城市污水处理控制系统设计
城市污水处理控制系统设计[20200410141301]
摘 要
随着城市化的不断前进，越来越多的城市污水不及时处理直接排放河道，引起了生态环境的恶化，污染水源。所以污水处理是当今社会急待解决的问题。本设计的主要内容是用PLC做控制器来完成对污水处理的控制，上位机进行实时监控。使污水处理经过处理后能达到相应的国家标准。结合污水处理的工艺流程、硬件结构以及PID控制原理和软件系统的设计，能够在运行的组态王监控软件上对每一个电机进行有效控制，根据从传感器上反馈的数据，系统能够最终将把水处理好，并进行清水的排放。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:污水处理PID组态王PLC
目 录
1. 绪论 1
1.1城市污水简介 1
1.2研究背景与意义 1
1.3城市污水处理的国内外现状 2
1.4课题主要设计内容 3
2. 城市污水处理工艺及选择 4
2.1城市污水处理工艺 4
2.2城市污水处理总体方案 7
3. 硬件系统配置 9
3.1主要组成部分 9
3.2电气控制系统设计 10
3.3城市污水处理控制系统电机设备选择 10
3.4传感器的选择 11
3.5主电路的设计 12
3.6 PLC的选择 14
3.6.1 CPU的选择 14
3.6.2 PLC数字量输入输出分配 14
3.6.3扩展模块的选择 15
3.6.4PLC模拟量输入输出 15
3.7 PLC硬件接线 16
4. 软件系统设计 18
4.1总体流程设计 18
4.1.1手动模式 18
4.1.2 自动模式 18
4.2 溶氧量PID控制设计 20
4.2.1 PID控制算法 20
4.2.2 PID在PLC中的回路指令 21
4.2.3 回路输入输出变量的数值转换方法 22
4.2.4 PID参数整定 23
4.2.5 PID程序调用 24
4.3水位检测设计 24
4.4 PH调节设计 25
4.5浊度检测设计 25
4.6 组态王软件简介 26
4.6.1 组态王的特点 27
4.6.2 组态王的功能 27
4.7组态王系统的设计 27
4.7.1 组态王的通信参数设置 28
4.7.2 新建工程和组态变量 29
4.7.3 实时曲线界面设计 30
4.7.4 历史曲线界面设计 30
5. 调试和运行结果 31
5.1硬件系统的调试 31
5.2系统总体调试 31
结 论 35
参考文献 36
致 谢 37
附录1 38
附录2 50
1. 绪论
1.1城市污水简介
城市污水是通过排水管道收集到的所有污水，它包含生活污水以及处理过的工业废水。生活污水的水质比工业污水的水质稳定，污染浓度也比较低。而工业污水水质一般都比较差、而且还有毒、浓度也比较高等。目前处理工业污水还不能够用某种通用的技术进行治理，这就需要工厂在排放污水前，先在厂内处理到一定程度再进行排放。
在城市污水中，不仅仅都是水，还有一部分是固体物质，一般占到10%。去除水中的固体部分，余下的就是要处理的城市污水，在城市污水中都会含有多种污染物，有：悬浮物、多种病原体和需氧有机物等，需氧有机物的浓度通常用生物化学需氧量或生化需氧量（BOD）mg/L来表示。在排放的城市污水中，氮和磷也占有一定的比例，它们是造成海水赤潮、地面水体富营养化和地下肥水的真凶。
当然在城市污水中，除了上面描述的几种普遍存在的染物外，还可能有不同的有机污染物和无机污染物，如果不处理排放，都会对环境以及人体健康产生影响。
1.2研究背景与意义
污水处理厂自我国改革开放后就有了，但是我国的污水处理面临几个难题。第一个人口增加，污水增多，污水处理能力简直就是杯水车薪。第二个：在城市和工业用水的急剧上升的今天，我国相应的配套设施落后，包括城市地下管网在内的市政工程也严重滞后。第三个处理资金，来源困难，导致不能引进先进的技术。使得污水的处理效率跟欧美国家有着较为明显的距离。
随着时代的发展，现在我国政府对环境保护的意识也不断加强。使得我国的污水处理迎来了飞速发展时期，处理的污水总量每年都在上升。作为一个污水处理企业，面对最现实的问题就是降低运营成本，提高企业对污水的处理效率。如果采用现代科技技术，通过不停的检测水中的各项指标，再把信息反馈到上位机，最后只要对采集到的数据信息进行分析，经过后期的计算加工处理，保存好一个个数据。根据得到数据的变化趋势，从而更改设备设定，使系统能达到最优状态，稳定运行，节能减耗。
如果能利用计算机来代替传统的人工操作，即能减少人为的失误造成的过错，又保证了人员的安全性，还降低了劳动强度。而且机器有的时候执行的比人工完成的更加完美。同时提高运行的可靠性。投资建设污水处理厂对改善环境、对我国保持经济又好又快发展具有重要意义。
1.3城市污水处理的国内外现状
水资源的保护和污水处理是经济发展不可或缺的组成部分[1]。发达国家已经对污水处理有了较为成熟的经验。如：西欧等发达国家都已经投资建设污水处理厂，针对经济发展和工业革命带来的污水进行治理[2]。而其它的发达国家也针对污水给予了不同力度的投资，尤其是新加坡并没有像其它国家一样走的先污染后治理道路，而采取了经济、环境的协调发展政策[1]。
国外主要通过建造污水处理厂来进行污水的处理。经过长期的处理后，证明建立污水处理厂确实能对水体的污染起到作用。比如说美国，污水处理厂的拥有量达到每10000人1座；法国和瑞典等西欧国家更是达到了5000人/座的程度；国外有些城市的污水处理普及率都再向100%的目标而努力。相关专家也正在试验低能耗、性能高的污水处理工艺，以提高处理的效率以及污水排放的标准，国家政府也正在完善有关污水处理相关政策。
目前，由于城市的快速发展，污水量也不容乐观，城市的污水量每年上升近7%。但是由于资金和能源方面的原因制约，使得城市污水处理率相对比较低，在我国建国初期的时候，仅有几个租界遗留下来的污水处理厂，只不过，它的污水日处理量不过万吨，而到中国解放后，我国的城市污水处理厂才开始有了比较大的发展，尤其是六五期间。据统计，截止上世纪80年代年末，我国建成的污水处理厂并投使用的已经有78座，而到1990年，有56城市拥有处理污水厂，分布在不同的21个省、直辖市中。污水处理也经历了飞速的发展时期，经过十年的飞速发展，全国污水处理厂达到了389座，污水的处理率也达到了29.65%。其中属于城市建设规划的有187座，它的处理率只有16%。由于祖国疆域广阔，当时全国仍有600多个城市没有建立城市污水处理厂，而且全国城市污水处理率仅20%，这一比例远远落后于发达国家。对于这样的一种状况，我国政府提出了《至2000年使水环境污染不断恶化的趋势得到控制，至2010年使总体环境质量得到改善》的发展目标。经过两代人的努力，特别是近十年的辛苦使城市的污水处理工作已经有不小的进步，城市污水处理普及率也上升了10%。局部地区水域环境有了明显的改善，但不排除，仍有些地方的水污染反而有所加剧。
1.4课题主要设计内容
本次毕业设计的主要内容是用PLC做控制器来完成对污水处理的控制。使污水处理经过处理后能达到相应的国家标准。该系统分为自动和手动两大部分，最后使处理过的水质能保持在环保的要求范围内，最后将处理好的清水进行排放。
本文将分五章来逐一阐述以上各部分内容：
第一章 绪论中介绍了城市污水与城市污水处理控制系统的研究背景，并结合文献综述，阐述了我国在城市污水处理控制系统存在几个方面的问题。并通过查问资料，分别对国内外的城市污水处理做了一个简单的对比。
摘 要
随着城市化的不断前进，越来越多的城市污水不及时处理直接排放河道，引起了生态环境的恶化，污染水源。所以污水处理是当今社会急待解决的问题。本设计的主要内容是用PLC做控制器来完成对污水处理的控制，上位机进行实时监控。使污水处理经过处理后能达到相应的国家标准。结合污水处理的工艺流程、硬件结构以及PID控制原理和软件系统的设计，能够在运行的组态王监控软件上对每一个电机进行有效控制，根据从传感器上反馈的数据，系统能够最终将把水处理好，并进行清水的排放。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:污水处理PID组态王PLC
目 录
1. 绪论 1
1.1城市污水简介 1
1.2研究背景与意义 1
1.3城市污水处理的国内外现状 2
1.4课题主要设计内容 3
2. 城市污水处理工艺及选择 4
2.1城市污水处理工艺 4
2.2城市污水处理总体方案 7
3. 硬件系统配置 9
3.1主要组成部分 9
3.2电气控制系统设计 10
3.3城市污水处理控制系统电机设备选择 10
3.4传感器的选择 11
3.5主电路的设计 12
3.6 PLC的选择 14
3.6.1 CPU的选择 14
3.6.2 PLC数字量输入输出分配 14
3.6.3扩展模块的选择 15
3.6.4PLC模拟量输入输出 15
3.7 PLC硬件接线 16
4. 软件系统设计 18
4.1总体流程设计 18
4.1.1手动模式 18
4.1.2 自动模式 18
4.2 溶氧量PID控制设计 20
4.2.1 PID控制算法 20
4.2.2 PID在PLC中的回路指令 21
4.2.3 回路输入输出变量的数值转换方法 22
4.2.4 PID参数整定 23
4.2.5 PID程序调用 24
4.3水位检测设计 24
4.4 PH调节设计 25
4.5浊度检测设计 25
4.6 组态王软件简介 26
4.6.1 组态王的特点 27
4.6.2 组态王的功能 27
4.7组态王系统的设计 27
4.7.1 组态王的通信参数设置 28
4.7.2 新建工程和组态变量 29
4.7.3 实时曲线界面设计 30
4.7.4 历史曲线界面设计 30
5. 调试和运行结果 31
5.1硬件系统的调试 31
5.2系统总体调试 31
结 论 35
参考文献 36
致 谢 37
附录1 38
附录2 50
1. 绪论
1.1城市污水简介
城市污水是通过排水管道收集到的所有污水，它包含生活污水以及处理过的工业废水。生活污水的水质比工业污水的水质稳定，污染浓度也比较低。而工业污水水质一般都比较差、而且还有毒、浓度也比较高等。目前处理工业污水还不能够用某种通用的技术进行治理，这就需要工厂在排放污水前，先在厂内处理到一定程度再进行排放。
在城市污水中，不仅仅都是水，还有一部分是固体物质，一般占到10%。去除水中的固体部分，余下的就是要处理的城市污水，在城市污水中都会含有多种污染物，有：悬浮物、多种病原体和需氧有机物等，需氧有机物的浓度通常用生物化学需氧量或生化需氧量（BOD）mg/L来表示。在排放的城市污水中，氮和磷也占有一定的比例，它们是造成海水赤潮、地面水体富营养化和地下肥水的真凶。
当然在城市污水中，除了上面描述的几种普遍存在的染物外，还可能有不同的有机污染物和无机污染物，如果不处理排放，都会对环境以及人体健康产生影响。
1.2研究背景与意义
污水处理厂自我国改革开放后就有了，但是我国的污水处理面临几个难题。第一个人口增加，污水增多，污水处理能力简直就是杯水车薪。第二个：在城市和工业用水的急剧上升的今天，我国相应的配套设施落后，包括城市地下管网在内的市政工程也严重滞后。第三个处理资金，来源困难，导致不能引进先进的技术。使得污水的处理效率跟欧美国家有着较为明显的距离。
随着时代的发展，现在我国政府对环境保护的意识也不断加强。使得我国的污水处理迎来了飞速发展时期，处理的污水总量每年都在上升。作为一个污水处理企业，面对最现实的问题就是降低运营成本，提高企业对污水的处理效率。如果采用现代科技技术，通过不停的检测水中的各项指标，再把信息反馈到上位机，最后只要对采集到的数据信息进行分析，经过后期的计算加工处理，保存好一个个数据。根据得到数据的变化趋势，从而更改设备设定，使系统能达到最优状态，稳定运行，节能减耗。
如果能利用计算机来代替传统的人工操作，即能减少人为的失误造成的过错，又保证了人员的安全性，还降低了劳动强度。而且机器有的时候执行的比人工完成的更加完美。同时提高运行的可靠性。投资建设污水处理厂对改善环境、对我国保持经济又好又快发展具有重要意义。
1.3城市污水处理的国内外现状
水资源的保护和污水处理是经济发展不可或缺的组成部分[1]。发达国家已经对污水处理有了较为成熟的经验。如：西欧等发达国家都已经投资建设污水处理厂，针对经济发展和工业革命带来的污水进行治理[2]。而其它的发达国家也针对污水给予了不同力度的投资，尤其是新加坡并没有像其它国家一样走的先污染后治理道路，而采取了经济、环境的协调发展政策[1]。
国外主要通过建造污水处理厂来进行污水的处理。经过长期的处理后，证明建立污水处理厂确实能对水体的污染起到作用。比如说美国，污水处理厂的拥有量达到每10000人1座；法国和瑞典等西欧国家更是达到了5000人/座的程度；国外有些城市的污水处理普及率都再向100%的目标而努力。相关专家也正在试验低能耗、性能高的污水处理工艺，以提高处理的效率以及污水排放的标准，国家政府也正在完善有关污水处理相关政策。
目前，由于城市的快速发展，污水量也不容乐观，城市的污水量每年上升近7%。但是由于资金和能源方面的原因制约，使得城市污水处理率相对比较低，在我国建国初期的时候，仅有几个租界遗留下来的污水处理厂，只不过，它的污水日处理量不过万吨，而到中国解放后，我国的城市污水处理厂才开始有了比较大的发展，尤其是六五期间。据统计，截止上世纪80年代年末，我国建成的污水处理厂并投使用的已经有78座，而到1990年，有56城市拥有处理污水厂，分布在不同的21个省、直辖市中。污水处理也经历了飞速的发展时期，经过十年的飞速发展，全国污水处理厂达到了389座，污水的处理率也达到了29.65%。其中属于城市建设规划的有187座，它的处理率只有16%。由于祖国疆域广阔，当时全国仍有600多个城市没有建立城市污水处理厂，而且全国城市污水处理率仅20%，这一比例远远落后于发达国家。对于这样的一种状况，我国政府提出了《至2000年使水环境污染不断恶化的趋势得到控制，至2010年使总体环境质量得到改善》的发展目标。经过两代人的努力，特别是近十年的辛苦使城市的污水处理工作已经有不小的进步，城市污水处理普及率也上升了10%。局部地区水域环境有了明显的改善，但不排除，仍有些地方的水污染反而有所加剧。
1.4课题主要设计内容
本次毕业设计的主要内容是用PLC做控制器来完成对污水处理的控制。使污水处理经过处理后能达到相应的国家标准。该系统分为自动和手动两大部分，最后使处理过的水质能保持在环保的要求范围内，最后将处理好的清水进行排放。
本文将分五章来逐一阐述以上各部分内容：
第一章 绪论中介绍了城市污水与城市污水处理控制系统的研究背景，并结合文献综述，阐述了我国在城市污水处理控制系统存在几个方面的问题。并通过查问资料，分别对国内外的城市污水处理做了一个简单的对比。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/4242.html
