plc的污水处理控制系统设计
目录
一、引言 1
（一）课题背景 1
（二）课题目的和意义 1
（三）国内外污水处理系统发展现状 2
（四）本文研究的主要内容 2
二、污水处理系统的硬件选型 2
（一）PLC选型 2
（二）涡轮搅拌器的选型 4
（三）PH计的选型 4
（三）差压变送器的选型 5
（四）温度传感器的选型 5
（五）流量计的选型 6
三、软件设计 7
（一）控制要求 7
（二）PLC的I/O资源配置 7
（三）PLC外部接线 8
（四）程序流程 9
（五）程序设计 9
四、污水处理系统组态监控设计 13
（一）组态控制技术 13
（二）组态设计效果 14
总 结 16
谢 辞 17
参考文献 18
一、引言
水是日常生活和经济发展中不可缺少的，随着科技的不断发展和人们生活条件日渐富裕，人们开始渴望健康的饮水。怎样建设可靠、稳定、先进、经济的水处理自动化系统成为人们关注的问题。计算机技术的发展自动化操作的可能性，PLC技术以其方便性成为了自动化系统的核心控制器与网络通信系统一起对污水进行处理。
污水处理分为地表水处理和地下水处理。净水厂通常有一个总控制站和用来加药、过滤和控水的三个分站。各个控制站独立工作，通过有线网络进行传递信息，将数据信息送到总控制室进行处理。对于污水处理来说，要根据污水处的水源来确定污水处理的工艺流程，由于污水处理工艺不同而系统所需的PLC要求也有所不同。所以，每个污水处理厂里都有一个总控制站并有 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
多个分站，站与站各自工作，并及时反馈信息给总站，总控室的多台计算机、用来进行图形和数据的传递这样便于集中管理分散控制。PLC控制系统是水处理厂核心部分，怎么选择PLC是整个系统运行的关键，通过PLC网络直接控制污水厂的正常运行。
（一）课题背景
在环境日益恶化的今天，地下水污染问题得到了民众的广大关注，浙江杭州、温州等地民众出资请环保局长下河游泳，但是这些人均保持沉默，其污染程度可见一斑。
相比于地表水的触目惊心，地下水的污染更令人惊讶。在中国13亿人口中有70%在400多个城市中使用地下水。即便是这样我国的90%地下水已经被污染。
随着工业的发展，使得环境污染问题和怎样改善环境问题日益备受关注，近两年各地区污水处理和再生产业利润巨大，该行业潜力巨大。
（二）课题目的和意义
随着社会主义的发展,城市水资源的压力越来越大, 究其原因 ,是水的自然循环跟不上人类使用水的速度.因此,只有尊重自然 ,减低人们的用水速度 ,让用水量小于水的自然循环 ,从而维系或者改善水质问题,这才是可持续的水资源保护途径.这就要求我们从无节制的取水的用水模式转变为多次用水模式转变,提高水的利用率.而实现这一转变的关键是污水的利用再生。在科学技术发展的今天,工厂废水已经不再是垃圾 ,工业污水中拥有许多的金属元素.而这些元素可以利用化学反应重新变成金属,既然是资源就要最大程度的利用.这样一来提纯后的污水再稀释提纯后就可以变成了可饮用水,这样一来就减少了重金属污染且再次变成了可饮用水.水利部长程晓冰部长指出,我国水资源短缺，人均用水水平远低于世界平均水平,污水处理的战略选择,意义重大.污水处理二次运用有利于减少污水的外排,减低了城市环境的压力,具有水量稳定、成本低、利润高等特点,这样做能够提供安全可靠的水源,能够缓解城市水资源压力.污水处理回用反映了广大人民群众对水资源的渴望,是实现水资源合理利用的重要手段，对建设国家有重要意义。
（三）国内外污水处理系统发展现状
随着经济的发展导致城市人口急剧增加，水体环境备受关注。城市污水是水体污染的主要导致因素，它限制了城市的发展。环境保护是我国一直关注的问题，我国期望城市污水处理率在20%。我国的污水处理事业在繁荣发展，般随着西部的开发，生态保护已经越来越需要关注。污水处理率是衡量地区文明的标志。经过百年的发展，污水处理从简单的处理发展到结合科技进行净水。
从1990开始，欧共体提出了污水处理后要达到要求，但水质改变并不明显。目前欧洲仍有20%的地表水受到污染。但是那些污染最严重的水源得到了整治。
（四）本文研究的主要内容
本污水处理控制系统用的是三菱FX2N型可编程控制器作为下位机，通过可编程控制器来控制污水处理过程中污水流量控制、PH值的调节、温度处理和水位的高低。按下启动按钮后搅拌机开始搅拌进，水阀打开，污水流进。系统开始检测池内污水PH值，根据不同的酸碱性打开加酸加碱阀进行中和，同时系统检测中和反应时的水温，控制加水阀的开关，最后测量污水池水位高低调节水位。上位机采用工业控制计算机，设计组态界面，监控污水处理过程。控制系统结构框图如下图1-1所示。
图 1-1 控制系统结构图
二、污水处理系统的硬件选型
（一）PLC选型
1、PLC的定义
可编程序控制器是一种数字式的电子装置，专为工业环境下应用而设计，它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模块式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。由于继电器控制存在缺点，计算机技术对PLC产生起到了推动作用。其本质是一台应用于工业控制环境的专用计算机。
2、PLC的基本结构
（1）中央控制处理单元(CPU)
中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢，起“心脏”作用。跟计算器一样，CPU由控制器、运算器和寄存器组成。CPU通常分单片机、通用微处理器和双极型位片式微处理器三种。
（2）存储器
PLC控制系统配有只读存储器（ROM)和随机存取存储器（RAM）两种存储器，是具有记忆功能的半导体电路。
ROM是软件固化的载体，是用来存放系统管理程序，用户是不能直接访问和修改它的内容的。RAM是用来存放用户编程程序和工作数据、状态。
（3）输入/输出单元
A、输入接口:
光电耦合器由两个发光二极度管和光电三极管组成。
PLC输入单元电路:1.开关合上，二极管发光。2.三极管在光的照射下导通，向内部电路输入信号。3.开关断开，二极管不发光，三极管不导通。输入接口电路把外部的开关信号转化成PLC内部所能接受的数字信号。
B、输出接口
PLC的输出单元电路：PLC的外接载体和工作电源与输入端子和公共端子COM相连，负载工作由PLC控制程序运行结果决定。
C、电源
PLC内部部件都需要电源来提供稳定的电流，所以电源是PLC里极为重要的。
D、编程器
编程器通常分为便捷式编程器和图形编程器两种，是PLC最重要的外围设备，包括键盘和显示器两部分，可以对用户程序进行输入、输出、检测和修改。
一、引言 1
（一）课题背景 1
（二）课题目的和意义 1
（三）国内外污水处理系统发展现状 2
（四）本文研究的主要内容 2
二、污水处理系统的硬件选型 2
（一）PLC选型 2
（二）涡轮搅拌器的选型 4
（三）PH计的选型 4
（三）差压变送器的选型 5
（四）温度传感器的选型 5
（五）流量计的选型 6
三、软件设计 7
（一）控制要求 7
（二）PLC的I/O资源配置 7
（三）PLC外部接线 8
（四）程序流程 9
（五）程序设计 9
四、污水处理系统组态监控设计 13
（一）组态控制技术 13
（二）组态设计效果 14
总 结 16
谢 辞 17
参考文献 18
一、引言
水是日常生活和经济发展中不可缺少的，随着科技的不断发展和人们生活条件日渐富裕，人们开始渴望健康的饮水。怎样建设可靠、稳定、先进、经济的水处理自动化系统成为人们关注的问题。计算机技术的发展自动化操作的可能性，PLC技术以其方便性成为了自动化系统的核心控制器与网络通信系统一起对污水进行处理。
污水处理分为地表水处理和地下水处理。净水厂通常有一个总控制站和用来加药、过滤和控水的三个分站。各个控制站独立工作，通过有线网络进行传递信息，将数据信息送到总控制室进行处理。对于污水处理来说，要根据污水处的水源来确定污水处理的工艺流程，由于污水处理工艺不同而系统所需的PLC要求也有所不同。所以，每个污水处理厂里都有一个总控制站并有 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
多个分站，站与站各自工作，并及时反馈信息给总站，总控室的多台计算机、用来进行图形和数据的传递这样便于集中管理分散控制。PLC控制系统是水处理厂核心部分，怎么选择PLC是整个系统运行的关键，通过PLC网络直接控制污水厂的正常运行。
（一）课题背景
在环境日益恶化的今天，地下水污染问题得到了民众的广大关注，浙江杭州、温州等地民众出资请环保局长下河游泳，但是这些人均保持沉默，其污染程度可见一斑。
相比于地表水的触目惊心，地下水的污染更令人惊讶。在中国13亿人口中有70%在400多个城市中使用地下水。即便是这样我国的90%地下水已经被污染。
随着工业的发展，使得环境污染问题和怎样改善环境问题日益备受关注，近两年各地区污水处理和再生产业利润巨大，该行业潜力巨大。
（二）课题目的和意义
随着社会主义的发展,城市水资源的压力越来越大, 究其原因 ,是水的自然循环跟不上人类使用水的速度.因此,只有尊重自然 ,减低人们的用水速度 ,让用水量小于水的自然循环 ,从而维系或者改善水质问题,这才是可持续的水资源保护途径.这就要求我们从无节制的取水的用水模式转变为多次用水模式转变,提高水的利用率.而实现这一转变的关键是污水的利用再生。在科学技术发展的今天,工厂废水已经不再是垃圾 ,工业污水中拥有许多的金属元素.而这些元素可以利用化学反应重新变成金属,既然是资源就要最大程度的利用.这样一来提纯后的污水再稀释提纯后就可以变成了可饮用水,这样一来就减少了重金属污染且再次变成了可饮用水.水利部长程晓冰部长指出,我国水资源短缺，人均用水水平远低于世界平均水平,污水处理的战略选择,意义重大.污水处理二次运用有利于减少污水的外排,减低了城市环境的压力,具有水量稳定、成本低、利润高等特点,这样做能够提供安全可靠的水源,能够缓解城市水资源压力.污水处理回用反映了广大人民群众对水资源的渴望,是实现水资源合理利用的重要手段，对建设国家有重要意义。
（三）国内外污水处理系统发展现状
随着经济的发展导致城市人口急剧增加，水体环境备受关注。城市污水是水体污染的主要导致因素，它限制了城市的发展。环境保护是我国一直关注的问题，我国期望城市污水处理率在20%。我国的污水处理事业在繁荣发展，般随着西部的开发，生态保护已经越来越需要关注。污水处理率是衡量地区文明的标志。经过百年的发展，污水处理从简单的处理发展到结合科技进行净水。
从1990开始，欧共体提出了污水处理后要达到要求，但水质改变并不明显。目前欧洲仍有20%的地表水受到污染。但是那些污染最严重的水源得到了整治。
（四）本文研究的主要内容
本污水处理控制系统用的是三菱FX2N型可编程控制器作为下位机，通过可编程控制器来控制污水处理过程中污水流量控制、PH值的调节、温度处理和水位的高低。按下启动按钮后搅拌机开始搅拌进，水阀打开，污水流进。系统开始检测池内污水PH值，根据不同的酸碱性打开加酸加碱阀进行中和，同时系统检测中和反应时的水温，控制加水阀的开关，最后测量污水池水位高低调节水位。上位机采用工业控制计算机，设计组态界面，监控污水处理过程。控制系统结构框图如下图1-1所示。
图 1-1 控制系统结构图
二、污水处理系统的硬件选型
（一）PLC选型
1、PLC的定义
可编程序控制器是一种数字式的电子装置，专为工业环境下应用而设计，它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模块式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。由于继电器控制存在缺点，计算机技术对PLC产生起到了推动作用。其本质是一台应用于工业控制环境的专用计算机。
2、PLC的基本结构
（1）中央控制处理单元(CPU)
中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢，起“心脏”作用。跟计算器一样，CPU由控制器、运算器和寄存器组成。CPU通常分单片机、通用微处理器和双极型位片式微处理器三种。
（2）存储器
PLC控制系统配有只读存储器（ROM)和随机存取存储器（RAM）两种存储器，是具有记忆功能的半导体电路。
ROM是软件固化的载体，是用来存放系统管理程序，用户是不能直接访问和修改它的内容的。RAM是用来存放用户编程程序和工作数据、状态。
（3）输入/输出单元
A、输入接口:
光电耦合器由两个发光二极度管和光电三极管组成。
PLC输入单元电路:1.开关合上，二极管发光。2.三极管在光的照射下导通，向内部电路输入信号。3.开关断开，二极管不发光，三极管不导通。输入接口电路把外部的开关信号转化成PLC内部所能接受的数字信号。
B、输出接口
PLC的输出单元电路：PLC的外接载体和工作电源与输入端子和公共端子COM相连，负载工作由PLC控制程序运行结果决定。
C、电源
PLC内部部件都需要电源来提供稳定的电流，所以电源是PLC里极为重要的。
D、编程器
编程器通常分为便捷式编程器和图形编程器两种，是PLC最重要的外围设备，包括键盘和显示器两部分，可以对用户程序进行输入、输出、检测和修改。
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