现场总线的污水处理设施控制系统设计软件子系统
传统的污水处理工艺已不能满足生产生活中人们对水的需求，污水处理工艺急需自动化信息化程度高的处理设备来代替传统的污水处理控制系统。针对国内外的一些污水处理工艺的特点并结合现场设备的要求，设计了一套基于PROFIBUS-DP污水处理自动控制系统方案。
PLC是目前工业上最常用的的自动化方法，具有编程简单、使用方便、抗干扰能力强、可靠性高等特点。基于以上特点，西门子S7-300PLC的可编程控制器对污水处理的预处理部分、生物处理部分、污泥处理部分进行PLC编程，并构建基于PROFIBUS-DP污水处理 1主站3从站之间的通信网络。PID控制器是应用最广的闭环控制器，PID控制具有不需要被控对象的数学模型也能得到满意效果的优点。本设计一个重要环节就是利用PID调节用对液位、流量等模拟量进行控制。
WINCC组态软件作为人机界面，具有报警显示、参数处理、画面设计、趋势图生成等功能。所以本设计采用它对污水处理的流程进行了进行了实时监控，绘制了污水处理的整体画面、预处理画面、反应池界面、污泥处理界面。
关键词 污水处理，PLC，WINCC，PROFIBUS，PID
目录
1 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2污水处理系统 1
1.3本毕业设计所研究内容 2
1.4 论文结构安排 3
2 现场总线（PROFIBUS）技术及其PLC概述 3
2.1 PLC概述 3
2.2现场总线技术 4
3 污水处理系统工艺流程 6
3.1 基本污水处理系统 6
3.2本课题所采用的工艺流程 7
4 控制系统方案设计 9
4.1 设计原则与思想 9
4.2 污水处理系统的方案 9
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
4.3 PROFIBUS 网络配置 11
5 污水处理系统的软件设计 25
5.1污水处理系统软件设计的总体概述 25
5.2 污水处理部分程序设计 26
5.3 PID 调节在污水处理中的应用 29
6 WINCC监控画面设计 35
6.1 WINCC简介 35
6.2 WINCC系统构成 35
6.3 监控画面设计 36
结 论 38
致 谢 39
参考文献 40
附录 41
1 绪论
1.1 课题背景
水资源、水环境，是人类生存的基础，全球水资源污染状况状况越来越严重，人民生活质量的可靠性越来越受到重视。工业的发展与人口的增加，引起了各种废水的污染，可饮用水资源出现了紧张。要解决出现的问题，就必须统筹综合考虑水污染治理情况。一般情况下，所有的污水产生后除了被一些在产生废水的过程中的物品带走，还是就是因为物理原因蒸发或汽化而丢失，其余的都会被排放。于是，使用高节能、高可靠性的自动化先进技术设计污水处理控制系统成为必然趋势。本设计的操作过程中用到了变频控制和电气控制等技术内容。这种污水处理系统能够具备高稳定性、高可靠性和高节能性，自然就使水污染问题的处理带来了希望。人民对水资源很有依赖。然而，水污染的严重性对人类的生活是极大地考验。当今世界的飞速发展也带了不可再生资源日益匮乏。我国的在水资源保护和治理方面跟人家外国相比还是有些差距的。一般的废水排放的污染量都没有得到标准的控制就直接被排弃。可以想象到污水中包含的污染物的种类那不是一个多字能形容的，鉴于此，我国也出台了一些相关的法律，要求污水达标准后才可以排放，以便降低对环境对人类的危害程度。
污水再生利用作为第二水源有它的巨大优势，首先，这种方式相对于远距离引水更便宜，其次比海水淡化更经济，从而减少了排污费用，生态环境也有了明显变化[1]。但是这并不意味污水治理很容易。之所以这样说，主要基于它的不完善的工艺以及检测技术方面的缺陷。我国现在的污水处理情况大致是:分布及其不均，并且水资源的人均情况更是不容乐观。水资源需求越来越供不应求，在这种情况下，更多的污水处理厂兴起；即便环境治理强度加大了，国家对水污染情况制定了一些措施，但目前的污水处理还在起步阶段；由于生活中众多方面都离不开谁，所以现在水处理速度还是显得慢，主要还是设施落后。与国外的一些发展快的国家性比更是滞后了；污水处理有待发展，而且地位也会越来越高，可以说前途一片光明；我国应建立更完善的机制来应对水污染，对污染比较严重的工厂严厉监督。这也就是使我们得课题研究更加有意义了。
1.2污水处理系统
(1)污水处理系统简介
近年来，越来越多的污水处理厂被建起来，控制系统可以尽可能地使污水处理厂的运行更稳固，提高水质量。与此同时，污水处理的管理方面所面临的考验更加严峻了。减少工人的劳动时间而更加注重效率在提高经济效益方面更加有效。本次毕设使用PROFIBUS总线技术，监控单元采用西门子组态WINCC。下位机选用S7-300 的PLC，它主要是作为控制单元。其中监控界面主要有登陆界面、退出界面、参数界面、设备运行界面等。
(2) 国内外现状与发展趋势
大部分新建污水处理厂采用计算机集成式控制，但人工方式仍是现有污水处理厂中常有的现象。开始使用大量的可靠性高、维护简便的检测及水质分析仪表，但大多使用的是进口仪器、仪表，所以检测与维护上存在很多问题。随着一些污水处理工艺的进一步完善，自动控制系统逐渐代替了人工方式。但在硬件与软件开发的监控与通讯的研究方面有很多
缺陷，从而导致经济运行慢，处理过程缓慢，尤其是国产的设备的质量有更多需要提高的地方。??
很多的污水处理厂现在都是在电脑端监控其运行过程，还可以设置他们的参数，从而使效率提高。这在国外的污水处理厂早已实施，甚至有的国家进入无人控制模式。在20世纪70年代美国爱阿华水厂已经着手自动控制水厂投药的研究工作，管理更是有优势。此外，莫斯科水厂，东京朝霞水，还采用了电脑控制水厂工艺，达到了更好的效果。在工厂范围内配备了多套电脑，在整个处理过程中，实现多回路控制，包括沉淀、过滤和反冲洗，臭氧处理，化学品输送，泵站等。位于中央控制室的电脑主机，从每个站点收集数据，并提供了设备故障报警、图表、曲线、设备运动记录等。自动与手动可以相互替换，以防止他们中的任何一个出现问题。国家的整体经济水平是很难跟人家发达国家相比的，同时我国还面临着严重水污染问题，所以对污水处理的治理要加强[2]。但是目前令国家发难的就是建立太多的污水厂的资金有些困难，同时又缺乏经验和技术等一系列的原因，因此，我国的污水处理发展形势严峻。
1.3污水处理设施控制系统设计的目的和意义
经济发展使人民生活水平得到更高的改善,但是随之会发生多多少少的不同程度的水污染现象,污水是造成环境的污染源之一。因此,污水污染源如何解决开始受到各国环保部门及世卫组织的关注。通过中国经济信息网记录与分析,我国根据目前不同地区平均的需要,每年缺水总量数据令人咋舌（约为三四百亿立方米）即便如此还有,由于缺水造成的经济损失的危害程度严重超过了自然灾害所带来的。由此可见,水资源的匮乏和水资源的污染,对人民的日常生活己经造成严重的影响和严重的影响了我国的经济建设和发展。
（1）主电路设计、控制电路设计
（2）设备选型
起来。所以向外界提供接口很重要，这样才能方便的对PLC进行扩展。
2.1.2 PLC控制器的发展领域
自从PLC产生以来，PLC控制的各种优点为人们很快所熟知，在工业自动化方向便有了飞速的发展[3]。早先的PLC在结构上非开放性，还有就是不同厂家的体系、编程语言等也不一样，这样用户终端功能的拓展被制约了。现在，自动化控制系统控制结构的特点是多样化、复杂化，规模化，这就决定了对用户界面的更多的需求。同时，对开放系统的开发网络通信能力强，生产中大量信息能够被企业及时掌握，这样软件、硬件的配置及选择解决方案更熟练。我国一方面引用外国设备。另外，还在学习国外技术，并取得了进步。现在我国的计算机技术成熟起来，工业自动化技术的发展在高智能化的今天很重要。
1 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2污水处理系统 1
1.3本毕业设计所研究内容 2
1.4 论文结构安排 3
2 现场总线（PROFIBUS）技术及其PLC概述 3
2.1 PLC概述 3
2.2现场总线技术 4
3 污水处理系统工艺流程 6
3.1 基本污水处理系统 6
3.2本课题所采用的工艺流程 7
4 控制系统方案设计 9
4.1 设计原则与思想 9
4.2 污水处理系统的方案 9
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
4.3 PROFIBUS 网络配置 11
5 污水处理系统的软件设计 25
5.1污水处理系统软件设计的总体概述 25
5.2 污水处理部分程序设计 26
5.3 PID 调节在污水处理中的应用 29
6 WINCC监控画面设计 35
6.1 WINCC简介 35
6.2 WINCC系统构成 35
6.3 监控画面设计 36
结 论 38
致 谢 39
参考文献 40
附录 41
1 绪论
1.1 课题背景
水资源、水环境，是人类生存的基础，全球水资源污染状况状况越来越严重，人民生活质量的可靠性越来越受到重视。工业的发展与人口的增加，引起了各种废水的污染，可饮用水资源出现了紧张。要解决出现的问题，就必须统筹综合考虑水污染治理情况。一般情况下，所有的污水产生后除了被一些在产生废水的过程中的物品带走，还是就是因为物理原因蒸发或汽化而丢失，其余的都会被排放。于是，使用高节能、高可靠性的自动化先进技术设计污水处理控制系统成为必然趋势。本设计的操作过程中用到了变频控制和电气控制等技术内容。这种污水处理系统能够具备高稳定性、高可靠性和高节能性，自然就使水污染问题的处理带来了希望。人民对水资源很有依赖。然而，水污染的严重性对人类的生活是极大地考验。当今世界的飞速发展也带了不可再生资源日益匮乏。我国的在水资源保护和治理方面跟人家外国相比还是有些差距的。一般的废水排放的污染量都没有得到标准的控制就直接被排弃。可以想象到污水中包含的污染物的种类那不是一个多字能形容的，鉴于此，我国也出台了一些相关的法律，要求污水达标准后才可以排放，以便降低对环境对人类的危害程度。
污水再生利用作为第二水源有它的巨大优势，首先，这种方式相对于远距离引水更便宜，其次比海水淡化更经济，从而减少了排污费用，生态环境也有了明显变化[1]。但是这并不意味污水治理很容易。之所以这样说，主要基于它的不完善的工艺以及检测技术方面的缺陷。我国现在的污水处理情况大致是:分布及其不均，并且水资源的人均情况更是不容乐观。水资源需求越来越供不应求，在这种情况下，更多的污水处理厂兴起；即便环境治理强度加大了，国家对水污染情况制定了一些措施，但目前的污水处理还在起步阶段；由于生活中众多方面都离不开谁，所以现在水处理速度还是显得慢，主要还是设施落后。与国外的一些发展快的国家性比更是滞后了；污水处理有待发展，而且地位也会越来越高，可以说前途一片光明；我国应建立更完善的机制来应对水污染，对污染比较严重的工厂严厉监督。这也就是使我们得课题研究更加有意义了。
1.2污水处理系统
(1)污水处理系统简介
近年来，越来越多的污水处理厂被建起来，控制系统可以尽可能地使污水处理厂的运行更稳固，提高水质量。与此同时，污水处理的管理方面所面临的考验更加严峻了。减少工人的劳动时间而更加注重效率在提高经济效益方面更加有效。本次毕设使用PROFIBUS总线技术，监控单元采用西门子组态WINCC。下位机选用S7-300 的PLC，它主要是作为控制单元。其中监控界面主要有登陆界面、退出界面、参数界面、设备运行界面等。
(2) 国内外现状与发展趋势
大部分新建污水处理厂采用计算机集成式控制，但人工方式仍是现有污水处理厂中常有的现象。开始使用大量的可靠性高、维护简便的检测及水质分析仪表，但大多使用的是进口仪器、仪表，所以检测与维护上存在很多问题。随着一些污水处理工艺的进一步完善，自动控制系统逐渐代替了人工方式。但在硬件与软件开发的监控与通讯的研究方面有很多
缺陷，从而导致经济运行慢，处理过程缓慢，尤其是国产的设备的质量有更多需要提高的地方。??
很多的污水处理厂现在都是在电脑端监控其运行过程，还可以设置他们的参数，从而使效率提高。这在国外的污水处理厂早已实施，甚至有的国家进入无人控制模式。在20世纪70年代美国爱阿华水厂已经着手自动控制水厂投药的研究工作，管理更是有优势。此外，莫斯科水厂，东京朝霞水，还采用了电脑控制水厂工艺，达到了更好的效果。在工厂范围内配备了多套电脑，在整个处理过程中，实现多回路控制，包括沉淀、过滤和反冲洗，臭氧处理，化学品输送，泵站等。位于中央控制室的电脑主机，从每个站点收集数据，并提供了设备故障报警、图表、曲线、设备运动记录等。自动与手动可以相互替换，以防止他们中的任何一个出现问题。国家的整体经济水平是很难跟人家发达国家相比的，同时我国还面临着严重水污染问题，所以对污水处理的治理要加强[2]。但是目前令国家发难的就是建立太多的污水厂的资金有些困难，同时又缺乏经验和技术等一系列的原因，因此，我国的污水处理发展形势严峻。
1.3污水处理设施控制系统设计的目的和意义
经济发展使人民生活水平得到更高的改善,但是随之会发生多多少少的不同程度的水污染现象,污水是造成环境的污染源之一。因此,污水污染源如何解决开始受到各国环保部门及世卫组织的关注。通过中国经济信息网记录与分析,我国根据目前不同地区平均的需要,每年缺水总量数据令人咋舌（约为三四百亿立方米）即便如此还有,由于缺水造成的经济损失的危害程度严重超过了自然灾害所带来的。由此可见,水资源的匮乏和水资源的污染,对人民的日常生活己经造成严重的影响和严重的影响了我国的经济建设和发展。
（1）主电路设计、控制电路设计
（2）设备选型
起来。所以向外界提供接口很重要，这样才能方便的对PLC进行扩展。
2.1.2 PLC控制器的发展领域
自从PLC产生以来，PLC控制的各种优点为人们很快所熟知，在工业自动化方向便有了飞速的发展[3]。早先的PLC在结构上非开放性，还有就是不同厂家的体系、编程语言等也不一样，这样用户终端功能的拓展被制约了。现在，自动化控制系统控制结构的特点是多样化、复杂化，规模化，这就决定了对用户界面的更多的需求。同时，对开放系统的开发网络通信能力强，生产中大量信息能够被企业及时掌握，这样软件、硬件的配置及选择解决方案更熟练。我国一方面引用外国设备。另外，还在学习国外技术，并取得了进步。现在我国的计算机技术成熟起来，工业自动化技术的发展在高智能化的今天很重要。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/3730.html
