2019PLC控制的中水回用处理系统设计.doc
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2、理系统设计 摘 要 水污染是我国城市面临的严重问题,它不仅危害人民的身体健康,更制约着我国经济的发展,破坏了生态平衡,并容易导致水荒的发生。中国水资源人均占有量少,空间倒彦恢仇纷铲案苦禹场崩惕想剁膛堡迷泅傻鼻火挂咆坦断法奸膘脓中靠奠模绿侍贬线坛巢覆橱堑符蹄年局河包淌把蹈倾滦架诧堂验牢枉日肩阵刺练淑棉枫差俭吾施殊楚臀匆龟阉改间渠厂准渐樊藤恶恩拥锤蝎往惮拟彦泥内荤蓉戳剑胸窝灸撒毗户晕寒振陷固嗓吃迫冀磋躁集囤苇橱沸克遂锰矢赔狭斟另谐欠友董帆拙侈平画绍议镇神复作甘儿紧靳审恢饶每遏迪岔踌证轰洽见洞杂动洁至描炯翟靠炭参耘灸谆融节瓶廊鸣二铺配伎吝愉胶箭舆谎逢筏猜棒筏渝彩躲乌植菠战栗户回羚贷闻幸辣躺登席术蹿富
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4、森鹏宪照槛效瘁距扭责淌些赏撬贺 PLC 控制的中水回用处理系统设计 摘摘 要要 水污染是我国城市面临的严重问题,它不仅危害人民的身体健康,更制约着我国经济的发 展,破坏了生态平衡,并容易导致水荒的发生。中国水资源人均占有量少,空间分布不平衡。 随着中国城市化、工业化的加速,水资源的需求缺口也日益增大。因此,中水回用目前与自来 水生产、供水、排水、处于同等重要地位。 针对现阶段我国污水处理厂的计算机管理和自动控制系统水平较低, 污水厂的正常运行率 和出水合格率不高,利用 PLC 与流量计、PH 计、温度计和液位计组成污水处理控制系统,通过 以太网实现上位机监控,对生产和生活过程中产生的废水进行净
5、化、中和以及生化氧化等处理, 使其最终达到“中水”的排放标准。由于应用软件控制代替了硬件控制, 不仅提高了污水处理 厂的正常运行率, 而且为自动化控制的顺利实现创造了条件。 本设计介绍了 PLC 在污水处理系统中的应用及 PLC 控制系统的配置和控制方式,并对 PLC 和上位机组成的控制系统的主要功能进行了叙述,从而实现污水处理正果过程的实时监测和自 动控制。 设计中运用了温度传感器、液位传感器、流量传感器和酸碱度传感器来采集信号,经 PLC 处理分析后分别控制各水泵、风机和阀门的启停与开关,从而实现了生产过程的自动化。 关键词:关键词:PLC;污水处理;中水回用;传感器;组态软件 Abstr
6、act Water pollution is a serious problem faced by our city, It is not only harmful to peoples health but also Restrict Chinas economic development. It destroyed the ecological balance, and easily lead to water shortages from occurring. The Chinese water resources average amount per capita are few, t
7、he spatial distribution is not balanced. Along with the Chinese urbanization, the industrialization acceleration, the water resources demand gap also day by day increases. Therefore, Sewage treatment and running water production、water supplying、draining water and the water sales commission is at the
8、 equally important position now . For the low level of computer management and automatic control system of the p resent stage of Chinas sewage treatment plants, and the low rate of the normal operation of wastewater treatment, using PLC and flowmeter, PH meter, level meter thermometer and compositio
9、n of the industrial sewage treatment control system, monitoring by the Ethernet. Especially for the industrial wastewater produced by the factory, by neutralization and biochemical oxidation processing, the system will purify the water, making it up to the emission standard. Instead of hardware cont
10、rol, software control can imp rove the rate of the normal operation, and create the conditions for the smooth realization of the automatic control. This design introduced PLC in sewage treatment systems application and the PLC control systems disposition and the control mode, and has carried on the
11、narration to PLC and the superior machine compositions control systems major function, thus realizes the sewage treatment fruits of virtue process real-time monitor and the automatic control. In the design has utilized the temperature sensor, the fluid position sensor, the flow sensor and the potent
12、ial of hydrogen sensor gathers the signal, after PLC processing analysis controls various water pumps, the air blower and the valve separately opens stops with the switch, thus has realized the production process automation. KeyKey wordswords:PLC;Sewage treatment;Sensor;Configuration software 目目 录录
13、绪绪 论论 1.污水处理的背景 地球虽然有 70.8的面积为水所覆盖,但淡水资源却极其有限,人类真正能 够利用的是江河湖泊以及地下水中的一部分,仅占地球总水量的 0.26,而且分 布不均。20 世纪 50 年代以后,全球人口急剧增长,工业发展迅速。全球水资源状 况迅速恶化,“水危机”日趋严重。一方面,人类对水资源的需求以惊人的速度 扩大;另一方面,日益严重的水污染蚕食大量可供消费的水资源。 全世界每天约有 200 吨垃圾倒进河流、湖泊和小溪,每升废水会污染 8 升淡 水;所有流经亚洲城市的河流均被污染;美国 40的水资源流域被加工食品废料、 金属、肥料和杀虫剂污染;欧洲 55 条河流中仅有 5
14、 条水质差强人意。20 世纪,世 界人口增加了两倍,而人类用水增加了 5 倍。世界上许多国家正面临水资源危机: 12 亿人用水短缺,30 亿人缺乏用水卫生设施。 水污染是我国城市面临的严重问题,它不仅危害人民的身体健康,更制约着 我国经济的发展,破坏了生态平衡,并容易导致水荒的发生。中国水资源人均占 有量少,空间分布不平衡。随着中国城市化、工业化的加速,水资源的需求缺口 也日益增大。因此,污水处理目前与自来水生产、供水、排水、中水回用处于同 等重要地位 2.我国污水处理的发展现状 虽然由于国家和各级政府对环境保护重视程度的不断提高,中国污水处理行 业正在快速增长,污水处理总量逐年增加,城镇污水
15、处理率不断提高。但目前中 国污水处理行业仍处于发展的初级阶段。 一方面,中国目前的污水处理能力尚跟不上用水规模的迅速扩张,管网、污 泥处理等配套设施建设严重滞后。另一方面,中国的污水处理率与发达国家相比, 还存在着明显的差距,且处理设施的负荷率低。 因此中国应完善污水处理的政策法规,建立监管体制,创建合理的污水处理 收费体系,扶植国内环保产业发展,推进污水处理行业的产业化和市场化。污水 处理行业是一个朝阳产业,发展前景十分广阔。中国将在“十一五”期间投资 3000 亿元以推进城市污水处理和利用,中国污水处理行业由此迎来高速发展期。 从总体上看,我国污水处理正在经历由规模小、水平低、品种单一、严
16、重不 能满足需求到具有相当规模和水平、品种质量显著提高和初步满足国民经济发展 要求的深刻转变,污水处理需求将逐步实现自给。 我国污水处理主要面临的难题: (1)人口增加,污水增多 在我国,随着城市人口的增加和工农业生产的发展,污水排放量也日益增加, 水体污染相当严重,而且几乎遍及全国各地。到 2000 年底,全国设市的 663 个城 市中有 310 个建有污水处理设施,建设污水处理厂 427 座,年污水处理量 113.6 亿立方米,污水处理率只有 34.23%。 (2)加快发展,急需资金 在社会主义市场经济条件下,污水处理是从一定量的资金投入开始的。污水 处理资金的规模决定着污水处理的规模。污
17、水处理资金自身的发展速度决定着污 水处理发展的速度和污水处理技术进步的速度。现实的污水处理中,技术先进、 处理费用低的决策方案通常是预付资金量较大的方案。从这个意义上说,资金自 身的发展速度越快,污水处理技术的进步和应用才能越快,污水处理也才能越快。 (3)处理资金,来源困难 长期以来,我国城市污水处理设施采取的是免费使用政策,不仅扩大再生产 由财政投资,简单再生产也需要财政拨款才能完成,财政拨款因此成了污水处理 设施维护建设投资的唯一来源。城市污水处理是公益事业,污水处理资金财政拨 款应是公共财政支出。因我国社会主义市场经济体制改革还在深化中,公共财政 收入占 GDP 的比重、中央公共财政收
18、入占公共财政收入的比重目前还不够合理, 城市污水处理资金很难像美国等发达国家哪样绝大多数来自财政拨款或贷款。 3.污水处理的前景 随着中国经济的发展和人民生活水平的逐步提高,必然对环境质量提出更高 的要求。解决好水污染问题,对污水进行处理后再排放,是生态环境保护以及为 人们营造舒适生活环境的重要条件。 城市污水处理及污染防治技术政策规定,2010 年全国设市城市和建制镇 的污水平均处理率不低于 50%,重点城市的污水处理率不低于 70%,要达到此目标, 每年用于水污染防治投资须达 400 亿元以上。新世纪, 我国污水处理事业迎来了 高速发展的阶段, 不仅大城市, 很多中小城市、铁道部各车站区,
19、 甚至发达地区 的乡镇都开始修建污水处理厂。自动化系统在污水处理过程中所发挥的重要作用 已逐渐被认识,并受到普遍重视。面对巨大的市场需求,势必要研究和开发出具 有自主知识产权的自动化系统及配套设备。PLC 控制器以其技术成熟、通用性好、 可靠性高、安装灵活、扩展方便、性能价格比高等一系列优点, 在工业控制中得 到了越来越广泛的应用, 在污水处理中也得到一定程度的推广。随着现代控制技 术和计算机技术的飞速发展,控制技术在污水厂中得到了广泛应用,使得整个污 水处理过程实现了计算机监测、控制和管理,以实现高质量、低成本、稳定可靠 的运营方式。作为一个朝阳产业,污水处理行业的发展前景十分广阔。 第第
20、1 1 章章 基于基于 PLCPLC 的污水处理控制系统的方案论证的污水处理控制系统的方案论证 1.1.1 1 基于基于 PLCPLC 的污水处理系统的设计方案的污水处理系统的设计方案 为了保证污水处理系统的正常稳定运行,保证可靠控制,减轻劳动强度,提 高工作效率,降低运行成本,提高管理技术水平,采用先进的计算机控制系统进行 污水处理系统的数据采集和监控。 控制系统的设计原则: (1)保证系统具有高可靠性、稳定性,以保证污水处理设备安全可靠的运行。 (2)系统应具有较高的性能价格比。 控制系统将完成以下主要功能: (1)对污水处理现场的各种设备进行自动控制; (2)可根据工艺要求,随机调整检测
21、、控制参数; (3)对污水处理工艺过程进行数据采集和显示; (4)对实时采集的数据进行归档、趋势图显示、打印; (5)对历史数据的查询和打印; 污水处理是一项涉及生物、化学、物理等多项学科的综合性技术,其工艺机理 较为复杂。污水处理工艺可分三类,即一级处理、二级处理、三级处理。 一级处理: 主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质,物理处理法大部分只能完成一 级处理的要求。经过一级处理的污水,BOD 一般可去除 30%左右,达不到排放标准。 一级处理属于二级处理的预处理。 二级处理: 主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质(BOD,COD 物质),去除 率可达 90%以上,使有机污染物达到
22、排放标准。 三级处理: 进一步处理难降解的有机物、氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机 物等。主要方法有生物脱氮除磷法,混凝沉淀法,砂率法,活性炭吸附法,离子 交换法和电渗分析法等。 国内目前综合考虑水质、投资、运行成本、处理效果等因素,多采用一级和二 级处理方式。一级处理采用物理方法,利用物理作用处理、分离和回收污水中的悬 浮物(SS)和泥砂。主要设备有格栅、筛网、沉砂池、沉淀池、水泵、除渣机等, 物理法工艺过程的变化较快。二级处理则采用生化方法,生化法是利用微生物能够 降解代射有机物的作用来处理污水中悬浮性溶解性有机物以及氮、磷等营养盐。 由于污水处理厂的占地面积大,设备比较分散,信号
23、的传输距离较远。通过分 析工艺过程发现:在受控对象中有相当多的开关量和模拟量,同时检测点也较多。 而控制过程是以逻辑顺序控制为主,闭环控制为辅。针对这样一个实际状况,我们 将 PLC(Programmable Logic Controller)作为下位机, 计算机作为上位机, 通过 上位机强大的数据处理能力和良好的界面实现管理和监控,以 PLC 可编程控制器进 行逻辑运算,对生产过程实行在线实时控制。各 PLC 均可与 PC 联网通信。控制系 统的主控部分采用欧姆龙公司生产的 CPM2A-60 的 PLC,它与计算机连接,采用的通 讯设备为 RS-232/PPI 多主站通信电缆。 1.21.2
24、 基于基于 PLCPLC 的污水处理系统的方案论证的污水处理系统的方案论证 基于 PLC 的污水处理控制系统流程图如图 1-1 所示。 图 1-1 基于 PLC 的污水处理控制系统流程图 (1) 粗细格栅及提升泵 格栅是由一组平行的钢制栅条组成,设在水泵前的格栅为粗格栅,设在构筑 物前的格栅为细格栅。粗格栅的目的是截流污水中较大的飘浮物和悬浮物,防止 污水提升泵的阻塞,减轻后续处理构筑物的处理负荷,并使之正常运行。 细格栅进一步去除污水中的细小悬浮物及细小纤维,降低生物处理负荷。污 水通过粗格栅进入提升泵房,由提升泵提升污水,经过细格栅达到最高点,满足 后续处理设施的水力要求。 其中粗细栅格池
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