本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題 目 污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（硬件部分）學(xué) 院 能源與電氣工程學(xué)院 專 業(yè) 自動(dòng)化 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 完成日期 西安思源學(xué)院教務(wù)處制西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）二一四年五月摘要本文重點(diǎn)研究污水處理自動(dòng)化控制系統(tǒng)硬件部分的 PLC 控制系統(tǒng)，國內(nèi)相對(duì)落后的污水處理系統(tǒng)導(dǎo)致了很多經(jīng)過處理的污水達(dá)不到排放的標(biāo)準(zhǔn)，投入了大量的資金和人力卻達(dá)不到預(yù)期的效果。由此可見，一套好的自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)于提高污水處理效果有著極其重要的意義。本文以 SBR 污水處理工藝中 PLC 控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用為例。首先對(duì) PLC 控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行了具體的介紹。接下來的工作就是對(duì) PLC 控制系統(tǒng)的基本原則和步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)。然后進(jìn)行自動(dòng)控制線路和電氣控制方案的設(shè)計(jì)，主要對(duì)設(shè)備的狀態(tài)信號(hào)、啟停等進(jìn)行設(shè)計(jì)。最后對(duì) PLC 控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要有 PLC 的選型、系統(tǒng)資源配置和 PLC 編程等。 污水處理自動(dòng)化控制系統(tǒng)的優(yōu)化對(duì)國家的水資源可持續(xù)發(fā)展利用有著極其重要的意義。關(guān)鍵詞：污水處理 PLC SBR 自動(dòng)控制西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）AbstractThis article focuses on sewage treatment automatic control system hardware of PLC control system, relatively backward in the domestic sewage treatment system caused a lot of the treated sewage can not meet the discharge standard, but spend a lot of money and manpower to reach the desired effect. Thus, a good set of automatic control system is of extremely important significance to improve the effect of sewage treatment.Based on SBR wastewater treatment process of application of the PLC control system as an example. First of all, the hardware structure and working principle of PLC control system has carried on the detailed introduction. The next job is to the basic principles and steps of PLC control system design. Then for automatic control circuit and the design of the electrical control scheme, mainly to the state of the equipment signal, start-stop, etc to carry on the design. Finally to PLC control system design, including PLC type selection, system resource allocation and PLC programming.Sewage treatment automatic control system of the optimization to the state of water resources sustainable development use has very important significance.Keywords：Sewage treatment PLC SBR Automatic control西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）目錄第一章 緒論 .1一、課題研究背景 .1二、課題研究目的和意義 .1三、國內(nèi)外研究狀況 .2四、本文研究的主要內(nèi)容 .2第二章 污水處理系統(tǒng)工藝流程 .3一、污水處理工藝過程闡述 .3二、格柵除污系統(tǒng) .4（一）轉(zhuǎn)鼓格柵除污機(jī)工作原理 .4三、調(diào)節(jié)池 .4四、SBR 反應(yīng)池 .4（一）SBR 工藝簡(jiǎn)介 .4（二）曝氣系統(tǒng) .6五、排水系統(tǒng) .6六、系統(tǒng)所需設(shè)備儀表 .7七、參量的選擇與測(cè)量 .8八、本章小結(jié) .8第三章 電氣控制系統(tǒng)方案的選擇及硬件設(shè)計(jì) .9一、PLC 的工作原理 .9（一）循環(huán)掃描技術(shù) .9（二）PLC 的輸入/輸出響應(yīng)時(shí)間 .9二、PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則與步驟 .10三、PLC 與 MCGS 組態(tài)軟件的通信 .11四、SBR 污水處理電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 .12五、SBR 污水處理電氣控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) .12西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） （一）設(shè)計(jì)過程 .12（二）控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) .13（三）SBR 污水處理電氣控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) .14六、本章小結(jié) .22第四章 污水處理控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)概述 .23一、污水處理控制系統(tǒng)總體概述 .23二、污水處理各個(gè)子程序的設(shè)計(jì) .23（一）空氣閥門、潛水?dāng)嚢铏C(jī)、回流污泥泵控制子程序的設(shè)計(jì) .23（二）潷水器控制子程序的設(shè)計(jì) .23（三）粗、細(xì)格柵除污機(jī)控制子程序的設(shè)計(jì) .24（四）進(jìn)水閥門控制子程序的設(shè)計(jì) .24三、本章小結(jié) .25結(jié)論 .26參考文獻(xiàn) .27致謝 .29污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（硬件部分）第一章 緒論一、課題研究背景在經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的今天，工業(yè)化和城市化對(duì)水資源造成了嚴(yán)重的污染，導(dǎo)致了水資源日益緊缺。在我們賴以生存地球上被水所覆蓋的面積大約有 70.8，但是僅有0.26的江河湖泊以及地下水資源能夠被人類利用。國內(nèi)污水處理概況:（1）國內(nèi)水資源分布不平衡，人均占有量少；（2）國內(nèi)的污水處理能力目前還處于初級(jí)階段，還有很大的發(fā)展空間；（3）隨著國家對(duì)環(huán)境保護(hù)投入的增加，國內(nèi)的污水處理能力在不斷的提高。二、課題研究目的和意義世界上任何一個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展,可以促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步,促進(jìn)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力,進(jìn)一步改善人們的生活,特別是在工業(yè)革命之后,所有國家的經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展。中國是一個(gè)嚴(yán)重缺水的國家,目前我國 300 個(gè)城市缺水,根據(jù)中國經(jīng)濟(jì)信息網(wǎng)的分析,基于當(dāng)前狀態(tài)正常的需求,每年大約缺 300 億- 400 億立方米的水,造成經(jīng)濟(jì)損失 2300 億元,超過了洪水。水資源短缺和水污染,嚴(yán)重影響人們的日常生活,嚴(yán)重影響我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展。所以建設(shè)符合中國國情的污水處理廠自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)改善環(huán)境、建立可持續(xù)發(fā)展的社會(huì)和和諧社會(huì)和維護(hù)我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展具有重要意義。西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 1三、國內(nèi)外研究狀況污水處理自動(dòng)控制在我國起步較晚,最早的是在 70 年代的時(shí)候使用熱工儀表來對(duì)污水進(jìn)行集中的檢查。應(yīng)用程序分析儀表和 DCS 系統(tǒng)。到了 80 年代的時(shí)候改為分析儀表和 DCS 系統(tǒng)對(duì)污水進(jìn)行檢查。進(jìn)入 90 年代,隨著我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力的提高和對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視，我國污水處理控制系統(tǒng)自動(dòng)化水平有了很大的提升。 國國內(nèi)污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)特點(diǎn)：（1）采用手動(dòng)和自動(dòng)并存的控制方式；（2）國產(chǎn)在線儀表技術(shù)不成熟；（3）控制站之間幾乎無信息交換；（4）上位機(jī)監(jiān)控軟件發(fā)展速度慢。相比而言，發(fā)達(dá)國家的污水處理技術(shù)更加成熟,國外污水處理廠早就意識(shí)到污水處理廠的網(wǎng)絡(luò)控制,如 DCS 和 FCS,早些時(shí)候,SCADA 技術(shù)被應(yīng)用到了供水和排水工程,并帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。同時(shí)國外還注重水處理 PLC 的發(fā)展。國外污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)特點(diǎn)：（1）在線監(jiān)控技術(shù)成熟，測(cè)量精度高；（2) 大量采用智能控制；（3）大量采用遙控、遙測(cè)設(shè)備；（4）效地利用社會(huì)信息資源。四、本文研究的主要內(nèi)容(1) 對(duì)污水處理的意義、重要性和發(fā)展等進(jìn)行全面的了解；(2) 介紹污水處理的工藝流程，并以 SBR 污水處理法為例；(3) 介紹 PLC 的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，按照污水處理的工藝要求設(shè)計(jì) PLC控制系統(tǒng)；(4) 對(duì)污水處理的硬件系統(tǒng)進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)。西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 2第二章 污水處理系統(tǒng)工藝流程一、污水處理工藝過程闡述目前普遍使用的污水處理系統(tǒng)有格柵除污系統(tǒng)、曝氣沉砂池系統(tǒng)、SBR 反應(yīng)池系統(tǒng)（本文以 SBR 污水處理系統(tǒng)為例） 、污泥處理系統(tǒng)四部分。污水由進(jìn)水系統(tǒng)通過粗格柵和清污機(jī)進(jìn)行初步排除大塊雜質(zhì)物體，到達(dá)除砂池中。在除砂池系統(tǒng)中細(xì)格柵和轉(zhuǎn)鼓清污機(jī)進(jìn)一步凈化污水中的細(xì)小顆粒物體，將污水中的細(xì)小沙粒濾除后進(jìn)入 SBR 反應(yīng)池。在 SBR 系統(tǒng)中進(jìn)行生化處理，分解污水中的有害物質(zhì)，潛水?dāng)嚢铏C(jī)的作用是推進(jìn)水流，使 SBR 反應(yīng)池的污水和活性污泥處于劇烈攪拌充分混合接觸，使生化反應(yīng)更加充分。經(jīng)處理的污水進(jìn)入沉淀池中，進(jìn)行物理沉淀，經(jīng)過反應(yīng)后達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的污水從潷水器排出。污水處理系統(tǒng)的工藝流程見圖 2-1：圖 2-1 工藝流程圖西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 3二、格柵除污系統(tǒng)格柵除污機(jī)主要作用是去除污水中的大塊固體雜物，保護(hù)后面的設(shè)備和設(shè)施不受影響 1。轉(zhuǎn)鼓格柵除污機(jī)特點(diǎn)：（1）轉(zhuǎn)鼓格柵的轉(zhuǎn)速低、噪音相對(duì)較低、功率相對(duì)較小、無振動(dòng)、零部件磨損小、使用壽命長；（2）轉(zhuǎn)鼓格柵可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)機(jī)械格柵、輸送和螺旋壓榨機(jī)；（3）可以實(shí)現(xiàn)全封閉運(yùn)行，無異味外溢；（4）設(shè)計(jì)獨(dú)特、結(jié)構(gòu)緊湊、占地小、經(jīng)久耐用。 （一）轉(zhuǎn)鼓格柵除污機(jī)工作原理該設(shè)備安裝在水渠中，污水先經(jīng)過圓筒形格柵的端頭，再流入柵內(nèi)，然后從側(cè)面的柵縫中流出，經(jīng)過此程序后，污水中懸浮物體被圓形格柵條截住，然后通過齒形刮板將柵渣刮到集渣槽內(nèi)，最后由上方的尼龍刷和沖洗水噴出。柵渣通過螺旋輸送、擠壓、脫水、運(yùn)至上端排渣斗排出。整個(gè)過程由驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行控