基于PLC的大型污水处理控制系统设计

【摘要】：城市经济的快速发展导致大量生活和工业污水排放,污水处理不仅能解决城市的水污染的难题,更重要的是实现了水资源重复利用,缓解水资源的匮乏。为了减少单位污水处理成本和提高出水水质,必须采用先进污水处理控制技术,提高城市污水处理厂的处理规模,实现城市污水处理规模自动化。本文讨论了成都市新建污水处理厂(一、二厂迁建)的大型污水处理控制系统的设计过程。论文分析了倒置A20污水处理工艺和工艺流程,采用了基于Ethernet/IP的分布式PLC进行污水处理控制系统的集成设计,根据污水处理工艺流程和控制要求,对整个污水处理控制系统设计了14个分布式主站、57个分布式子站,对各个分布式控制站的现场仪表,如流量计、超声波液位计、PH计及温度等水质数据进行采集；采用Rockwell公司的ControlLogix 1756和CompactLogix 1769系列PLC作为分布式控制站,各分布式控制站采用基于Ethernet/IP的通信网络,实现对相应污水处理工艺段的监控；控制站根据处理工艺及控制要求,对现场执行机构如高压污水泵、潜水推流器、电动调节阀、鼓风机等进行启／停和调节等控制。为了提高污水处理控制系统的可操作性,在各分布式控制站设计了基于AB PanelView系列触摸屏的现场上位监控,并利用光纤以太网将分布式控制站连接至基于Factory TalkView Studio组态软件的中央监控室,实现污水处理厂分散控制、集中管理、统一调度。该项目通过现场调试,实现了污水处理厂的正常运行,达到了验收标准。该污水处理厂目前已投入运行,其系统稳定、自动化生产效率高、出水水质良好,达到了预期的控制目标。该项目的设计与调试运行为其它城市大型污水处理控制系统的设计提供了有益的经验。 【关键词】：污水处理 Ethernet/IP PLC 分布式控制 上位监控
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 课题研究的学术背景9
• 1.2 课题来源及意义9-10
• 1.3 国内外污水处理控制的发展概况10-12
• 1.4 系统方案提出12-14
• 1.5 课题研究的主要内容14-15
• 1.6 本章小结15-16
• 2 污水处理控制系统的集成设计16-24
• 2.1 污水处理指标分析16-17
• 2.2 污水处理工艺的提出及说明17-20
• 2.3 系统功能要求分析20
• 2.4 污水处理控制系统自动化构架设计20-23
• 2.4.1 污水处理控制系统的需求分析20-21
• 2.4.2 污水处理控制系统的集成设计21-23
• 2.5 本章小结23-24
• 3 基于PLC的控制系统的设计24-52
• 3.1 分布式控制站功能分析24-26
• 3.2 硬件模块选型及编程软件说明26-29
• 3.2.1 PLC模块选型26-27
• 3.2.2 PLC编程软件说明27-28
• 3.2.3 ControlFLASH固件刷新28-29
• 3.3 厂外污水泵房控制站的设计29-37
• 3.3.1 厂外污水泵房工艺分析29-30
• 3.3.2 厂外污水泵房硬件设计30-32
• 3.3.3 厂外污水泵房程序实现32-37
• 3.4 生化池控制站的设计37-41
• 3.4.1 生化池工艺分析37-38
• 3.4.2 生化池硬件设计38-39
• 3.4.3 生化池程序实现39-41
• 3.5 反冲洗泵房控制站的设计41-49
• 3.5.1 反冲洗工艺分析41-43
• 3.5.2 反冲洗硬件设计43-45
• 3.5.3 反冲洗程序实现45-49
• 3.6 主站冗余设计49-51
• 3.7 本章小结51-52
• 4 系统网络通信层的设计52-63
• 4.1 基于EtherNet/IP的主干网通信设计52-57
• 4.1.1 系统网络通信模式选择52-53
• 4.1.2 EtherNet/IP的通信实现53-56
• 4.1.3 主站与监控层的通信实现56-57
• 4.1.4 主站与主站间的通信实现57
• 4.2 主站与ECU子站的通信设计57-61
• 4.3 PLC站与现场设备的通信设计61-62
• 4.4 本章小结62-63
• 5 现场上位监控层设计63-72
• 5.1 基于触摸屏的现场上位监控设计63-71
• 5.1.1 触摸屏界面设计63-66
• 5.1.2 变量设置及连接66-67
• 5.1.3 通信配置67
• 5.1.4 用户权限设置67
• 5.1.5 监控界面的运行实现67-71
• 5.2 基于FactoryTalk View Studio上位机监控说明71
• 5.3 本章小结71-72
• 6 系统的调试72-77
• 6.1 分布式控制站的调试72-75
• 6.2 通信的调试75-76
• 6.3 本章小节76-77
• 7 结论与展望77-78
• 参考文献78-80
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况80-81
• 致谢81

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