基于S7-300 PLC的污水处理自动控制系统
发布时间：2021-10-15 17:34
随着现代工业控制自动化的发展,传统污水处理控制系统自动化程度低,处理效果不理想等缺点亟待解决。因此,提高污水处理过程的可控性,减少系统运行过程中的人工干预,及时采集各控制环节的数据信息等成为污水处理自动控制系统的发展方向。本文根据污水处理过程的工艺特点与控制系统的整体要求,设计了以S7-300 PLC为核心控制器的污水处理自动控制系统。针对传统污水处理控制系统的不足,制定了系统总体设计方案,提出了溶解氧浓度精准控制的策略方法,进行了系统的硬件设计和软件设计。硬件设计方案采用基于工业以太网PROFINET和PROFIBUS-DP总线相结合的控制架构,工控机作为上位机,可编程逻辑控制器PLC和分布式I/O设备为下位机,构成了多总线分布式I/O控制系统。软件设计主要包括PLC程序设计、上位机监控软件开发和触摸屏界面设计,利用STEP 7编程软件完成了PLC控制程序的编写,使用WinCC组态软件设计了上位机监控程序,WinCC flexible软件完成了触摸屏现场画面的开发。整个污水处理自动控制系统结合了目前最新的工艺状况和PLC控制系统技术,为污水处理提供了有效的自控方案。为实现生物反应池溶...
【文章来源】：西安石油大学陕西省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
A/O2工艺流程
这种处理工艺称为改良 A/O2工艺。改良 A/O2工艺流程如图2-3 所示。图 2-3 改良 A/O2工艺流程改良 A/O2工艺的优点有以下几方面：（1）利用厌氧池、缺氧池和好氧池三种不同的生物反应环境，结合微生物菌群各种类之间的有机配合，在去除有机物的过程中同时具有脱氮除磷的功能；（2）与其它可以同时脱氮除磷去除有机物的工艺比较，厌氧环节与缺氧环节不需要投放化学药物，工艺流程简单，投入费用低，且污水停留静置时间也相对较短；（3）污水处理在厌氧—缺氧—好氧反应环境的交替运行下，菌丝不会大量繁殖，可以避免发生污泥膨胀的现象；（4）污泥沉降性较好。在整个生物反应过程中，好氧池中的溶解氧浓度只有保持在稳定的范围内才能有更好的处理效果。也就是说，进入二沉池的污水需要保持一定浓度的溶解氧，防止形成厌氧状态，避免出现污泥释放磷的现象。同时，为了避免内回流混合液对缺氧池的反应产生干扰，溶解氧浓度也不宜过高。因此，溶解氧浓度的控制是整个污水生物反应过程成功与否的关键[21]。2.2 污水处理各控制环节整个污水处理的控制过程可以分为三个部分，分别是污水预处理环节、污水处理环节和污泥处理环节。污水预处理环节主要是利用物理方法对污染物质进行简单分离，污水处理环节是污水处理控制过程的核心，污泥处理环节是对处理过程中产生的污泥进行压缩脱水以便后期外运处理。2.2.1 污水预处理段污水预处理主要是借助物理手段使污水中的某些污染物质得到分离的操作单元，与其他处理方法相比
流入污水提升泵房。粗格栅两侧设有液位差传感器，由于粗栅格本身的水流阻力不大，水头损失只有几厘米，阻力主要是由于栅渣阻塞产生的，一般当监测到两侧液位差达到设定值上限时，就需要启动格栅除污机进行清理了。栅渣量如式 (2-1) 所示:ZKQWW100086400max1 （2-1）1W ：栅渣量，33m /103m (污水)；Kz ：生活污水流量总变化系数。（2）污水提升泵房污水提升泵房位置在粗格栅井之后，其面积约为 15.1×7.72m ，提升泵房内设置有 3套潜污泵。污水提升泵房内进水管道设有一个超声波液位变送器，用来采集传送提升泵房内的液位数据。污水提升泵房液位参数上传到控制中心后，对比设定值高低来控制潜污泵的运行状态和设备数量。提升泵房主要的作用是输送粗格栅处理后的污水流入细格栅进行下一步的处理。粗格栅及提升泵房的控制流程如图 2-4所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]OPC应用实践[J]. 卢建勤,赵彦鸿. 山东工业技术. 2019(03)
[2]城市生活污水处理技术现状及发展趋势探讨[J]. 黄惠琼. 科技经济导刊. 2018(35)
[3]基于模糊PID的罗茨动力机控制系统研究与仿真[J]. 肖艳军,王永庚,井然,冯华,李永聪. 系统仿真学报. 2018(06)
[4]中小型污水处理厂自动控制系统及其节能降耗效能分析[J]. 李爽,刘洋. 南方农机. 2017(21)
[5]水质指标化学需氧量（COD）的检测方法分析[J]. 冉光静,闵维康,张恒. 河南科技. 2015(19)
[6]浅析WinCC污水监控系统在污水处理中的应用[J]. 王彪,姜大洋. 科技创新与应用. 2014(08)
[7]自动控制系统在污水处理中的应用研究[J]. 吴海峰. 科技创新导报. 2013(14)
[8]西门子S7-200 PLC在污水处理控制系统中的应用[J]. 杨杨,杨风,徐丽丽. 信息与电脑(理论版). 2013(03)
[9]大滞后系统的Smith在线辨识预估控制的研究[J]. 胡素红,方建安. 机电工程. 2012(03)
[10]A2/O生物同步脱氮除磷及其改良工艺进展[J]. 张光明,杜锋伟,朱易春,赵志伟. 黑龙江大学自然科学学报. 2010(06)
硕士论文
[1]污水处理过程中溶解氧浓度控制策略研究[D]. 付娟.兰州理工大学 2017
[2]微动力污水处理系统的研发[D]. 谢小冬.合肥工业大学 2016
[3]污水处理厂自动化控制系统的设计与实现[D]. 高峰.西安建筑科技大学 2015
[4]基于燕郊污水处理厂的自动控制系统设计[D]. 吴建伟.天津大学 2014
[5]新型电池供电电磁流量计设计[D]. 宫通胜.中国计量学院 2014
[6]充填膏体制备及泵送自动监控系统[D]. 郭科伟.河北工程大学 2013
[7]污水处理系统污泥浓度在线监测与控制[D]. 周雪.华北电力大学 2013
[8]基于西门子PLC技术的污水处理厂控制系统设计与实现[D]. 张利.西安电子科技大学 2012
[9]抽油杆自动测长技术的研究[D]. 杨静.沈阳理工大学 2010
[10]沉淀池数学模型与流体动力学分析[D]. 沈宏伟.太原科技大学 2009
本文编号：3438352
【文章来源】：西安石油大学陕西省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
A/O2工艺流程
这种处理工艺称为改良 A/O2工艺。改良 A/O2工艺流程如图2-3 所示。图 2-3 改良 A/O2工艺流程改良 A/O2工艺的优点有以下几方面：（1）利用厌氧池、缺氧池和好氧池三种不同的生物反应环境，结合微生物菌群各种类之间的有机配合，在去除有机物的过程中同时具有脱氮除磷的功能；（2）与其它可以同时脱氮除磷去除有机物的工艺比较，厌氧环节与缺氧环节不需要投放化学药物，工艺流程简单，投入费用低，且污水停留静置时间也相对较短；（3）污水处理在厌氧—缺氧—好氧反应环境的交替运行下，菌丝不会大量繁殖，可以避免发生污泥膨胀的现象；（4）污泥沉降性较好。在整个生物反应过程中，好氧池中的溶解氧浓度只有保持在稳定的范围内才能有更好的处理效果。也就是说，进入二沉池的污水需要保持一定浓度的溶解氧，防止形成厌氧状态，避免出现污泥释放磷的现象。同时，为了避免内回流混合液对缺氧池的反应产生干扰，溶解氧浓度也不宜过高。因此，溶解氧浓度的控制是整个污水生物反应过程成功与否的关键[21]。2.2 污水处理各控制环节整个污水处理的控制过程可以分为三个部分，分别是污水预处理环节、污水处理环节和污泥处理环节。污水预处理环节主要是利用物理方法对污染物质进行简单分离，污水处理环节是污水处理控制过程的核心，污泥处理环节是对处理过程中产生的污泥进行压缩脱水以便后期外运处理。2.2.1 污水预处理段污水预处理主要是借助物理手段使污水中的某些污染物质得到分离的操作单元，与其他处理方法相比
流入污水提升泵房。粗格栅两侧设有液位差传感器，由于粗栅格本身的水流阻力不大，水头损失只有几厘米，阻力主要是由于栅渣阻塞产生的，一般当监测到两侧液位差达到设定值上限时，就需要启动格栅除污机进行清理了。栅渣量如式 (2-1) 所示:ZKQWW100086400max1 （2-1）1W ：栅渣量，33m /103m (污水)；Kz ：生活污水流量总变化系数。（2）污水提升泵房污水提升泵房位置在粗格栅井之后，其面积约为 15.1×7.72m ，提升泵房内设置有 3套潜污泵。污水提升泵房内进水管道设有一个超声波液位变送器，用来采集传送提升泵房内的液位数据。污水提升泵房液位参数上传到控制中心后，对比设定值高低来控制潜污泵的运行状态和设备数量。提升泵房主要的作用是输送粗格栅处理后的污水流入细格栅进行下一步的处理。粗格栅及提升泵房的控制流程如图 2-4所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]OPC应用实践[J]. 卢建勤,赵彦鸿. 山东工业技术. 2019(03)
[2]城市生活污水处理技术现状及发展趋势探讨[J]. 黄惠琼. 科技经济导刊. 2018(35)
[3]基于模糊PID的罗茨动力机控制系统研究与仿真[J]. 肖艳军,王永庚,井然,冯华,李永聪. 系统仿真学报. 2018(06)
[4]中小型污水处理厂自动控制系统及其节能降耗效能分析[J]. 李爽,刘洋. 南方农机. 2017(21)
[5]水质指标化学需氧量（COD）的检测方法分析[J]. 冉光静,闵维康,张恒. 河南科技. 2015(19)
[6]浅析WinCC污水监控系统在污水处理中的应用[J]. 王彪,姜大洋. 科技创新与应用. 2014(08)
[7]自动控制系统在污水处理中的应用研究[J]. 吴海峰. 科技创新导报. 2013(14)
[8]西门子S7-200 PLC在污水处理控制系统中的应用[J]. 杨杨,杨风,徐丽丽. 信息与电脑(理论版). 2013(03)
[9]大滞后系统的Smith在线辨识预估控制的研究[J]. 胡素红,方建安. 机电工程. 2012(03)
[10]A2/O生物同步脱氮除磷及其改良工艺进展[J]. 张光明,杜锋伟,朱易春,赵志伟. 黑龙江大学自然科学学报. 2010(06)
硕士论文
[1]污水处理过程中溶解氧浓度控制策略研究[D]. 付娟.兰州理工大学 2017
[2]微动力污水处理系统的研发[D]. 谢小冬.合肥工业大学 2016
[3]污水处理厂自动化控制系统的设计与实现[D]. 高峰.西安建筑科技大学 2015
[4]基于燕郊污水处理厂的自动控制系统设计[D]. 吴建伟.天津大学 2014
[5]新型电池供电电磁流量计设计[D]. 宫通胜.中国计量学院 2014
[6]充填膏体制备及泵送自动监控系统[D]. 郭科伟.河北工程大学 2013
[7]污水处理系统污泥浓度在线监测与控制[D]. 周雪.华北电力大学 2013
[8]基于西门子PLC技术的污水处理厂控制系统设计与实现[D]. 张利.西安电子科技大学 2012
[9]抽油杆自动测长技术的研究[D]. 杨静.沈阳理工大学 2010
[10]沉淀池数学模型与流体动力学分析[D]. 沈宏伟.太原科技大学 2009
本文编号：3438352
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