本科畢業論文（設計）題 目 污水處理自動控制系統的設計（硬件部分）學 院 能源與電氣工程學院 專 業 自動化 班 級 學 號 學生姓名 指導教師 完成日期 西安思源學院教務處制西安思源學院本科畢業論文（設計）二一四年五月摘要本文重點研究污水處理自動化控制系統硬件部分的 PLC 控制系統，國內相對落后的污水處理系統導致了很多經過處理的污水達不到排放的標準，投入了大量的資金和人力卻達不到預期的效果。由此可見，一套好的自動控制系統對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 控制系統的具體應用為例。首先對 PLC 控制系統的硬件結構和工作原理進行了具體的介紹。接下來的工作就是對 PLC 控制系統的基本原則和步驟進行設計。然后進行自動控制線路和電氣控制方案的設計，主要對設備的狀態信號、啟停等進行設計。最后對 PLC 控制系統進行設計，主要有 PLC 的選型、系統資源配置和 PLC 編程等。 污水處理自動化控制系統的優化對國家的水資源可持續發展利用有著極其重要的意義。關鍵詞：污水處理 PLC SBR 自動控制西安思源學院本科畢業論文（設計）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西安思源學院本科畢業論文（設計）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、國內外研究狀況 .2四、本文研究的主要內容 .2第二章 污水處理系統工藝流程 .3一、污水處理工藝過程闡述 .3二、格柵除污系統 .4（一）轉鼓格柵除污機工作原理 .4三、調節池 .4四、SBR 反應池 .4（一）SBR 工藝簡介 .4（二）曝氣系統 .6五、排水系統 .6六、系統所需設備儀表 .7七、參量的選擇與測量 .8八、本章小結 .8第三章 電氣控制系統方案的選擇及硬件設計 .9一、PLC 的工作原理 .9（一）循環掃描技術 .9（二）PLC 的輸入/輸出響應時間 .9二、PLC 控制系統設計原則與步驟 .10三、PLC 與 MCGS 組態軟件的通信 .11四、SBR 污水處理電氣控制系統設計要求 .12五、SBR 污水處理電氣控制系統的總體設計 .12西安思源學院本科畢業論文（設計） （一）設計過程 .12（二）控制系統方案設計 .13（三）SBR 污水處理電氣控制系統硬件電路設計 .14六、本章小結 .22第四章 污水處理控制系統程序設計概述 .23一、污水處理控制系統總體概述 .23二、污水處理各個子程序的設計 .23（一）空氣閥門、潛水攪拌機、回流污泥泵控制子程序的設計 .23（二）潷水器控制子程序的設計 .23（三）粗、細格柵除污機控制子程序的設計 .24（四）進水閥門控制子程序的設計 .24三、本章小結 .25結論 .26參考文獻 .27致謝 .29污水處理自動控制系統的設計（硬件部分）第一章 緒論一、課題研究背景在經濟飛速發展的今天，工業化和城市化對水資源造成了嚴重的污染，導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。國內污水處理概況:（1）國內水資源分布不平衡，人均占有量少；（2）國內的污水處理能力目前還處于初級階段，還有很大的發展空間；（3）隨著國家對環境保護投入的增加，國內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國家的經濟發展,可以促進社會進步,促進工農業生產能力,進一步改善人們的生活,特別是在工業革命之后,所有國家的經濟快速發展。中國是一個嚴重缺水的國家,目前我國 300 個城市缺水,根據中國經濟信息網的分析,基于當前狀態正常的需求,每年大約缺 300 億- 400 億立方米的水,造成經濟損失 2300 億元,超過了洪水。水資源短缺和水污染,嚴重影響人們的日常生活,嚴重影響我國的經濟建設和發展。所以建設符合中國國情的污水處理廠自動控制系統對改善環境、建立可持續發展的社會和和諧社會和維護我國經濟高速發展具有重要意義。西安思源學院本科畢業論文（設計） 1三、國內外研究狀況污水處理自動控制在我國起步較晚,最早的是在 70 年代的時候使用熱工儀表來對污水進行集中的檢查。應用程序分析儀表和 DCS 系統。到了 80 年代的時候改為分析儀表和 DCS 系統對污水進行檢查。進入 90 年代,隨著我國經濟實力的提高和對環境保護的重視，我國污水處理控制系統自動化水平有了很大的提升。 國國內污水處理自動控制系統特點：（1）采用手動和自動并存的控制方式；（2）國產在線儀表技術不成熟；（3）控制站之間幾乎無信息交換；（4）上位機監控軟件發展速度慢。相比而言，發達國家的污水處理技術更加成熟,國外污水處理廠早就意識到污水處理廠的網絡控制,如 DCS 和 FCS,早些時候,SCADA 技術被應用到了供水和排水工程,并帶來了巨大的經濟和社會效益。同時國外還注重水處理 PLC 的發展。國外污水處理自動控制系統特點：（1）在線監控技術成熟，測量精度高；（2) 大量采用智能控制；（3）大量采用遙控、遙測設備；（4）效地利用社會信息資源。四、本文研究的主要內容(1) 對污水處理的意義、重要性和發展等進行全面的了解；(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 的基本結構和工作原理，按照污水處理的工藝要求設計 PLC控制系統；(4) 對污水處理的硬件系統進行具體的設計。西安思源學院本科畢業論文（設計） 2第二章 污水處理系統工藝流程一、污水處理工藝過程闡述目前普遍使用的污水處理系統有格柵除污系統、曝氣沉砂池系統、SBR 反應池系統（本文以 SBR 污水處理系統為例） 、污泥處理系統四部分。污水由進水系統通過粗格柵和清污機進行初步排除大塊雜質物體，到達除砂池中。在除砂池系統中細格柵和轉鼓清污機進一步凈化污水中的細小顆粒物體，將污水中的細小沙粒濾除后進入 SBR 反應池。在 SBR 系統中進行生化處理，分解污水中的有害物質，潛水攪拌機的作用是推進水流，使 SBR 反應池的污水和活性污泥處于劇烈攪拌充分混合接觸，使生化反應更加充分。經處理的污水進入沉淀池中，進行物理沉淀，經過反應后達到排放標準的污水從潷水器排出。污水處理系統的工藝流程見圖 2-1：圖 2-1 工藝流程圖西安思源學院本科畢業論文（設計） 3二、格柵除污系統格柵除污機主要作用是去除污水中的大塊固體雜物，保護后面的設備和設施不受影響 1。轉鼓格柵除污機特點：（1）轉鼓格柵的轉速低、噪音相對較低、功率相對較小、無振動、零部件磨損小、使用壽命長；（2）轉鼓格柵可以代替傳統機械格柵、輸送和螺旋壓榨機；（3）可以實現全封閉運行，無異味外溢；（4）設計獨特、結構緊湊、占地小、經久耐用。 （一）轉鼓格柵除污機工作原理該設備安裝在水渠中，污水先經過圓筒形格柵的端頭，再流入柵內，然后從側面的柵縫中流出，經過此程序后，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，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、運至上端排渣斗排出。整個過程由驅動電機進行控