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开题报告
电气工程及其自动化
基于 PLC 的污水处理控制系统设计
一、课题研究意义及现状
我国是一个严重缺水的国家,水资源的匮乏和污染已经严重的影响了人民的日常生活以及我国
3 3
的经济建设和发展。我国城市污水处理的电耗为 0.365k Wh/m 、日本为 0.304k Wh/m 、美国为
3
0.243k Wh/m ,并且我们的工作人员还要比这些国家多,但是我国城市污水处理深度却远不如这些
国家。造成这种结果的原因主要是:污水处理厂管理水平低、自动控制手段差。因此建设符合我国
国情的污水厂自动控制系统对降低污水处理成本、改善环境等具有重要意义。
我国现有城市污水处理厂大部分采用的是活性污泥法,其余采用一级处理、强化一级处理、稳
定塘法及土地处理法等。批序式活性污泥法简称 SBR,是一种简易、快速且低耗的废水生物处理工
艺。与传统污水处理工艺不同,SBR 技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式,非稳
定生化反应替代稳定生化反应,静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。与其他的处理工艺相比,SBR
工艺具有工艺流程简单,造价低,运行稳定,处理效率高,出水水质好净化效果好等优点,且工艺
过程中各工序可根据水质、水量进行调整,运行灵活。处理设备少,构造简单,便于操作和维护管
理。SBR 法系统本身也适合于组合式构造方法,利于废水处理厂的扩建和改造。
本次研究的课题是利用 PLC 技术来实现污水处理系统的控制。PLC 是以嵌入式 CPU 为核心,加
上输入、输出等模块。PLC 的程序设计大多采用类似于继电器控制线路的梯形语言。这样我们可以
很方便的根据污水处理的各个功能,来编写出程序语言。从而实现污水处理各个功能,完成控制系
统所需要达到的设计要求。
二、课题研究的主要内容和预期目标
1.主要内容
完成一个污水处理控制系统的设计,主控部分用 PLC 来实现,具体实施可以参照某一实际过程
设定。系统总体指标及功能要求:研究污水处理的发展及现状,分析污水处理的工艺流程;研究
PLC 控制系统的硬件结构、运行原理以及 PLC 控制系统的设计原则和步骤;具体分析污水处理工艺
流程,确定被控对象,给出具体实施方案和综合考虑;硬件电路设计,进行PLC 选型、I/O 点数分
配和综合电气控制设置等考虑,并结合应用考虑给出电气控制详图;对污水处理工艺各环节进行具
体的软件编程,给出系统控制的程序框图、控制梯形图和具体程序等;综合考虑安全性和可靠性等
问题。
2.预期目标
1)预期设计污水处理系统的控制系统,主要利用PLC 来实现控制系统的主控模块。初步设污
水处理的控制系统由PLC、控制面板、水泵、鼓风机、污泥泵、空气阀门等组成。在设计 PLC 控制
系统之前,对工艺过程进行细致的分析,详细了解控制对象和控制要求,并且根据控制要求选择合
适的输入设备(控制按钮、开关、传感器等)和输出设备(接触器、继电器)。并根据所选用的输
入/输出设备的类型和数量,确定 PLC 的I/O 点数。在确定 PLC 的I/O 点数后,就根据 I/O 点数、
控制要求等来进行 PLC 的选择。选择包括机型、存储器容量、输入/输出模块、电源模块和智能模
块等,并进行 I/O 点数的分配,画出 I/O 接线原理图。
2)由于主要是对以PLC 为主的主控模块进行实现,所以要根据控制对象和控制要求对 PLC 进
行编程。首先把工艺流程分为若干阶段,确定每一阶段的输入信号和输出要控制的设备,还有不同
阶段之间的联系,然后画出程序流程图,最后再进行程序编制。程序编制好后,可以用按钮和开关
模拟数字量,电压源和电流源代替模拟量,进行模拟调试,使控制程序基本满足控制要求。
3)用组态软件实现综合功能,如果可以实现,则进行现场联机调试,就是将PLC 与现场设备
进行调试。在这一步中可以发现程序存在的实际问题,然后经过修正后使其满足控制要求。
三、课题研究的方法及措施
1.研究方法
首先要对污水处理的工艺和 PLC 进行了解,这需要查阅一定的资料,清楚污水处理系统需要实
现的功能以及如何实现这些功能,PLC 的原理和其所能实现的功能。因为本次研究要完成的主要是
对污水处理控
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