城市生活污水处理电气自控系统的设计与实现

PLC污水处理控制系统

西南交通大学

硕士学位论文

城市生活污水处理电气自控系统的设计与实现

姓名：刘克天

申请学位级别：硕士

专业：电力系统及其自动化

指导教师：王富荣

20060201

PLC污水处理控制系统

西南交通大学硕士研究生学位论文鱼旦里

摘要

随着城市的快速发展，环境问题显得日益重要。废水是破坏环

境的一个主要的因素，目前中国污水处理自控系统相对落后，污水

处理成本居高不下，污水厂排放的处理过的污水的水质不稳定．所

以如何建立有效的自控系统，优化运行效果，减少运行费用，具有

重要意义。

本文以重庆市城南污水处理厂的改造为背景展开，开发设计了

一套基于工业以太网的污水处理自控系统。论文主要从以下三个方

面展开了工作：

设备的电气控制：根据污水处理要求设计了设备的电气控制与

自动控制的线路，主要包括设备的启停控制、状态指示、故障处理

以及系统信号的采集：

下位机的开发：确定了系统控制站的划分方式，根据污水处理

工艺要求编制了ＰＬｃ控制程序，提出了利用系统内部文件来优化程

序和节约系统资源，解决了利用ＰＬＣ来统计污水厂流量和增压泵运

行时间的问题；

上位机监控软件的开发：按照污水处理流程开发了污水处理设

备的监控画面，建立了设备操作、设备状态与水质参数的数据库及

水质参数的实时曲线，完成了系统实时报警功能，实现了全厂生产

报表的自动生成与打印功能；

经过一年时间的调试与运行，系统运行稳定，污水厂处理的污

水的水质稳定并且达到了国家一级标准，降低了污水的处理成本，

达到了预先的设计要求。关键词：工业以太网；电气控制；下位机；上位机

PLC污水处理控制系统

西南交通大学硕士研究生学位论文第ｕ页

Ａｂｓｔｒａｃｔ

Ｗｉｌｈ

ｍｏｒｃｔｈｅｒａｐｉｄｄｅＶｅｌＯｐｍｅｎｔｏｆｃｉｔｉｅｓ，ｔｈｅｏｎｅｅｎｖｉｒＯｎｍｅｎｔｂｃｃｏｍｅｓａｎｄｍｏｒｅｉｍｐｏｒｔａｎｔ．ｗａｓｔｅｗａｔｅｒｉｓ

ｔｈｅｅｎＶｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｔｈｅ

ｆｒｅａｔｍｅｎｔｉｎＣｈｉｎａｏｆｔｈｅｍａｊｏｒｆａｃｔｏｒｓｔｈａｔｓｙｓｔｅｍｃｏｓｔｐｏｌｌｕｔｅａｕｔｏｍａｆｉｃｉｓｎｏｔｃｏｎｔｒｏ¨ｉｎｇｏｆｏｆ

ａｒｅｗａｓｔｅｗａｔｅｒＶｅｒｙａｄｖａｎｃｅｄ．Ｔｈｅｗａｓｔｅｗａｔｅｒｉｓｈｉｇｈ．Ｔｈｅｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｉｅｓｏｆｔｈｅｔｒｅａｔｅｄｗａｓｔｅｗａｔｅｒ

ｔ０ｕｎｓｔａｂｌｅ．Ｓｏｈｏｗ

ｃｏｕｎｔｒｙ．

ＴｈｅｓｏｌＶｅｔｈｃｐｒＯｂＩｅｍｓｉｓＶｅｒｙｓｉｇｎｉｆｉｃａｔｉＶｅｔＯｏｕｒｐａｐｅｒｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｒｅｃＯｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＯｆＣｈＯｎｇｑｉｎｇＣｈｅｎｇｎａｎ

Ｗａｓｔｃｗａｔｅｒ

ｕｐｗｈｉｃｈＴｒｃａｔｍｃｎｔＦａｃｔｏｒｙ．ＡａｕｔＯｍａｔｉｃｃｏｎｔｒＯｌｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍｗａｓｓｅｔａｄｏｐｔｉｎｄｕｓｔｒｉａｌＥｔｈｅｒｎｅｔ．Ｔｈｅｍａｊｏｒｗｏｒｋｉｎｃｌｕｄｃｓｔｈｒｅｅ

ａｓｐｅｃｔｓ．

Ｔｈｃｄｅｓｉｇｎｏｆｅｌｃｃｔｒｉｃａｌｃｏｎｔｒｏｌｉｎｃｌｕｄｅｓｓｔａｒｔｉｎｇａｎｄｓｔｏｐｐｉｎｇｔｈｅ

ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｓｔａｔｅｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ，ｔｒｏｕｂｌｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｓｙｓｔｅｍｓｉｇｎａｌｃＯｌｌｅｃｔｉｏｎ．

ＴｈｅｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎＯｆＬｏｗｃｒＣＯｍｐｕｔｅｒｉｎｃｌｕｄｅｓｐｌｏｔｔｉｎｇｔｈｅ

ｃＯｎｔｒｏｌｌｉｎｇｓｔａｔｉｏｎ，ｗｒｉｔｉｎｇｔｈｅｃｏｎｔｒＯｌｌｉｎｇｐｒｏｇｒａｍｏｆＰＬＣ，０ｐｔｊｍｉｚｉｎｇ

ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｐｒｏｇｒａｍｂｙｉⅡｔｅｒｉＯｒｆｉｌｅｓｏｆＰＬＣ，ｃＯｕｎｔｉｎｇｔｈｅａｍＯｕｎｔｏｆ

ｔｒｅａｔｅｄｗａｓｔｅｗａｔｅｒａｎｄｒｕｎｎｉｎｇｔｉｍｅｏｆｔｈｅｐｕｍｐｓ．

ＴｈｅｅｘｐｌＯｉｔａｔｉｏｎｏｆＵｐｐｅｒＣ０ｍｐｕｔｅｒｉｎｃｌｕｄｅｓｔｈｅｄｅｓｉｇｎｉｎｇｏｆｔｈｅ

ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｍａｐ，ｓｅｔｔｉｎｇｕｐｔｈｅｄａｔａｂａｓｅｏｆｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄｒｃａｌｔｉｍｅｃｕｒｖｅ

ｏｆｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙ，ａｃｃｏｍｐｌｉｓｈｉｎｇｔｈｅｓｙｓｔｅｍａｌａｒｍ，ｂｕｉｌｄｉｎｇａｎｄｐｒｉｎｔｉｎｇ

ｔｈｅｒｅｐｏｒｔｆｏｒｍｓｏｆｔｈｅｆａｃｔｏｒｙ．

ＴｈｅｓｙｓｔｅｍｈａｓｂｅｅｎｗＯｒｋｉｎｇｓｔａｂｌｙ

ｑｕａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｌｒｅａｔｅｄｗａｓｔｅｗａｔｅｒｉｓｖｃｒｙｉｎｔｈｅｐａｓｔａｎｄｙｅａｒ．Ｔｈｅｔｈｅｃｏｓｔｗａｔｅｒｏｆｔｈｅｇｏｏｄ

ｔｒｅａｔｍｅｎｔｇｈａｓｂｅｅｎｌｏｗｅｄ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＥｔｈｅｒｎｅｔ；ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＣｏｎｔｒｏｌ；Ｌｏｗｅｒ

ＵｐｐｅｒＣｏｍｐｕｔｅｒ；ＣＯｍｐｕｔｅｒ；

PLC污水处理控制系统

西南交通大学硕士研究生学位论文第１页

第１章绪论

随着现代工业和城市建设的发展，我国城市的环境污染特别是

水污染问题同趋严重；同时我国是一个水资源占有量匮乏的国家，

可以说水污染严重和水资源的短缺已经成为严重制约我国社会经济

持续发展、危害生态环境、影响人民生活和身体健康的突出问题，

迫切需要加以解决“１。长期以来，自来水保证了引用水的水质安全，

但不幸的是，现在自来水的水质中，不断出现许多不安全因素，其

中有属于病原体的，有属于化学物质的。据近几年的报导，在水中

检查出来的有害物质已经从原来的１００多种变为了１５００种“１。水污染

已经引起了世界各国的重视。我国政府对水污染也非常重视，并将

其作为今后一段时间内基本建设投资的重点。

污水处理工艺的不断改进使污水处理过程越来越繁琐、越来越

复杂，原来操作人员的手动控制已经无法满足污水处理发展的要求。

随着计算机、工业控制网络、在线检测及可编程控制技术的发展，

国外的很多污水处理厂根据自身情况相继建立了污水处理自动控制

系统，目前我国国内新建的大型城市污水处理厂全套引进了国外的

设备和技术，如沈阳北部污水处理厂全部弓ｌ进法国的设备和处理技

术。全部引进国外技术存在以下问题：１．引进费用昂贵；２．维护费用昂

贵，维护不方便：３．没有结合我国的国情：４．不利于培养我国的相关

专业的工程技术人员。

１．１课题的来源和背景

本课题源于重庆市重点科技攻关项目“中小城镇缺氧／需氧组合

式污水处理关键技术研究与工程示范”的子课题“ＭＳＢＲ生物滤池管

理控制系统研究”（编号：７５１７—０２），使本课题在理论研究、系统集

成原理研究的基础上，为完成实验系统（工艺系统、控制系统软、

硬件）的丌发和实验提供了经费保证。

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