PLC的污水处理厂控制系统设计现场控制系统
目录
1 引言 1
1.1 课题研究的背景和意义 1
1.2 工业污水处理的国内外现状 1
1.3 污水处理厂常用流程 3
1.4工业污水处理常用工艺 4
2 现场控制系统的总体设计 6
2.1 污水处理系统的工艺和流程 6
2.2 硬件选型 7
2.3 PLC程序设计 12
3 污水处理现场控制系统的实现 20
3.1 创建工程和硬件组态 20
3.2 污水处理部分主要程序说明 22
3.3 污水处理系统的调试与仿真 27
结论 30
致谢 31
参考文献 32
1 引言
世界上的任何国家发展经济的同时，都能够促使社会的进步、工农业的发展，使得人民生活改善。这样也会导致我们生存的环境遭受污染，其中就包括水污染。水是人类赖以生存的必须元素，而且人们对水的需求日益增长。但是，水资源不是取之不尽，用之不竭的。持续减少的淡水总量，不断升高的用水成本，再加上环境污染导致了可用水资源的减少。如今淡水资源的匮乏己经是我国乃至全世界亟待解决的难题。
1.1 课题研究的背景和意义
尽管在我国环境保护意识正逐步增强，但是污废水实际处理情况却很不乐观，全国 2005 年城市污废水处理率刚刚达到 45.67%，大约有一半的污水没有能够有效的处理。总体上说运行控制还有着很多不足的地方，所以制约了污水处理技术的发展。全国的污水处理厂的控制系统的状况为:手动控制与自动控制同时使用，自主和引进同步发展。跨入新的 21 世纪，我国的经济发展到一个前所未有的水平，人们生活水平不断得到提高，同时人们对于环境保护的认识和要求也越来越高， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
所以全国各地不断加大新建污废水处理厂站，然而在日常运行使用中，只有为数不多的污水站能够较好运行。国家环保总局做过一次全国 54 个城市总共 5557 个污废水处理厂站的全面摸排:运行比较好的效果只占 23%，处理能力达不到设计能力一半的或建好后没能运行的竟然占了总数的 63.9%[]。出现这些情况的原因有很多方面，其中最主要的原因为管理水平低和运行控制方式不合理。每一年由此造成的损失非常惊人。为继续加快全国的污废水治理，国家环保总局、科技部、建设部 在“十一五”期间联合行动，使得大部分城市污废水处理率超过 65%，省会城市、重点城市、旅游城市，污废水处理率超过 75%[]。
在发达国家，人们的用水方式是减少使用洁净水资源，减少排放污水，达到循环使用水资源的目的。随着这种再生水技术的改进与提高，它在工农业等方面的应用也变得越来越广泛。在其他发展中国家，再生水成为了重要的水资源，被应用到越来越多的领域。再生水与淡化海水、进行调水工程比较，优点在于低成本，=并且能够有效的改善我们生存的环境，使大自然水资源的良性循环。从技术、经济以及途径等方面考虑，再生水技术都是缓解水资源短缺的有效方式之一。
1.2 工业污水处理的国内外现状
目前，其他国家的污水处理厂控制系统已经具备以下特点[]：
(1)采取分散式的计算机控制系统，按照厂区具体的分布情况设置一定数量的分站点控制，同时设置中央操控室，有完善的监视网络，操作员在中央控制室中通过网络管理和监督生产过程．实现工作现场无需值守。
(2)控制系统采取冗余化设计，单个工作站点能够独立工作，使系统变得安全和可靠。
(3)整个生产过程具有智能化的特点，智能的程度可以变化，处理工艺可以针对不同水源进行调整。
(4)复杂的工艺流程，更高的精度要求，利用自动控制使主要工艺环节达到要求。其中包括搅拌混合、添加药剂、控制曝气过程等。
(5)采用很多的先进的智能化的仪器仪表，使得监测数据精度更高，控制数据更加准确。
目前国内污水厂的自动控制系统中，检仪表的自动化程度较高，也应用了许多新的工艺与设备。能够实现污水处理自动化的设备大多依靠进口。综合来看，我国处理污水的自动控制系统有着以下的特点与不足[]：
(1)污水处理存在各种类型和等级的控制系统与控制方法。许多新建的污水厂开始采取计算机集散控制系统，但巡检和人工方式还被用在许多现有的和正在改造的污水处理厂控制系统中。
(2)大量可靠性高并且维护简便的仪器仪表开始被采用，有效地提高了污水处理厂的自动控制水平。但大多被采用的设备属于进口仪器、仪表，使用和维护这些设备时会面临很多问题。
(3)开始出现新的污水处理的工艺，并开始广泛的应用各种控制理论，并开始在单个控制系统中采取自动控制的方式。
(4)开发硬件和软件时对污水处理系统的监控和通许功能的利用存在不足的方面，没有能够实现处理过程的高效性和经济性。
(5)许多控制系统在设计时没有符合实际工艺的要求，汉化软件方面做的较差，增加了系统正常运行的难度。
(6)需要提高国产自动控制系统、仪器仪表的水平，由于出现了一些复杂高效的新污水处理工艺，对应的自控设备也需要达到更高的标准。
1.3 污水处理厂常用流程
污水处理的过程相当于一系列工程的组合，遵循从简到繁，由易到难的规律。所以是先过滤掉大块的杂物，接着再按顺序将细颗粒物质，易溶解的物质除去。相当于先使用物理方法，然后采取生物与化学的方法[]。
我们通常将污水处理分为三个等级。一级是预处理阶段，二级是主要处理阶段，三级是精细处理阶段。在各种方法中，生物处理法在污水处理方法中仍然属于主流方法。主要原因是因为根据污水处理方法的发展，最成熟的污水处理技术必然是一级处理技术，而三级处理属于正在发展的污水处理技术，需要较高的成本并不断开发。而生物处理法这一技术，一直处于变化和发展的阶段，至今仍方兴未艾[]。
一级预处理阶段的主要任务就是将污水中的不溶解的固体物质滤除。为此，多采用物理处理法。在进行了一级预处理之后，能够滤除75%左右的固体物，以及30%左右的生化需氧量，所以污水的净化程度一般。
图1-1 一级预处理阶段
在二级主要处理阶段，能够去除污水中大部分的污染物，例如生化需氧量，在二级处理中能够去除高达85%左右的量，使污水中的BOD含量大大降低。
图1-2 二级主要处理阶段
三级精细处理的作用是去除之前的处理阶段没有除去的污染物，目的是降解有机物以及具有可溶性的无机物。
图1-3 三级精细处理阶段
1.4工业污水处理常用工艺
在选择具体的污水处理工艺时，要考虑所面对的不同处理对象与环境，并结合当地的实际情况，包括水质，主要污染物等实际情况，这样才能最有效的做好污水处理。
污水处理的方法有很多种，包括物理法，化学法以及生物降解法。我们在结合当地的实际情况时，这些污水处理方法可以单独使用，也可以混合使用，大多数情况下会选择混合使用不同的处理方法，从而达到更好的处理效果。当前最常用的污水处理方法是以生物降解法为主，再配合物理与化学方法，实现对污水的净化。以下几种是经常被采用的工艺。
（1）传统活性污泥法。传统活性污泥法是在污水中加入一些活性菌种，并对污水供养，使菌种成活。菌种可以凝聚和吸附有机物，然后使其氧化分解，最终沉淀下来达到使污水中的有机物被去除的目的[]。
1 引言 1
1.1 课题研究的背景和意义 1
1.2 工业污水处理的国内外现状 1
1.3 污水处理厂常用流程 3
1.4工业污水处理常用工艺 4
2 现场控制系统的总体设计 6
2.1 污水处理系统的工艺和流程 6
2.2 硬件选型 7
2.3 PLC程序设计 12
3 污水处理现场控制系统的实现 20
3.1 创建工程和硬件组态 20
3.2 污水处理部分主要程序说明 22
3.3 污水处理系统的调试与仿真 27
结论 30
致谢 31
参考文献 32
1 引言
世界上的任何国家发展经济的同时，都能够促使社会的进步、工农业的发展，使得人民生活改善。这样也会导致我们生存的环境遭受污染，其中就包括水污染。水是人类赖以生存的必须元素，而且人们对水的需求日益增长。但是，水资源不是取之不尽，用之不竭的。持续减少的淡水总量，不断升高的用水成本，再加上环境污染导致了可用水资源的减少。如今淡水资源的匮乏己经是我国乃至全世界亟待解决的难题。
1.1 课题研究的背景和意义
尽管在我国环境保护意识正逐步增强，但是污废水实际处理情况却很不乐观，全国 2005 年城市污废水处理率刚刚达到 45.67%，大约有一半的污水没有能够有效的处理。总体上说运行控制还有着很多不足的地方，所以制约了污水处理技术的发展。全国的污水处理厂的控制系统的状况为:手动控制与自动控制同时使用，自主和引进同步发展。跨入新的 21 世纪，我国的经济发展到一个前所未有的水平，人们生活水平不断得到提高，同时人们对于环境保护的认识和要求也越来越高， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
所以全国各地不断加大新建污废水处理厂站，然而在日常运行使用中，只有为数不多的污水站能够较好运行。国家环保总局做过一次全国 54 个城市总共 5557 个污废水处理厂站的全面摸排:运行比较好的效果只占 23%，处理能力达不到设计能力一半的或建好后没能运行的竟然占了总数的 63.9%[]。出现这些情况的原因有很多方面，其中最主要的原因为管理水平低和运行控制方式不合理。每一年由此造成的损失非常惊人。为继续加快全国的污废水治理，国家环保总局、科技部、建设部 在“十一五”期间联合行动，使得大部分城市污废水处理率超过 65%，省会城市、重点城市、旅游城市，污废水处理率超过 75%[]。
在发达国家，人们的用水方式是减少使用洁净水资源，减少排放污水，达到循环使用水资源的目的。随着这种再生水技术的改进与提高，它在工农业等方面的应用也变得越来越广泛。在其他发展中国家，再生水成为了重要的水资源，被应用到越来越多的领域。再生水与淡化海水、进行调水工程比较，优点在于低成本，=并且能够有效的改善我们生存的环境，使大自然水资源的良性循环。从技术、经济以及途径等方面考虑，再生水技术都是缓解水资源短缺的有效方式之一。
1.2 工业污水处理的国内外现状
目前，其他国家的污水处理厂控制系统已经具备以下特点[]：
(1)采取分散式的计算机控制系统，按照厂区具体的分布情况设置一定数量的分站点控制，同时设置中央操控室，有完善的监视网络，操作员在中央控制室中通过网络管理和监督生产过程．实现工作现场无需值守。
(2)控制系统采取冗余化设计，单个工作站点能够独立工作，使系统变得安全和可靠。
(3)整个生产过程具有智能化的特点，智能的程度可以变化，处理工艺可以针对不同水源进行调整。
(4)复杂的工艺流程，更高的精度要求，利用自动控制使主要工艺环节达到要求。其中包括搅拌混合、添加药剂、控制曝气过程等。
(5)采用很多的先进的智能化的仪器仪表，使得监测数据精度更高，控制数据更加准确。
目前国内污水厂的自动控制系统中，检仪表的自动化程度较高，也应用了许多新的工艺与设备。能够实现污水处理自动化的设备大多依靠进口。综合来看，我国处理污水的自动控制系统有着以下的特点与不足[]：
(1)污水处理存在各种类型和等级的控制系统与控制方法。许多新建的污水厂开始采取计算机集散控制系统，但巡检和人工方式还被用在许多现有的和正在改造的污水处理厂控制系统中。
(2)大量可靠性高并且维护简便的仪器仪表开始被采用，有效地提高了污水处理厂的自动控制水平。但大多被采用的设备属于进口仪器、仪表，使用和维护这些设备时会面临很多问题。
(3)开始出现新的污水处理的工艺，并开始广泛的应用各种控制理论，并开始在单个控制系统中采取自动控制的方式。
(4)开发硬件和软件时对污水处理系统的监控和通许功能的利用存在不足的方面，没有能够实现处理过程的高效性和经济性。
(5)许多控制系统在设计时没有符合实际工艺的要求，汉化软件方面做的较差，增加了系统正常运行的难度。
(6)需要提高国产自动控制系统、仪器仪表的水平，由于出现了一些复杂高效的新污水处理工艺，对应的自控设备也需要达到更高的标准。
1.3 污水处理厂常用流程
污水处理的过程相当于一系列工程的组合，遵循从简到繁，由易到难的规律。所以是先过滤掉大块的杂物，接着再按顺序将细颗粒物质，易溶解的物质除去。相当于先使用物理方法，然后采取生物与化学的方法[]。
我们通常将污水处理分为三个等级。一级是预处理阶段，二级是主要处理阶段，三级是精细处理阶段。在各种方法中，生物处理法在污水处理方法中仍然属于主流方法。主要原因是因为根据污水处理方法的发展，最成熟的污水处理技术必然是一级处理技术，而三级处理属于正在发展的污水处理技术，需要较高的成本并不断开发。而生物处理法这一技术，一直处于变化和发展的阶段，至今仍方兴未艾[]。
一级预处理阶段的主要任务就是将污水中的不溶解的固体物质滤除。为此，多采用物理处理法。在进行了一级预处理之后，能够滤除75%左右的固体物，以及30%左右的生化需氧量，所以污水的净化程度一般。
图1-1 一级预处理阶段
在二级主要处理阶段，能够去除污水中大部分的污染物，例如生化需氧量，在二级处理中能够去除高达85%左右的量，使污水中的BOD含量大大降低。
图1-2 二级主要处理阶段
三级精细处理的作用是去除之前的处理阶段没有除去的污染物，目的是降解有机物以及具有可溶性的无机物。
图1-3 三级精细处理阶段
1.4工业污水处理常用工艺
在选择具体的污水处理工艺时，要考虑所面对的不同处理对象与环境，并结合当地的实际情况，包括水质，主要污染物等实际情况，这样才能最有效的做好污水处理。
污水处理的方法有很多种，包括物理法，化学法以及生物降解法。我们在结合当地的实际情况时，这些污水处理方法可以单独使用，也可以混合使用，大多数情况下会选择混合使用不同的处理方法，从而达到更好的处理效果。当前最常用的污水处理方法是以生物降解法为主，再配合物理与化学方法，实现对污水的净化。以下几种是经常被采用的工艺。
（1）传统活性污泥法。传统活性污泥法是在污水中加入一些活性菌种，并对污水供养，使菌种成活。菌种可以凝聚和吸附有机物，然后使其氧化分解，最终沉淀下来达到使污水中的有机物被去除的目的[]。
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