基于三菱PLC的污水處理控制系統(tǒng)的設(shè)計電氣工程及其自動化專業(yè)

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1、 第一部分 引言 一部分介紹 1.1主題背景 面對環(huán)境污染，國務(wù)院明確規(guī)定所有工業(yè)廢水源必須符合排放標(biāo)準(zhǔn)，部分處理后的污水可以回收利用。考慮到中國是一個水資源稀缺的國家，水資源的時空分布極不平衡。許多地區(qū)和城市嚴(yán)重缺水和水資源短缺嚴(yán)重影響了人民的日常生活。對中國經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展的影響。因此，建立符合中國國情的污水處理廠自動控制系統(tǒng)，對降低工業(yè)污水處理成本，改善環(huán)境具有重要作用，對構(gòu)建和諧社會，保持快速發(fā)展具有重要意義。中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。 此外，這種情況下的工業(yè)廢水處理自動控制系統(tǒng)將是一個具有有效的社會，環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益的研究課題。 1.2國內(nèi)外廢水處理研究現(xiàn)狀 從國內(nèi)來看，中國近

2、年來將提取數(shù)千億元建設(shè)工業(yè)污水處理項目建設(shè)投資，其中工業(yè)廢水處理設(shè)備投資約30億元作為建設(shè)資金。利用先進(jìn)實(shí)用技術(shù)改造傳統(tǒng)工藝，并在環(huán)保工程中采用先進(jìn)的自動控制技術(shù)，以促進(jìn)環(huán)保產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，實(shí)現(xiàn)環(huán)保經(jīng)濟(jì)的重要環(huán)節(jié)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。此外，國家還加強(qiáng)了相關(guān)的立法保護(hù)等。 從國外的角度來看，英國充分利用技術(shù)和科學(xué)來控制污染。 在200多年前開始的第一次工業(yè)革命期間，廢物處理和運(yùn)營管理的喪失也導(dǎo)致化學(xué)廢物流入土壤或直接流入地下，造成嚴(yán)重的土壤和地下水污染問題。自20世紀(jì)中葉以來，英國先后制定了污染控制和管理相關(guān)法律法規(guī)，同時開展了土壤改良和場地污染整治研究。英國的土地修復(fù)技術(shù)非常標(biāo)準(zhǔn)。目前采取的主要措

3、施是物理方法，化學(xué)方法和生物修復(fù)。 在泰晤士河的治理中，不可否認(rèn)的是，科學(xué)和技術(shù)的作用也受到高度重視，尤其是泰晤士河的第二次治理。研究數(shù)據(jù)表明，科學(xué)研究有助于水務(wù)局制定合理，符合生態(tài)要求的治理目標(biāo)，并根據(jù)水環(huán)境容量分配排放指標(biāo)及時監(jiān)測和監(jiān)測水質(zhì)變化。經(jīng)過100多年的綜合管理，特別是20世紀(jì)60年代和70年代的高強(qiáng)度治理，泰晤士河已成為世界上最重要的河流，也是世界上最干凈的河流系統(tǒng)之一。 1955年至1980年間，泰晤士河的總污染負(fù)荷減少了90％，河水的水質(zhì)在17世紀(jì)恢復(fù)了原貌，超過100種魚類返回泰晤士河。 數(shù)據(jù)顯示了泰晤士河的治理。英國設(shè)立了一個治理專門委員會和一個水務(wù)局（公司），對整個

4、流域進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃和管理，并提出水污染控制政策和法令。英國政府主要采取措施，如建設(shè)城市污水排放系統(tǒng)和河堤堤防。自1950年以來，第二次污染控制已經(jīng)開展，不僅要重建和擴(kuò)建倫敦的下水道，還要建設(shè)大型城市污水處理廠，加強(qiáng)工業(yè)污染控制，并采取措施，如河流直接氧化控制水污染。目前，全流域有污水處理廠470多個，日處理能力360萬噸，幾乎等于供水量。沿泰晤士河的生活污水必須由污水處理廠處理才能排入河中，污水處理費(fèi)用包含在居民的水費(fèi)中。 澳大利亞的方式是將受污染的土地變成公園 一個非常嚴(yán)重的問題是澳大利亞許多污染嚴(yán)重的土地最終沒有轉(zhuǎn)變?yōu)樯虡I(yè)和住宅用地。一些大型森林公園和湖濱公園更適合污染土地

5、的改造，因為它們可以廣泛種植樹木，使土壤自然修復(fù)。澳大利亞BP石油公司遺產(chǎn)公園獲得了許多獎項，是在原BP石油公司工廠翻新后建造的。在這個公園里，許多被污染的土壤還沒有被運(yùn)走。相反，它與有機(jī)物質(zhì)結(jié)合并重復(fù)使用。通過自然法則，土地被慢慢凈化。為了恢復(fù)被污染的土地，澳大利亞的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)格非常高。曾經(jīng)嚴(yán)重污染的奧林匹克公園地塊已經(jīng)變成了整個家庭的綠色天堂。 與世界上許多其他國家一樣，澳大利亞逐漸將污染嚴(yán)重的工廠從城市中心和居民區(qū)搬走。搬遷所留下的開放空間將受到環(huán)境署的嚴(yán)格評估，并將批準(zhǔn)修改開發(fā)商的申請。批準(zhǔn)后，污染土地將被修復(fù)并轉(zhuǎn)變?yōu)榉枪I(yè)用地。 德國采取的方法是找出家庭的底層并以不同的方式

6、對待它。 在工業(yè)化進(jìn)程中，德國留下了許多污染場地，15％-20％的土地被懷疑受到污染。調(diào)查結(jié)果表明，土壤保護(hù)已成為德國環(huán)境保護(hù)的重要任務(wù)。 德國的土壤保護(hù)工作更加嚴(yán)格和嚴(yán)肅，并對污染場地進(jìn)行了調(diào)查。底部清晰，為土壤保持工作奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。 首先，德國政府全面開展了土壤監(jiān)測。德國對土壤進(jìn)行長期監(jiān)測。全國有800多個監(jiān)測點(diǎn)，其中大部分是由環(huán)保部門建立的，有的是由農(nóng)業(yè)部門建立的。聯(lián)邦和州政府成立土壤污染調(diào)查小組，根據(jù)土地利用情況監(jiān)測土壤，及時了解土壤特征的變化，觀察土壤發(fā)展趨勢，評估處理措施是否得到有效實(shí)施。 其次，對國內(nèi)涉嫌污染的土地進(jìn)行了檢查和篩選，并對重點(diǎn)污染土地進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查。然后

7、，通過情景模擬，進(jìn)行了土壤修復(fù)研究，制定并實(shí)施了技術(shù)方案。 第三，還建立了污染場地數(shù)據(jù)庫。確保所有與土壤保持有關(guān)的數(shù)據(jù)庫都可供州政府使用，下一級地方政府也可以找到屬于該地區(qū)的污染場地。同時，建筑公司也可以使用這個數(shù)據(jù)庫。通過該數(shù)據(jù)庫，可以實(shí)現(xiàn)全州土壤保護(hù)的有效動態(tài)管理。 第四，通過精確計算設(shè)計了一套指標(biāo)來評估土壤風(fēng)險：在綠線上，主要是防止土壤退化;在黃線上，發(fā)出警告;在紅線上，必須清理。 第五，盡可能少地使用土地。在工業(yè)化過程中，大量的農(nóng)業(yè)用地被轉(zhuǎn)變?yōu)楣I(yè)，交通和住宅用地，土地利用的轉(zhuǎn)變導(dǎo)致了土壤污染。土地減少意味著污染減少。因此，德國現(xiàn)在實(shí)施對土地轉(zhuǎn)換和利用的全面控制。現(xiàn)在農(nóng)業(yè)用地轉(zhuǎn)化

8、和利用總量超過每年50公頃。到2020年，年利用量不應(yīng)超過30公頃。為了滿足建筑需求，重點(diǎn)是城市的土地。土地的重復(fù)使用避免了對周邊的不受控制的擴(kuò)張并產(chǎn)生新的污染。 1.3研究目的和意義 （1）環(huán)境污染第三方治理的目的 隨著全球生態(tài)環(huán)境問題日益突出和日益嚴(yán)峻，各國在應(yīng)對環(huán)境污染治理實(shí)踐中，積極探索和整頓。一般來說，主要涉及三個方面和情況：一是行政機(jī)構(gòu)主導(dǎo)的新型國家治理，公共參與機(jī)制引導(dǎo)的新型社會治理模式，供需調(diào)整的市場調(diào)節(jié)。方式。 隨著各國市場經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，依靠市場機(jī)制為資源節(jié)約，污染控制和環(huán)境保護(hù)提供有效的激勵和約束已成為各國的主要選擇。其中，環(huán)境污染的第三方治理機(jī)制是環(huán)境污染治理市

9、場化的典型實(shí)踐模式。該機(jī)制依賴于市場主體追求自身利益最大化的觀點(diǎn)，并在污染控制實(shí)踐中引入第三方市場實(shí)體。承擔(dān)具體治理任務(wù)的中介機(jī)構(gòu)或個別市場實(shí)體集中技術(shù)力量和資金投入，建立污染控制經(jīng)營實(shí)體。為所有污染物排放實(shí)體提供專業(yè)化，有償?shù)奈廴究刂坪凸芾矸?wù)，將污染者的直接治理責(zé)任轉(zhuǎn)化為間接經(jīng)濟(jì)責(zé)任，最終實(shí)現(xiàn)污染控制行為的社會化和產(chǎn)業(yè)化，最大限度地發(fā)揮治理績效。 。 （2）研究第三方治理環(huán)境污染的意義 1，實(shí)施第三方環(huán)境污染治理有利于環(huán)境保護(hù)部門的監(jiān)督。污染物排放企業(yè)的污染控制責(zé)任通過合同轉(zhuǎn)移并集中到環(huán)境服務(wù)公司，大大減少了環(huán)保部門的監(jiān)管目標(biāo)，相應(yīng)的執(zhí)法成本也將大大降低。同時，污染物排放企業(yè)與環(huán)境服務(wù)

10、公司之間的合同關(guān)系鼓勵雙方相互監(jiān)督，相互制約，避免污染物排放過量。 2，實(shí)施第三方環(huán)境污染治理也有利于提高污水處理企業(yè)的污染控制效率。污水處理企業(yè)管理設(shè)施由具有專業(yè)技能，人員和管理經(jīng)驗的環(huán)境服務(wù)公司運(yùn)營，可以降低污染控制成本，提高污染控制效率。同時，作為地主，污水處理公司將與政府環(huán)保部門一起監(jiān)督環(huán)保企業(yè)，有效降低環(huán)境污染事件的風(fēng)險。 3，實(shí)施第三方環(huán)境污染治理也有利于環(huán)保產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。環(huán)保服務(wù)公司正在開拓工業(yè)污染治理領(lǐng)域的新市場，提供新的服務(wù)領(lǐng)域，從簡單的設(shè)備制造和工程建設(shè)擴(kuò)展到投資運(yùn)營服務(wù)，為公司自身的發(fā)展提供新的動力，促進(jìn)整個公司的快速發(fā)展。環(huán)保產(chǎn)業(yè)。發(fā)展。 四是第三方環(huán)境污染治理

11、的必要性 總而言之，第三方環(huán)境污染治理機(jī)制是環(huán)境法“誰污染誰治誰”的原則和實(shí)踐的創(chuàng)新延伸的結(jié)果。從理論上講，人們普遍認(rèn)為環(huán)境污染控制的成本應(yīng)該由生態(tài)環(huán)境驅(qū)逐艦承擔(dān)。但從這個角度來看，國內(nèi)外學(xué)者的統(tǒng)一經(jīng)歷了一定的過程。從國際視角來看，在一定時期內(nèi)，根據(jù)許多國家的立法規(guī)定，雖然生產(chǎn)者和經(jīng)營者造成了環(huán)境污染和生態(tài)破壞，但如果不直接損害其人身或財產(chǎn)，他們將不承擔(dān)任何法律。一個特定的主題。責(zé)任。隨著環(huán)境問題日益突出，政府對環(huán)境治理的社會和公共財政負(fù)擔(dān)日益沉重，進(jìn)一步加劇了“企業(yè)利用污染賺錢，政府利用公共財政控制污染”這一不公平的社會現(xiàn)象。 1.4本課題的主要研究內(nèi)容 1.4本主題的主要研究內(nèi)容

12、 （1）主要內(nèi)容： 本課題的主要設(shè)計內(nèi)容是工業(yè)污水處理工藝和工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)的組成以及PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計，主要包括以下內(nèi)容： （1）介紹了工業(yè)廢水處理的基本內(nèi)容，包括工業(yè)廢水處理的發(fā)展現(xiàn)狀和工業(yè)廢水處理的工藝流程; （2）工業(yè)廢水處理控制硬件系統(tǒng)的具體分析和設(shè)計，主要硬件選擇和主回路設(shè)計及PLC外部接線圖; （3）具體分析和設(shè)計工業(yè)廢水處理軟件系統(tǒng)，并對系統(tǒng)工作流程進(jìn)行編程和說明; （4）觸摸屏和工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)的模擬。 （2）我期待解決的主要問題： 1.污水處理控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計; 2，污水處理控制系統(tǒng)的軟硬件組成設(shè)計; 3.整個污水處理控制系統(tǒng)的電氣控

13、制電路圖設(shè)計; 4，污水處理控制系統(tǒng)PLC主程序設(shè)計; （iii）預(yù)期目標(biāo)：實(shí)現(xiàn)手動啟動并自動控制廢水凈化和排放的整個過程，并在控制系統(tǒng)的整個操作過程中在手動調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)中實(shí)施一個步驟。 第二部分污水處理控制系統(tǒng)的過程介紹 2.1常用的污水處理工藝 污水處理工藝是城市生活污水和工業(yè)廢水的多種經(jīng)濟(jì)，合理，科學(xué)，有效的工藝方法。污水處理廣泛應(yīng)用于建筑，農(nóng)業(yè)，交通運(yùn)輸，能源，石化，環(huán)保，城市景觀，醫(yī)療，餐飲等領(lǐng)域。 經(jīng)過綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，城市污水處理過程應(yīng)根據(jù)處理規(guī)模，水質(zhì)特征，接收水體環(huán)境功能和當(dāng)?shù)貙?shí)際情況和要求確定。 定義1 通過分離污水中含有的污染物或通過各種方法將污水

14、轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)來凈化污水的過程。應(yīng)用科學(xué)：生態(tài)學(xué)（一門學(xué)科）;污染生態(tài)學(xué)（兩個學(xué)科） 定義2 通過物理，化學(xué)或生物處理凈化廢水的措施。應(yīng)用科學(xué)：水利科學(xué)與技術(shù)（一門學(xué)科）;環(huán)境水利（二級學(xué)科）;水污染防治（水利）（三科） 選擇標(biāo)準(zhǔn) 1）經(jīng)過綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，城市污水處理過程應(yīng)根據(jù)處理規(guī)模，水質(zhì)特征，接收水體的環(huán)境功能和當(dāng)?shù)貙?shí)際情況和要求確定。 2）工藝選擇的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)包括：加工單位水投資，減少單位污染物投資，處理單位用水量和成本，減少單位污染物用電量和成本，占地面積，運(yùn)行績效可靠性，管理和維護(hù)難度等級，整體環(huán)境效益等 3）應(yīng)切實(shí)確定污水水質(zhì)，優(yōu)化工藝設(shè)計參數(shù)。有必要對污水的當(dāng)

15、前水質(zhì)特征和污染物成分進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查或測量，并進(jìn)行合理的分析和預(yù)測。當(dāng)水質(zhì)復(fù)雜或特殊時，應(yīng)進(jìn)行污水處理過程的動態(tài)測試，如有必要，應(yīng)進(jìn)行試點(diǎn)研究。 4）積極謹(jǐn)慎地采用新的高效技術(shù)。對于首次在中國應(yīng)用的新工藝，必須進(jìn)行試驗和生產(chǎn)測試，以便在應(yīng)用前提供可靠的設(shè)計參數(shù)。 2.2本設(shè)計污水處理工藝 該系統(tǒng)采用SBR工業(yè)污水處理方法。 SBR工業(yè)廢水處理方法，這是一種稱為“順序批量批次”的稱為活化批處理的更先進(jìn)的處理方法。 SBR工業(yè)廢水處理方法以這種更先進(jìn)的操作的時分形式取代了傳統(tǒng)的后向空間分割方法。該方法適用于污水處理，其中產(chǎn)生連續(xù)的污水并且污水量相對較大。 SBR廢水處理方法的核心部分是

16、廢水處理系統(tǒng)。該處理系統(tǒng)共包括八個功能和結(jié)構(gòu)，如厚和細(xì)網(wǎng)格去污罐，收集罐，SBR反應(yīng)罐，泥漿儲罐， 為使工業(yè)污水處理系統(tǒng)便于集中監(jiān)控，系統(tǒng)采用PLC和計算機(jī)組成整個控制系統(tǒng)。 PLC型號選自日本三菱FX2N系列。編程軟件使用GX Developer軟件，配置軟件由MCGS 6.2實(shí)現(xiàn)。 PLC是整個污水處理系統(tǒng)的控制中心。在整個系統(tǒng)運(yùn)行過程中，應(yīng)完成水泵和各調(diào)節(jié)閥的所有動作，包括：凈化機(jī)和潛水?dāng)嚢铏C(jī)等機(jī)器的啟動和停止，以及檢測到的信號的輸入和輸出通過液位檢測裝置。 采用PLC后，系統(tǒng)最大限度地減少了員工的勞動強(qiáng)度，大大降低了操作人員的工作量，更加合理地利用了各種資源。該系統(tǒng)能耗低，在穩(wěn)定系

17、統(tǒng)輸水指標(biāo)的同時節(jié)約能源，在環(huán)境報復(fù)中發(fā)揮著重要作用。 第三部分 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 3.1 污水處理的組成成分 污水處理工藝主要是對城市生活污水和工業(yè)廢水，所采取的各種經(jīng)濟(jì)、合理、科學(xué)、行之有效的工藝方法。目前我國污水處理技術(shù)被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè),交通、能源、建筑、石化、環(huán)保、城市景觀、醫(yī)療、餐飲等各個領(lǐng)域。 城市污水處理工藝應(yīng)根據(jù)處理規(guī)模、水質(zhì)特性、受納水體的環(huán)境功能及當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況和要求，經(jīng)全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后優(yōu)選確定。 污水處理就是采用各種技術(shù)與手段， 將污水中所含的污染物質(zhì)分離去除或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，使水得到凈化。 MBR 又稱膜生物反應(yīng)器（Membrane Bio－

18、Reactor），是 一 種 由 膜 分 離與生物處理單元相結(jié)合的新型水處理技術(shù)， 由于其具有高濃度的污泥量和豐富的菌落群以及不需要二沉池、 出水特別干 凈等特點(diǎn)而特別受到重視和發(fā)展［3］。 現(xiàn)有的 MBR 污水處理系統(tǒng)大多是采人工操作，很大程度上限制了它的推廣。 本文所設(shè)計的監(jiān)控系統(tǒng)在傳統(tǒng)污水處理自控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上， 采用專業(yè)環(huán)保公司提供的 MBR 技術(shù)，將其與物理處理法相結(jié)合，確保了污水處理出水水質(zhì)。 本系統(tǒng)由原水調(diào)節(jié)池、厭氧池、缺氧池、好氧池、MBR 池、清水池以及加藥池等部分組成，采用了物理、生物綜合處理法。 其中，一級處理為物理法，待處理污水首先流入原水調(diào)節(jié)池，去除浮污染物。 著先后

19、利用厭氧池、缺氧池進(jìn)行預(yù)處理，在 MBR 池進(jìn)水前經(jīng)過以上工序處理，可以有效地去除大顆粒懸浮物以及大部分細(xì)菌， 保護(hù)膜絲不受傷害從而提高膜池處理效率。 二級處理為生物處理法，利用活性污泥法與 MBR 法使污水中的有機(jī)物被微生物吸收或分解氧化為無機(jī)物， 進(jìn)一步對污水進(jìn)行凈化。 3.1.1 格柵池 格柵是污水泵站中最主要的輔助設(shè)備。格柵一般由一組平行的柵條組成，斜置于泵站集水池的進(jìn)口處。其傾斜角度為60°~80°。格柵后應(yīng)設(shè)置工作臺，工作臺一般應(yīng)高于格柵上游最高水位0.5m。對于人工清渣的格柵，其工作臺沿水流方向的長度不小于1.2m，機(jī)械清渣的格柵，其長度不小于1.5m，兩側(cè)過道寬度不小于0

20、.7m。 3.1.2 調(diào)節(jié)池 調(diào)節(jié)池在污水處理廠上可以使管渠和構(gòu)筑物正常工作，不受廢水高峰流或濃度變化的影響。具體作用表現(xiàn)在以下四個方面： 1、初步沉降、分離。 2、調(diào)節(jié)水質(zhì),是水質(zhì)能夠均衡一些,有利于下一道工序。 3、調(diào)節(jié)水量.如果進(jìn)水不是勻速的,這個池子就可以調(diào)節(jié)。 4、可實(shí)現(xiàn)事故緩沖的作用.如果后面的處理工序出現(xiàn)小的故障,廢水可在這里做暫短的貯存,起到緩沖的作用,不至于是生產(chǎn)工序因廢水不能排除而停機(jī),所以,也叫事故池。 3.1.3 SBR反應(yīng)池 SBR反應(yīng)池? 經(jīng)生物接觸氧化處理后的廢水，要達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，必須經(jīng)過進(jìn)一步處理，即采用序批示活性。 污泥

21、法（SBR）法。? SBR法對有機(jī)物的去處機(jī)理為：在反應(yīng)期內(nèi)預(yù)先培養(yǎng)馴化一定量的活性微生物（活性污泥），當(dāng)廢水進(jìn)入反應(yīng)器與活性污泥混合接觸并有氧存在時，微生物利用廢水中的有機(jī)物進(jìn)行新陳代謝，將有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為2CO、OH2等無機(jī)物；同時微生物細(xì)胞增殖，最后，將微生物細(xì)胞物質(zhì)(活性污泥)與水沉淀分離，廢水得到處理 3.2 設(shè)備的控制要求 在原水調(diào)節(jié)池模塊， 控制回路由液位變送器、A／ D 轉(zhuǎn)換模 塊、D ／ A 轉(zhuǎn)換模塊、PLC、變頻器和提升泵組成。 由于原水流量未 知， 液位變送器實(shí)時采集當(dāng)前液位信息并將其轉(zhuǎn)化成電流信號 傳送給 A／ D 轉(zhuǎn)換模塊，A／ D 模塊將電流模擬量轉(zhuǎn)換為

22、數(shù)字量給 PLC，PLC 根據(jù)相應(yīng)控制策略計算得出當(dāng)前電機(jī)運(yùn)行速率給 D ／ A 轉(zhuǎn)換模塊，D ／ A 轉(zhuǎn)換模塊再將其換成模擬量輸出給變頻器，調(diào) 節(jié)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的提升泵的運(yùn)行速率最終來實(shí)時控制原水調(diào)節(jié) 池的水量。 在厭氧池和缺氧池模塊，污水通過溢流方式由厭氧池 流至缺氧池并由缺氧池流至好氧池，不設(shè)控制回路。 3.3 各類硬件的選型 我們了解到污水處理站的環(huán)境惡劣,因此為了保證操作人員的合法權(quán)益，操作和維護(hù)人員應(yīng)在中控室完成對整個污水站監(jiān)控,并根據(jù)現(xiàn)場狀態(tài)及時維護(hù)。整體來說：污水站控制系統(tǒng)由 PLC、變頻器、壓力傳感器及上位機(jī)組成。本系統(tǒng)的控制核心為三菱FX2N系列PLC,硬件主要

23、由電源、CPU、數(shù)字量輸入輸出、模擬量輸入、通信單元等多個模塊組成?？刂葡到y(tǒng)用于主要完成數(shù)字、模擬信號等的采集,同時進(jìn)行邏輯分析和控制,數(shù)字、模擬信號輸出,數(shù)據(jù)通信控制等功能?？梢宰屪冾l器根據(jù)管網(wǎng)壓力結(jié)合自帶 PID 功能對電機(jī)進(jìn)行調(diào)速,保持管網(wǎng)壓力恒定。控制系統(tǒng)及污水處理狀態(tài)采集到 PLC 中,通過組態(tài)王在工業(yè)計算機(jī)進(jìn)行實(shí)時顯示。 3.3.1 PLC選型 在PLC系統(tǒng)設(shè)計時，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計選型的主要依據(jù)。PLC及有關(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、標(biāo)準(zhǔn)的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)充其功能的原則選型所選用P

24、LC應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運(yùn)業(yè)績、成熟可靠的系統(tǒng)，PLC的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應(yīng)與裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關(guān)的編程語言有利于縮短編程時間，因此，工程設(shè)計選型和估算時，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價格比的PLC和設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)。 3.3.2 電動機(jī)的選型 選擇合適的電動機(jī)機(jī)型，保證低成本 3.3.3 浮球式液位計的選擇 3.3.4 閥門的選擇 3.3.5 泵的選擇 以上三者的選型均需要按照

25、其結(jié)構(gòu)材質(zhì)等特點(diǎn)試運(yùn)行，并最終確定使用 3.4 硬件接線電路設(shè)計 3.4.1 外部接線主電路 3.4.2 PLC接線電路 3.4.3 I/O分配表 第四部分 控制軟件系統(tǒng)設(shè)計 4.1 污水處理系統(tǒng)總流程圖 4.2 程序分段解釋 如果說推動存儲管理方式從固定分區(qū)到動態(tài)分區(qū)分配，進(jìn)而又發(fā)展到分頁存儲管理方式的主要動力，是提高內(nèi)存利用率，那么，引入分段存儲管理方式的目的，則主要是為了滿足用戶（程序員）在編程和使用上多方面的要求，其中有些要求是其它幾種存儲管理方式所難以滿足的。因此，這種存儲管理方式已成為當(dāng)今所有存儲管理方式的基礎(chǔ)。

26、 第五部分 HMI人機(jī)界面系統(tǒng)設(shè)計 5.1 HMI畫面的繪制 HMI，Human Machine Interface 的縮寫，直譯為人機(jī)接口，一般稱作人機(jī)界面或用戶界面。在使用場景中，HMI指的是系統(tǒng)和用戶之間進(jìn)行交互和信息交換的媒介， 它的根本目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部信息/動作形式與人類可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換。凡存在人-機(jī)交流的領(lǐng)域都存在著人機(jī)界面，都存在HMI控制界面的設(shè)計問題 關(guān)于繪制HMI人機(jī)界面的設(shè)想 在HMI變量表里新建你所需要的變量，命名好名字和它的數(shù)據(jù)類型，數(shù)據(jù)類型一定得是你即將連接

27、的PLC變量數(shù)據(jù)類型一樣，否則會報錯。 通過選擇在PLC里的變量，找到與之對應(yīng)的PLC變量將其選中，它將建立起它們的連接。 變量連接好后，在畫面里選中為其添加屬性的對象，通過對過程值的設(shè)置它會連接到HMI變量表，也就是反映的是當(dāng)前PLC變量的過程值。 5.1.1 觸摸屏相關(guān)變量的設(shè)置及分配 根據(jù)系統(tǒng)控制要求，設(shè)計如下觸摸屏界面：系統(tǒng)登錄界面、 自動運(yùn)行控制界面、手動運(yùn)行控制界面和狀態(tài)監(jiān)控界面,主要分為三個部分： 手動控制系統(tǒng)畫面 通過使用控制系統(tǒng)及其顯示屏產(chǎn)生控制系統(tǒng)及其控制屏，以產(chǎn)生至少一個控制圖像，該控制屏包括照片的至少一個圖像; 該照片是包括至少一個電子產(chǎn)品圖像的場景的

28、照片; 具有填充在顯示屏上顯示的至少一個參數(shù)列表中的多個參數(shù); 與電子產(chǎn)品的圖像的位置對應(yīng)的多個參數(shù)和與電子產(chǎn)品對應(yīng)的操作; 當(dāng)點(diǎn)擊電子產(chǎn)品的圖像時，在選擇時，控制系統(tǒng)發(fā)出對應(yīng)于電子產(chǎn)品的控制信號，以使電子產(chǎn)品產(chǎn)生相應(yīng)的操作。 本發(fā)明方便用戶直觀地控制電子產(chǎn)品，簡化并節(jié)省了生成控制面板圖像和相應(yīng)程序的復(fù)雜工作。 主權(quán)利要求:? 一種控制系統(tǒng)，用以控制電子產(chǎn)品的運(yùn)作者，包括：一數(shù)字信號處理器，用以執(zhí)行控制該電子產(chǎn)品的運(yùn)作；一輸入裝置，用以供使用者發(fā)出控制信號傳輸至該數(shù)字信號處理器；一輸出裝置，對應(yīng)于該電子產(chǎn)品的一接收裝置；該輸出裝置用以輸出該數(shù)字信號處理器發(fā)出的控制信號；一顯示屏，用以依據(jù)該

29、數(shù)字信號處理器的控制顯示相關(guān)畫面；一存儲器，用以依據(jù)該數(shù)字信號處理器的控制存取相關(guān)信息；其中該顯示屏用以顯示至少一控制畫面，該控制畫面包括至少一相片的影像；該相片包含至少一電子產(chǎn)品的場景的相片；當(dāng)該控制畫面內(nèi)的該至少一電子產(chǎn)品的影像經(jīng)被點(diǎn)選時，該控制系統(tǒng)即發(fā)出一對應(yīng)于該電子產(chǎn)品的控制信號，使該電子產(chǎn)品產(chǎn)生一相對應(yīng)的運(yùn)作或使該電子產(chǎn)品被選擇作為一輸入源或輸出源之一。 自動系統(tǒng)畫面 前端視頻采集系統(tǒng) 攝像機(jī)，鏡頭，云臺，智能球形攝像機(jī)等。 視頻傳輸系統(tǒng) 傳輸線纜、光纖傳輸、同軸電纜傳輸、網(wǎng)線傳輸、無線傳輸、光端機(jī)。 終端顯示系統(tǒng) dvr硬盤錄像系統(tǒng)、視頻矩陣、畫面處理器、切換器

30、、分配器遠(yuǎn)程拓展系統(tǒng)（第三代監(jiān)控系統(tǒng)一個監(jiān)控管理平臺就能代替?zhèn)鹘y(tǒng)設(shè)備）。 實(shí)時報警監(jiān)控 不同時期監(jiān)控類型的對比： 1、傳統(tǒng)的模擬監(jiān)控系統(tǒng) 　　傳統(tǒng)的模擬監(jiān)控模式在國內(nèi)大中城市剛剛引入道路監(jiān)控應(yīng)用時最為盛行，而最近幾年則日趨衰微，其主要缺陷如下： 　　傳輸通道敷設(shè)費(fèi)用過于昂貴； 　　由于各道路監(jiān)控點(diǎn)和監(jiān)控中心之間通常相距幾公里甚至幾十公里，而有效傳輸距離僅300米左右的視頻電纜顯然無法達(dá)及，常規(guī)的解決辦法是在監(jiān)控點(diǎn)和監(jiān)控中心之間敷設(shè)光纜作為傳輸通道，光纜兩端接光端機(jī)作為視頻/光信號轉(zhuǎn)換設(shè)備。但這種解決方案實(shí)在過于昂貴，僅光纜敷設(shè)費(fèi)用就占了整個監(jiān)控系統(tǒng)總投資費(fèi)用的80%以上； 　　

31、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，監(jiān)控中心設(shè)備繁多，操作煩瑣； 　　系統(tǒng)由攝像機(jī)、監(jiān)視電視墻、錄像機(jī)、控制矩陣、畫面分割器、解碼器及其它輔助設(shè)備組成，以同軸電纜為圖像傳輸介質(zhì)，以屏蔽雙絞線為控制信號傳輸介質(zhì)，設(shè)備繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，擴(kuò)容性差，而且多數(shù)設(shè)備是專用設(shè)備，要求操作者經(jīng)培訓(xùn)方具備相應(yīng)的操作能力。 　　2、以硬盤錄像機(jī)為核心的第二代準(zhǔn)數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng) 　　與傳統(tǒng)的模擬監(jiān)控模式相比，基于數(shù)字硬盤錄像機(jī)的準(zhǔn)數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)不亞于一次飛躍。在道路監(jiān)控應(yīng)用中，數(shù)字硬盤錄像機(jī)放置在道路監(jiān)控前端和攝像機(jī)相連，可以對視頻源信號進(jìn)行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)化壓縮后在本地硬盤錄像，并可以通過城市里的電信數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)或其它網(wǎng)絡(luò)通道上傳到

32、監(jiān)控中心，擺脫了傳統(tǒng)模擬監(jiān)控必須敷設(shè)光纜的局限性，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大為簡化。但是，由于其本身技術(shù)架構(gòu)的局限性，數(shù)字硬盤錄像機(jī)始終無法解決基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程集中監(jiān)控應(yīng)用中的圖像傳輸延時過長、無法實(shí)現(xiàn)多路同時監(jiān)控、集成性差等問題。 　　3、以網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器為核心的第三代全數(shù)字化遠(yuǎn)程視頻集中監(jiān)控系統(tǒng) 　　第三代全數(shù)字化遠(yuǎn)程視頻集中監(jiān)控系統(tǒng)是以網(wǎng)絡(luò)為依托，以數(shù)字視頻處理技術(shù)為核心，綜合利用光電傳感器、數(shù)字化圖像處理、嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)、自動控制和人工智能等技術(shù)的一種全新的數(shù)字監(jiān)控模式，它不僅具有第二代準(zhǔn)數(shù)字化視頻監(jiān)控模式所具有的計算機(jī)快速處理能力、數(shù)字信息抗干擾能力、便于快速查詢記錄、視頻圖像清

33、晰及單機(jī)顯示多路圖像等優(yōu)點(diǎn)，而且依托網(wǎng)絡(luò)，真正發(fā)揮了寬帶網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢，通過IP網(wǎng)絡(luò)，把監(jiān)控中心和網(wǎng)絡(luò)可以到達(dá)的任何地方的監(jiān)控目標(biāo)組合成一個系統(tǒng)，真正適應(yīng)了對視頻監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)程、實(shí)時、集中的需求，其核心技術(shù)產(chǎn)品就是網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器。 4、以監(jiān)控中心管理平臺為核心的第三代全數(shù)字化遠(yuǎn)程視頻集中監(jiān)控系統(tǒng) 該視頻監(jiān)控系統(tǒng)總體架構(gòu)建設(shè)以視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)為基礎(chǔ)，主要分為前端電視監(jiān)控系統(tǒng)、專用網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)、指揮監(jiān)控系統(tǒng)、控管平臺、存儲系統(tǒng)等五大部分，其中監(jiān)控中心管理平臺是管理核心。 實(shí)時報警監(jiān)控必須滿足的特性 1、實(shí)時性：監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時性，這點(diǎn)尤為重要。也正是由于監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時性才顯得監(jiān)控系統(tǒng)是那么的必要

34、。 2、安全性：監(jiān)控系統(tǒng)具有安全防范和保密措施，防止非法侵入系統(tǒng)及非法操作。 3、可擴(kuò)展性：監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備采用模塊化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)能夠在監(jiān)控規(guī)模、監(jiān)控對象、或監(jiān)控要求等發(fā)生變更時方便靈活的在硬件和軟件上進(jìn)行擴(kuò)展，即不需要改變網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和主要的軟硬件設(shè)備。 4、開放性：監(jiān)控系統(tǒng)遵循開放性原則，系統(tǒng)提供符合國際標(biāo)準(zhǔn)的軟件、硬件、通信、網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等諸方面的接口與工具，使系統(tǒng)具備良好的靈活性、兼容性、擴(kuò)展性和可移植性。整個網(wǎng)絡(luò)是一個開放系統(tǒng)，能兼容多家監(jiān)控廠家的產(chǎn)品，并能支持二次開發(fā)。 5、標(biāo)準(zhǔn)性：監(jiān)控系統(tǒng)所采用的設(shè)備及技術(shù)符合國際通用標(biāo)準(zhǔn)。這點(diǎn)能夠給您一個安心的保證。 6、靈

35、活性：監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)方式靈活，系統(tǒng)功能配置靈活，能夠充分利用現(xiàn)有視頻監(jiān)控子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)資源。系統(tǒng)將其他子系統(tǒng)都融入其中，能滿足不同監(jiān)控單元的業(yè)務(wù)需求，軟件功能全面，配置方便。 7、先進(jìn)性：監(jiān)控系統(tǒng)是在滿足可靠性和實(shí)用性的前提下盡可能先進(jìn)的系統(tǒng)。整個系統(tǒng)在建成后的十年內(nèi)保持先進(jìn)，系統(tǒng)所采用的設(shè)備與技術(shù)能適應(yīng)以后發(fā)展，并能夠方便地升級。將成為一個先進(jìn)、適應(yīng)未來發(fā)展、可靠性高、保密性好、網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展簡便、連接數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)、系統(tǒng)運(yùn)行操縱簡便的安防系統(tǒng)。 8、實(shí)用性：視頻監(jiān)控系統(tǒng)具備完成工程中所要求功能的能力和水準(zhǔn)。系統(tǒng)符合本工程實(shí)際需要的國內(nèi)外有關(guān)規(guī)范的要求，并且實(shí)現(xiàn)容易、操作方便。從用戶角度出發(fā)，充分利

36、用現(xiàn)有資源，盡量降低系統(tǒng)成本，使系統(tǒng)具有較高的性能價格比。 建立的實(shí)時數(shù)據(jù)庫： 此部分是 MCGS 系統(tǒng)的核心部分，為了實(shí)現(xiàn)用戶窗口中設(shè)計的功能， 需要在實(shí)時數(shù)據(jù)庫中添加的用戶口中所有按鈕、開關(guān)和指示燈等對象。 添加后還需要在設(shè)備窗口設(shè)置設(shè)備屬性， 在程序中預(yù)留出的中間繼電器相應(yīng)通道數(shù)據(jù)對象處，輸入對應(yīng)的實(shí)時數(shù)據(jù)庫中對象的名稱，完成通道連接。 最后在用戶窗口界面中選擇有控制或顯示功能的單元， 在其屬性設(shè)置中動畫連接或數(shù)據(jù)采集部分添加對應(yīng)的實(shí)時數(shù)據(jù)庫對象 第六部分：結(jié)論 因在本次的實(shí)習(xí)過程中因看到化工廠生產(chǎn)量巨大，因而不自主的想到這些工廠的污水究竟是通過何種方法排放的，通過查

37、找一些網(wǎng)絡(luò)上的資料才發(fā)現(xiàn)可以用PLC控制的系統(tǒng)完成污水的過濾，剛好我們的專業(yè)主要就是PLC所以最后的畢業(yè)設(shè)計課題便最終定為”基于三菱PLC的污水處理控制系統(tǒng)的設(shè)計”。本次的課題主題非常鮮明，就是用PLC自己搭建一個污水處理控制系統(tǒng)，作為一個電氣自動化專業(yè)同學(xué)，這個課題能夠更加深入理解PLC在工業(yè)控制中的應(yīng)用，因而有效的結(jié)合目前最新的工藝狀況、自控檢測儀表使用、PLC 控制系統(tǒng)技術(shù)的使用，將為當(dāng)前工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)提供有效的自控方法，對我接下來的學(xué)習(xí)、工作有很大的提高與幫助。 隨著社會產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)業(yè)越來越發(fā)達(dá)，人們賴以生存的環(huán)境變得越來越糟。對于污水處理來說還是比較重要的，為什么說污水

38、分為生活污水和工業(yè)廢水，水污染很嚴(yán)重，已經(jīng)開始影響人們的正常生活。廢水處理和再利用，各種工業(yè)廢水和生活污水的連續(xù)排放，污染了大量的水資源，是我們生活中缺水的原因。這種危害也在擴(kuò)大。只有通過更有限地利用有限的資源才能緩解這種惡性循環(huán)。處理日常生活或排放廢水的污水處理設(shè)備可用于再利用凈化污水，這對環(huán)境也有很大的保護(hù)作用，因為有些化工廠不包括腐蝕性很大的物質(zhì)。事情在里面，如果不處理，就會被解雇，生活環(huán)境也會造成很大的污染。有必要進(jìn)行污水處理工作。 每個人都必須意識到水對人類的重要性，以確保我們?nèi)粘Ｓ盟墓?yīng)，污水處理必須得到社會上每個人的高度重視。 本課題設(shè)置公開了一種基于PLC的污水處理控制

39、系統(tǒng)，包括PLC控制器和與PLC控制器電連接的操作面板、液位差傳感器、液位高度傳感器、溶解氧儀、格柵機(jī)、顯示面板、變頻器，變頻器與泵、離心式脫水機(jī)和轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)連接，泵包括進(jìn)水泵和污泥回流泵，進(jìn)水泵輸入端為污水進(jìn)水口，進(jìn)水泵輸出端與清污機(jī)、粗格柵相接，清污機(jī)、粗格柵的輸出端與除砂池相接，除砂池中設(shè)置轉(zhuǎn)股清污機(jī)和細(xì)格柵，除砂池與氧化溝反應(yīng)池相接，氧化溝反應(yīng)池中設(shè)置轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)和潛水?dāng)嚢铏C(jī)，氧化溝反應(yīng)池輸出端與沉淀池相接，沉淀池設(shè)置離心式脫水機(jī)和污泥回流泵，污泥回流泵通過排泥管連接到進(jìn)水泵。本實(shí)用新型使用方便、功能多樣、運(yùn)行效率高、污水處理效果好、維護(hù)方便。

40、 第七部分 致謝 　　從開始寫作至論文最終定稿，總共花費(fèi)了我一個月以來所有的業(yè)余時間，雖說在繁忙的工作之余要完成這樣一篇論文的確不是一件很輕松的事情，但我內(nèi)心深處卻滿含深深的感激之情。感謝**單位為我們提供的這次學(xué)習(xí)機(jī)會，感謝**班所有的任課老師，感謝班主任老師**，是你們讓我能夠靜靜地坐下來，在知識的海洋里吸取更多的營養(yǎng)，從而能夠為自己進(jìn)一步的加油充電。通過論文的撰寫，使我能夠等系統(tǒng)、全面的學(xué)習(xí)有關(guān)財務(wù)管理新型的、先進(jìn)的前沿理論知識，并得以借鑒眾多專家學(xué)者的寶貴經(jīng)驗，這對于我今后的工作和我為之服務(wù)的企業(yè)，無疑是不可多得的寶貴財富。由于本理論水平比較有限，論文中的有

41、些觀點(diǎn)以及對企業(yè)實(shí)力的歸納和闡述難免有疏漏和不足的地方，歡迎老師和專家們指正。 在本次論文設(shè)計過程中，感謝我的學(xué)校，給了我學(xué)習(xí)的機(jī)會，在學(xué)習(xí)中，老師從選題指導(dǎo)、論文框架到細(xì)節(jié)修改，都給予了細(xì)致的指導(dǎo)，提出了很多寶貴的意見與建議，老師以其嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度、高度的敬業(yè)精神、兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的工作作風(fēng)和大膽創(chuàng)新的進(jìn)取精神對我產(chǎn)生重要影響。他淵博的知識、開闊的視野和敏銳的思維給了我深深的啟迪。這篇論文是在老師的精心指導(dǎo)和大力支持下才完成的。感謝所有授我以業(yè)的老師，沒有這些年知識的積淀，我沒有這么大的動力和信心完成這篇論文。感恩之余，誠懇地請各位老師對我的論文多加批評指正，使我及時完善論文的不足之處。 　謹(jǐn)以此致謝最后，我要向百忙之中抽時間對本文進(jìn)行審閱的各位老師表示衷心的感謝。 備注：參考應(yīng)用文獻(xiàn) [1]郭瓊.PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014. 3. [2]李英輝，趙豫龍，戴青云.基于PLC的污水處理系統(tǒng)[J].石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院報,2008,6 [3]趙芳,李從冰.基于PLC的污水處理控制系統(tǒng)[J].工業(yè)控制計算機(jī).2006 [4]孫振強(qiáng)，王暉，孫玉峰.可編程控制原理及應(yīng)用教程 [M].北京：清華大學(xué)出版社，2005.2.