摘 要

水是生命之源，是我们所有生物都赖以生存的不可缺少的重要元素。随着现代经济的高速发展，似乎人们越来越不重视对于污水的处理以及再循环利用，本文就是做的关于污水的有效的处理，使得污水在达标以后才能排入管道或进行再循环使用。本文所做的污水处理控制系统是采用武汉理工大学同力机电实验室的设备进行开展研究和模拟的。采用的变频器是汇川MD380系列变频器，PLC是汇川H2U系列PLC，触摸屏是汇川IT5070E触摸屏，使用传统PID进行闭环控制，实现对于污水处理的模拟以及调试。污水处理是一个庞大而又精细且复杂的工程研究项目，本文采用的是对于污水中的溶解氧（DO）进行检测以及控制的自动控制项目，将溶解氧(DO)含量作为判断水质是否合格的参数，这样选择相对来说比较容易检测和控制。采用并列双闭环PID控制系统，前后系统随动工作，达到了很好的控制效果，实现了对于DO浓度的实时准确监控。

关键词：传统PID控制 溶解氧（DO）含量 PLC系统

Abstract

Water is the source of life, is an indispensable element of the survival of all creatures. With the rapid development of modern economy, it seems that people are increasingly concerned about the treatment of sewage and recycling. This thesis is about the effective treatment of sewage, in order to guarantee that the sewage in the standard before the discharge into the pipeline or recycling to use. The sewage treatment control system of this thesis is based on the research and simulation of the equipment of Tongli Electromechanical Laboratory in Wuhan University of Technology. This thesis is based on the Huichuan MD380 series transducer and Huichuan H2U series PLC and Huichuan IT5070E HMI, use traditional PID closed-loop control to achieve for the sewage treatment simulation and debugging. The sewage treatment is a large and complex engineering research project, the article is for the detection of dissolved oxygen(DO) in sewage and control of the automatic control project ,take the content of dissolved oxygen(DO) in sewage as the quality water quality parameters .The choice is easier to detect and control .Using parallel double closed-loop PID control system ,the two parallel system work in the follow ,having a very good control effect ,achieving a real-time accurate monitoring of dissolved oxygen(DO) in sewage .

Key words: traditional PID control dissolved oxygen(DO) in sewage PLC

目录

第1章 绪论 1

1.1引言 1

1.2国内外污水处理研究现状 2

1.2.1 国外污水处理研究现状 2

1.2.2国内污水处理研究现状 3

1.3 本课题研究的内容及意义 4

1.3.1 课题研究的内容 4

1.3.2 课题研究的意义 5

1.4 本论文章节安排 5

第2章 污水处理系统的工艺 7

2.1 污水生物处理的种类 7

2.2活性污泥的基本工艺 7

2.2.1 活性污泥法的基本概念 7

2.2.2 活性污泥系统的组成 8

2.2.3活性污泥系统的工艺参数 8

2.2.4 影响活性污泥法处理污水的重要因素---溶解氧含量 9

第3章 控制算法的研究与实现 10

3.1控制方法的选择 10

3.2 传统的常规PID控制 10

3.3 污水处理控制对象分析 11

第4章 污水处理控制系统的总体设计 12

4.1 系统的功能和结构 12

4.2 控制系统的硬件设计 13

4.2.1 系统硬件的设计原则 13

4.2.2 PLC控制器的选择 13

4.2.3 变频器的选择 14

4.2.4 触摸屏的选择 14

4.2.5 系统整体电路原理图 15

4.2.6 电源示意图 16

4.2.7 控制电路原理图 17

4.2.8 系统结构框图 18

4.2.9 编码器与PG卡接线图 18

4.2.10 编码器与PLC接线图 19

4.3 控制系统的软件设计 19

4.3.1 PLC脉冲读取指令 20

4.3.2触摸屏监控 20

4.3.3变频器设置 21

4.3.4设备通讯示意图 21

4.3.5硬件设置 21

4.3.6 程序流程图 23

4.3.7 PLC资源使用 24

4.3.8 CANlink设置 26

4.3.9 触摸屏界面 27

4.3.10 软件运行过程 27

第5章 总结与展望 29

参考文献 30

附录A 31

附录B 33

致谢 34

第1章 绪论

1.1引言

我们所存在并生活的世界经历过两次很著名的工业革命，而发展到现在，世界的工业化水平迅速得到提高，并且伴随着工业化进步的是世界经济的迅速发展，人们的生活水平也越来越好，我们赖以生存的家园也越来越现代化，这不得不承认是世界在进步，但是伴随着世界进步的副产品，也可以说是附属品的是，世界人口的剧增，和人们日益增加的对于资源特别是水资源的使用，使得水资源污染愈发严重，已经造成了世界水资源的匮乏以及严重的部分污染和不可逆。水是一切生命产生的起点，我们的生活离不开水，它与我们的生活与生命息息相关、不可分离，如果任由水资源这样恶化下去，将会对人类的生存和可持续发展产生不可挽回的严重影响。

我们知道，世界上的淡水所占的比例本身就很小。而在我国这个庞大的人口国家，污水已经不仅仅是只局限于工业污水，还有我国国民生活过程中所产生的生活污水，越来越大面积的生活污水和工业污水挑战着我们的生活环境，对于我们的儿孙后代来说，污水治理已经刻不容缓了。我国的水资源是及其匮乏的，实际情况远比我们意识中存在的、所了解到的要严峻的多，而且地域上的分布也有很大的差别，尽管很大一部分的城市处于严重缺水状态，但是就在这仅限的水资源上，依然存在着水生态系统破坏的威胁还有水质不断恶化的不可遏制。据我国不完全统计数据显示，大约有80%的污水未经过任何处理就被排放，因此造成了大约有33%以上的江、河、湖、泊都受到了不同程度的严重污染[^[1]]。我国经济现阶段仍处在发展阶段，城市化的高速发展，推动了工业化的快速发展，污水排放量的增多不会有丝毫的减少，反而会在可观的数字上极大地增多，危不仅不会持续存在，威胁着我们的健康，而且还会走向逐步加剧的不归路。所以，水污染的治理已经成为我们不得不直面的问题，这个问题必须也必定要提到日程上来，集中广大人民群众的力量来得以解决。在我国提出的“两型社会”的大背景下，重点是环境治理，而对于污水的治理更是重中之重，因为它不仅关系到我国经济的健康可持续发展，也是国家安身立命的本源。目前我国对于污水的处理方法大多还是活性泥法，从理论上来说，是可以达到理想效果的，但是实际上只有少部分的处理厂能够应用这种方法。国家环保总局曾经对这种污水处理方法与装置的应用做过科学的分析研究，结果表明的是，只有不到1/4的运行效果良好。造成这种局面的原因是多种多样的，究其根本是控制技术与实际应用不配套，再加上管理水平低下，许多污水处理厂也处于停滞的状态，这就明显降低了城市污水处理的水平，并且许多额外的费用都在增加，效益却不令人满意。总言之，随着水资源的供求关系矛盾的日益恶化，我国必定会重视污水处理的效率，从而也就会关注并开始高度重视自动控制在污水处理方面的应用，然而，随着电子技术的发展，PLC在稳定性能与自动控制程度上有了十分可观的发展，这就使其成为了首选。

1.2国内外污水处理研究现状

1.2.1 国外污水处理研究现状

诸如美国、西欧等西方国家早就完成了工业革命，因此其有着高度的工业现代化，其由于工业、经济的快速发展所无可避免的水污染问题也显露地比我们早，与此同时西方国家的政府机构也提前意识到水污染问题的严重性。这些国家，在污水治理的研究上花费了许多时间，有了新的理论与处理工艺，污水毕竟对人们的健康造成威胁甚至损害，所以国外对于污水的治理都是隔离治理，也就是非近身作业治理，他们所采用的污水自动控制系统比我们走的要早很多，同时也走的比我们远，并且也取得了不错的成果，从而能够带动世界上各个国家，使得其他国家也开始重视污水处理后的再利用了。值得一提的是，以色列国家现在已经将污水的回用率提升到90%。随着现代化技术的发展突飞猛进，欧美一些国家将一些更为高端的高科技技术融入到污水处理中，数据的采集以及设备的运行都是采用计算机实现，并且中心控制室的计算机主机能够从现场控制站中收集数据，提供实时监控画面、数据曲线、动作记录、设备故障报警等信息，实现了自动控制模式。