基于PLC的简易污水处理控制系统设计【文献综述】

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1、毕业论文文献综述电气工程及自动化基于PLC的简易污水处理控制系统设计摘要：介绍了我国水资源的现状，并介绍了城市污水处理的基本工艺及流程，以及PLC在污水处理系统中的应用，总结了用PLC控制污水处理系统的优点。关键词：污水处理；PLC；控制系统；设计；随着经济的快速发展，我国工、农业污水排放量在逐年加大，水污染成为我国需要解决的重要问题。将自动控制技术应用于污水处理中用来提高污水处理的自动化水平可以有效地解决水污染的问题。在我国城市的污水处理的电耗为0.365kWh/m3、日本为0.304kWh/m3、美国为0.243kWh/m3，并且我国的工作人员还要比其他国家多，但是污水处理的程度却远比不

2、上这些国家。造成这种结果的原因主要是：污水处理厂管理水平低、自动控制化手段差。因此建设符合我国国情的污水处理控制系统对降低污水处理的成本、改善环境具有重要的意义[1]、[2]。我国污水处理厂处理污水的工艺大部分采用的是活性污泥法，其余采用一级处理、强化一级处理、稳定塘法等[3]。序批式活性污泥法也叫SBR。SBR工艺是一种操作简单、反应速度快且耗能低的废水处理工艺，其处理过程是一个好氧过程，消耗氧气的速率与有机物的降解程度有关[4]。常规SBR工艺流程是由进水、反应、沉淀、出水和闲置等5个过程组成。但常规SBR工艺不能根据水质变化有效控制反应时间，且反应周期长、速度慢，所以将原有工艺改良成新

3、型SBR工艺。针对污水处理过程具有多变量，时变性，非线性等特点，以DO，ORP，PH值作为SBR法的实时控制参数。以上过程都在反应池内进行，池内设有曝气设备，经过多次反应，达到生化降解的目的。为保证新型SBR工艺正常运行并对参数进行随时控制与调整，需要有效的自动控制系统和精确的过程仪表，由于PLC运行可靠、应用灵活便捷，因此在新型SBR工艺中得到广泛应用[5]。PLC是传统继电器技术和计算机技术相结合的产物，所以在工业控制方面，它具有继电器控制或通用计算机所无法比拟的特点[6]。PLC集顺序控制和过程控制于一体，具有可靠性高，使用方便、灵活，组网简单的特点，是实现中小规模工业自动化的有力工具

4、。在污水处理中，基于PLC的控制系统在实时性、可靠性、精确性等方面满足了设计要求[7]、[8]。在污水处理控制系统中，现场PLC控制站控制类型主要有两种：第一种是顺序逻辑控制。这种控制通常根据设定的时间周期、工艺参数条件及相互之间的关系等进行开／停或开／闭控制，并且在污水处理过程中要用到大量专用的机械设备。第二种是反馈控制。这种控制需要在一定的温度、压力、流量、液位等工艺条件下进行，与其它工艺过程相似[9]。污水处理过程中，需要实时地监测各种水质参数以保证准确的运行和及时显示处理结果，所以在系统中涉及到包括温度、PH、SS、3COD、DO、NH3—N、污泥浓度、液位、流量、压力等数据。将现场

5、检测到的各种数据输入到PLC相应的模拟量输入模块中，这样获得的所有过程参数都可以集中显示，并作为控制参数进行控制。由于污水成分比较复杂，具有腐蚀性，为了避免直接与污水接触，在测量液位时选用超声波液位计测量，超声波液位计反应速度快，带有总线接口能够远程传送数据到PLC上，同时具有实时显示的功能，参数设置简单、操作方便。在污水处理池的进水管和出水管分别安装流量、SS、PH(可兼测温度)、NH3-N和COD传感器，在进水管处测得进水水质参数反馈给PLC用于反应控制，在出水管处测得出水水质参数用于监测工艺的运行效果，以防止处理后不合格的水排出[10]。控制系统采用“集中监测管理，分散控制”的方式，采

6、用这种结构可使生产过程中的信息集中管理，实现整体操作、管理和优化，同时也可分散危险提高系统的可靠性[11]。根据工艺对自动控制的要求，可以把控制系统的功能分为上位机实现和下位机实现。下位机PLC控制系统的功能实现有PLC远程手动遥控操作，手动操作和全自动操作三种方式。前两种方式一般只在设备调试或维修时使用，主要以全自动操作方式为主。一般选用中控室PC计算机作为系统的上位机系统，选用S7—300型PLC作为系统的下位机系统。并利用现场总线连接上位机与下位机系统。PLC下位机系统通过传感器传回来的信号或控制面板的开关信号将各类触发脉冲转换为数字信号。完成对液位信号、污水流量、水质、pH值、电机启

7、动和关闭、风机启动和关闭等信号的采集、分析并判断，利用PLC内部的逻辑运算和分析形成对电机、风机的控制，并按照预设程序实时控制电机的启动和关闭和在不同情况之间的相互切换。保证机组高效的运行。PLC下位机系统是污水处理系统现场监控的核心，除了信号采集、数据分析、命令控制等功能外，还具备系统故障时的自我检测功能。因此选择PLC型号应慎之以慎。需要对系统性能的分析，控制系统实际需要的点数，以及考虑到今后扩展的需要，