基于PLc的污水处理控制系统设计PPt

6、污水处理系统组态建立
上位机设计包括： (1) 污水处理远程计算机控制系统。它采用MCGS组态软 件来控制和管理，是一套用来构造和生成计算机监控系统的 组态软件，通过对现场数据的采集显示、报警处理、流程控 制和报表输出等多种直观方式，向用户提供解决实际问题的 方案。 (2) 整个工程的系统构成及工艺流程，被监控对象的特 征，主要监控要求和技术要求等。 (3) 拟定组建工程的总体规划和设想，主要包括系统需 要实现哪些功能。控制流程采用什么方式实现，需要用什么 样的用户窗口界面，实现什么样的动画效果以及如何在实时 数据库中定义数据变量等环节。同时，还要分析工程中设备 的数据采集及输出通道与实时数据库中定义的变量的对应关 系，要分清哪些变量是要求与设备相连接的，哪些变量是软 件内部用来传递数据及用于实现动画显示的等。
• PH值控制流程图
本系统采用PID控制算法
在污水的自动控制中，混凝剂投加、氯气投加和曝气 环节由于过程的复杂性、多变性、非线性和大滞后的特点， 对于污水处理系统PH值，采用PID控制可以克服系统复杂的 时滞非线性特性，PID控制技术是迄今为止最通用的污水处 理控制策略。 对于工业控制过程, 常规的 PID 控制器具有原理简单、 使用方便、稳定可靠、无静差等优点。常规的PID控制器的 描述如下式所示： u(k)=KpE(k)+KiΣ E(k)+KdEc(k)
3、系统的总体控制方案
• 系统工艺流程图
SBR污水处理工艺：
SBR法是歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）的简称，是 一种按照一定的时间顺序间歇式操作的污水生物处 理技术，也是一种按间歇曝气方式来运行的活性污 泥工业污水处理技术，又称序批式活性污泥法。其 反应机理及去除污染物的机理与传统的活性污泥法 基本相同，只是运行操作方式不尽相同。SBR法与传 统的水处理工艺的最大区别在于它是以时间顺序来 分割流程各单元，以时间分割操作代替空间分割操 作，非稳态生化反应代替生化反应，静置理想沉淀 代替动态沉淀等。整个过程对于单个操作单元而言 是间歇进行的，但是通过多个单元组合调度后又是 连续的，在运行上实现了有序和间歇操作相结合。
I/O分配表
数字量输入 模拟量输入
• 数字量输出 模拟量输出
Hale Waihona Puke Baidu
其他电气设备选型
• 变频器：西门子MM430，7.5KW~250KW。 • 接触器：施耐德LC1-D0901M5C交流接触器。 • 液位计：选用 MSP422 超声波液位计1套，MSP422 是一款简单的 4~20mA 输出液位传感器，其量程 0.3~8m，分辨率小于1mm，稳定状况下为量程 的±1%，电源 12VDC~30 VDC • 搅拌机1台：选用 JBJ-1.5 型搅拌机，n=86r/min。 • 药计量泵：H2SO4 OD90型。 • PH 计:选用 PC-350PH 计。测试范围 0.0014.00pH，精度 0.01pH，信号 输出为隔离式 DC 4～20mA 输出，电压输出±12VDC 输出。 • 电磁阀：ZS-20B • 污泥回流泵：G40-1型螺杆泵一台 • 卧式离心泵：SLWH65-100（1）型 • 刮泥机：GNJ-5.5 • 污水流量计：CE-9628 • 箱式压滤机：XM30/800-U
基于PLC的污水处理监控系统设计
姓 名：关洋 专业班级：自动化1322 学 号：1303012219 指导教师：陶文华
• 1、本课题的背景、意义 • 2、课题研究的主要内容及控制目标 • 3、系统的总体控制方案 • 4、系统的硬件配置 • 5、系统的软件设计 • 6、污水处理系统的组态建立
1、本课题的背景、意义
• 控制目标： 对污水进行除油、消毒、调整PH值。同时在 该系统中设置有溶解氧仪超声波检测器，通过它 对污水中的含氧量进行检测，根据其反馈到PLC 的值来控制曝气机变频器的运行，改变污水中溶 解氧的含量。在反应池中将污水pH值控制在6-9 范围内。 污水处理系统工艺流程选择合适，PLC选型 合适，PLC硬件、软件经仿真均能正常工作，经 过处理系统能将污水处理为可再利用水。当设备 处于自动工作方式下，相关设备按PLC程序工作， 实现污水处理法的流入、反应、沉淀、排放的自 动化。在污水处理中采用PLC控制系统改造，提 高自动控制的可靠性,减轻工人的劳动强度，提 高污水处理厂的运行效率和运行效益,实现污水 厂生产管理的科学性。
控制器输出量u(t)的算法为：
典型PID控制回路
4、系统的硬件配置
• 根据工业污水处理系统的电气控制系统的功能 要求，以及其复杂程度，从经济性、可靠性等方面 来考虑，选择西门子S7—200系列PLC作为工业污水 处理系统的电气控制系统的控制主机。由于工业污 水处理电气控制系统涉及较多的输入输出端口，其 控制过程相对复杂，因此采用CPU226作为该控制系 统的主机。 • 在该系统中，还需要采集模拟量并利用模拟量 控制的功能要求，因此需要在扩展一个模拟量输入 输出扩展模块。西门子公司专门为S7—200系列PLC 配置了模拟量输入输出模块EM235，该模块具有较高 的分辨率和较强的输出驱动能力。
随着淡水资源的日益短缺和需水量的不断增加,许多 缺水城市和地区无新的水源可开发利用,污水的回收和再 用已成为解决水资源短缺的有效措施之一。 • 因此，不断加大我国污水处理的效率和力度，对改善 环境质量和人民生存环境，促进社会的可持续发展具有重 要的意义。而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。由此，做一个基 于PLC的污水处理监控系统的设计，将科学理论与实际问 题结合起来去解决问题，具有很深的现实意义。
工业污水处理系统PLC硬件接线图
5、系统的软件设计
• 采用西门子公司为S7—200系列PLC开发的 STEP7—Micro/WIN32作为编程软件，上面介绍了工 业污水处理控制系统的相关内容，硬件结构的总体 设计基本完成后，就要开始软件部分的设计，根据 控制系统的控制要求和硬件部分的设计情况及PLC控 制系统I/O的分配情况，进行软件编程设计。采用模 块化设计方法，主要包括主程序、数据采集模块， PID控制算法设计等程序。系统组态使用MCGS进行组 态设计。
• 目前，环境问题成为了制约世界各国可持续发展的重 要因素之一。水环境的污染问题，不仅严重影响着人们的 健康，还加速了水资源的短缺。众所周知，中国水资源严 重缺乏，是世界13个缺水国家之一，与发达国家相比，中 国污水处理的效率还很低，主要表现为城市生活污水处理 效率低。城市生活污水处理在发达国家已经成为了一个比 较稳定的市场，而在中国则迫切需要加快污水处理的发展 进程。因此，如何有效的进行水资源的循环再利用成为社 会的一个重要问题。污水处理系统对于全面建设小康社会 的中国而言就更重要了。 • 我国正处在经济高速发展的时期,城镇化的步伐加快， 城市污水排放量增大,在这种背景下，合理地开发适合城市 综合污水处理的技术和工艺,不仅能缓解城市水资源短缺的 现状,同时维护生态环境,将对人类社会和经济具有深远的 历史意义和现实意义。
2、课题研究的主要内容 及控制目标
• 主要内容： 本课题主要设计的内容是污水处理工艺及污水处理 系统的组成和PLC控制系统设计,主要由以下内容组 成： （1）介绍了污水处理的基本内容，包括工业污水 处理的发展现状以及污水处理的工艺流程； （2）介绍了PLC的基本结构和工作原理，并对工业 污水处理控制系统进行设计分析； （3）具体分析设计工业污水处理的硬件系统； （4）具体分析设计工业污水处理的软件系统； （5）系统的组态建立
感谢各位老师！
辛苦啦！