水净化率不少于72%的目标要求。为了可持续发展，很长一段时间内我国污水处理产业将是经济发展的关键一环。在项目中广泛应用先进的自动控制技术，能够促进环境的保护升级。在这种情形下，PLC和组态软件协同控制污水处理系统的优势就体现出来，能给环境带来改善，增加经济效益，造福社会。
1.2国内外污水处理厂自动化现状
从国外的大型污水处理厂能够看出二级处理在发达国家相当普及。德国在二十世纪六十年代中期就逐步实现了污水处理的自动控制，对计算机所记录的数据进行实时监控，已达到无人监管的模式。美国水厂于七十年代后期年代开始推行计算机控制调节药剂的投放。 应用数字式计算机对明矾的添加进行控制，一年时间内减少明矾使用达百分之二十，也优化了水质提升了管理效率。很多发达国家在很早就采用了先进的污水处理技术。获得了很好的效果。许多在美国的大中型污水处理厂都运用集散型控制系统实施实时的监控。中央控制室的计算机与各个地方的计算机能够实现信息的交互与通讯，实现信息采集、图表显示、现场的监控与设备故障的监控[4]。
现阶段国外的污水处理控制系统优势特点：
分布式计算机控制系統运用广泛，根据区域分布情况进行设置，中央控制室设备
完善，有很好的监控设施，操作人员经过在中控室，实现对现场操作的无人化工作。
水质分析仪表被大量运用于现场，对水质进行实时监测，上位机记录数据，提升测量精度。
工艺进程严谨有序，对现场的控制精度水平高，很多工艺环节都能通过高水平自动化系统的应用得到改善与调解，如药剂的混合、污水的输送量等。
我国不止在污水处理厂的数量上落后于发达国家，而且在自动控制技术含量上同发达国家相比仍然差距悬殊，很多主要的复杂工艺的要求通过国内自控设备得不到实现，导致污水处理效率低下， 国内自控设备具有以下特点与不足：
(1)设备型号与层次得不到统一，大型污水处理厂基本是全从国外引进，拥有世界先进的技术，可靠性好，效率高，但维护的成本高，运营投入大。中小型污水处理厂面临应变机制差、技术水平落后、效率低等实际问题。
(2)国家加大对新技术的开发创新、工艺提升的力度。集散控制系统开始大量运用，总线控制也得到发展。
(3)监控系统的通讯功能尚且存在不足，控制设备之间的协调性有待加强，远程控制需要升级。
1.3本文主要研究内容
国内污水处理厂自动化水平不高、控制系統的设计同现场实际工艺的需求不符，控制系统的监控与通讯技术方面仍任存在瑕疵与技术不足的地方，本文对新理论的引入与新技术的创新上，展开了深一层得讨论。本文主要研究了：
实现工艺设备的自动控制满足工艺的要求，使污水处理的自动化控制等级提升。
在集散控制系统中引进大量的国产检测仪器和水质分析仪，提高控制工作可靠性、准确性和修护性，并且实现降本增效的功能。
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