基于PLC工业污水处理控制系统的设计

毕业论文

题目基于PLC工业污水处理控制系统的设计

学生姓名李世禹

学号20131393056

学院信息与控制学院

专业电气工程及其自动化

指导教师袁安富

二Ｏ一七年五月二十五日

目录

1绪论 (1)

2国内外现状 (1)

2.1国内现状 (1)

2.2国外现状 (2)

2.3所存在的问题 (2)

3本文目标及实施思路 (3)

3.1系统设计目标与相应功能 (3)

3.2处理工艺的选择及其控制要求 (3)

3.2.1SBR污水处理工艺 (3)

3.2.2该工艺对控制系统（PLC）要求 (4)

3.3PLC的选型及介绍 (4)

3.3.1可编程控制器（PLC）的选择 (4)

3.3.2S7-300系列主要组成模块 (4)

3.3.3本系统中所使用的信号模块 (6)

3.3.4STEP7软件的介绍 (6)

3.4传感器的选择 (6)

3.4.1浮球式传感器（水位开关） (6)

3.4.2pH酸碱度传感器 (7)

4污水处理系统软硬件分析设计 (7)

4.1系统中设备运行流程 (7)

4.2系统所需硬件及其电路图 (8)

4.3PLC硬件组态的搭建及设备的I/O表。 (9)

4.4PLC程序设计 (12)

5结果及评论 (15)

5.1本系统所实现的主要功能 (15)

5.2主要功能的调试与仿真 (16)

5.3主要结果的评论 (19)

6设计总结 (19)

参考文献 (19)

致谢 (21)

基于PLC工业污水处理控制系统的设计

李世禹

南京信息工程大学信息与控制学院，江苏南京210044

摘要：本文按照污水处理的工艺要求和流程,结合了SBR污水处理法,设计了一套基于西门子S7-300系列PLC的控制方案。同时说明了本控制系统硬件构成与组合方式、工作流程及设计PLC控制系统的原理与步骤。此系统的应用可提高污水处理的质量,减少能耗,使经济效益提高。通过STEP7提供的仿真软件进行调试，检测了西门子PLC对现场设备的状态采集与自动控制功能,符合控制方案要求。

关键词：污水处理；PLC；工艺流程；SBR法

Design of Industrial Sewage Treatment Control System

Based on PLC

Li Shi-Y u

School of Information and Control，NUIST，Nanjing210044，China

Abstract：According to the sewage treatment process requirements and processes,combined with the SBR sewage treatment method,I designed a control system based on SIEMENS S7-300 series PLC.At the same time,the hardware structure and combination method,work flow and the principle and steps of designing PLC control system are explained.The application of this system can improve the quality of sewage treatment,reduce energy consumption,and improve economic efficiency.Through the simulation software provided by STEP7to debug,the state acquisition and automatic control function of SIEMENS PLC to field equipment is detected,and it meets the requirements of the control program.

Key words:Sewage disposal,PLC,process flow,SBR method

1绪论

人类文明的起源离不开水。随着人们对工业经济的追求，水的需求量也是同步增加。根据有关数据显示，我国淡水人均拥有量为2400多吨，与其他国家相比明显不足。在参与统计的150个国家中，我国排名110，处于水资源匮乏国家之列。中国的水资源布局极为

不均，全国众多城市缺水，主要位于秦岭淮河以北，每人可以利用的水为240吨[1]。我国水资源问题除了人均占有量少，而且其污染状况也令人担忧。国家在推行城市化建设的同时，对其周围的水域也造成了或多或少的破坏。虽然部分地区的污染得到了控制，但总体上还是持续加重的状态。解决好水污染问题，符合我国可持续发展方针。工业污水的处理已刻不容缓。

污水的产生主要与人类活动有关，最近几年随着城市的发展，工业项目持续开发建设，其产生的污水也在等比增加而且水的污染源也变的复杂起来。现今污水处理厂所使用的工艺已不能使处理后的污水达到工业要求的排放标准，未达标的污水排放到水系中会对其他正常的水资源造成巨大的污染，而且严重破坏了环境。为了减少此类问题，工业污水处理工艺的更新与换代就日趋重要了。污水的再利用是人们节约水资源最重要可行的环节。我们国家排放的废水中60%以上是工业污水。工业污水一般是指包含中间产物、生产用料的

废水。工业污水比城市污水的整治的优先级更高。由于工业的生产工艺以及产物的不同导致产生的污水性质也各不相同，常见的有色污染、热污染、有机污染等。由于工业污水的水质及边界条件会根据生产工艺的变动而改变，导致了工业污水处理的技术要求提高。工业污水处理厂的现场环境一般较差，含有大量对人体有害的物质，污水处理设备运行周期长，为了保障操作人员的安全以及提升作业效率，污水处理所需的自控系统已成为各大处理厂所必备的设施。

污水处理厂的建设标准主要体现在节能与高度自动化。污水处理厂大多选用PLC作为控制核心设计自控系统，主要因为其稳定性以及自控技术的成熟。PLC设备的应用一定程

度上减少了工业污水处理中的电能消耗。长期以来，能耗与运行成本问题成为了制约我国工业污水处理厂发展的关键，部分建成的处理厂由于此类问题一直不能持续生产，只能间歇性运行。污水处理厂运行效益的关键在于能否实现对能源的合理分配。现如今，主要厂家都在积极寻求能效高的处理工艺及其对应的控制设计。

2国内外现状

2.1国内现状

我国面临的水资源问题在工业上主要体有两个，其一是水资源不足难以支撑工业的发展，另一个方面是工业污染问题严重。前者问题短期内并没有合适的解决方案，后者则可通过治理水体污染，最大程度上将污水变成可再次投入生产的状态。未来的数年，国家将对污水处理厂的建设增加投资和设立相应政策。在环保工程中，技术人员根据污水处理所需要的工艺结合已有的自控设备，设计出控制系统，从而促进产业升级。在水污染处理工艺突破的同时，就要求与其配套的自动化控制系统的出现。

由于特殊的国情，先发展后治理，虽然工业水污染问题在我国由来已久，但对水污染治理的问题起步较晚。早期，在七十年代，业内人士利用荒废的河道、水池建立稳定塘满足对污水预处理要求。到了八十年代国家开始注意到环保问题，并确立了一项与之相关的基本国策。另外国家还开展了一系列的治理工程，如“三河三湖”工程，国家政策及政府