论文总字数：18976字

摘 要

伴随着中国经济的快速发展，环境保护逐渐成为一个突出的问题，而污水处理又是环保问题的重要组成部分。随着计算机技术和污水处理技术的迅速发展，采用先进的控制技术和设备来监测污水处理过程就显得尤为重要。为了达到县级城市生活污水处理的要求，本文设计了一种自动化系统，主要应用于城市工业含氮磷污水处理自动化系统。它的主要功能是通过MCGS组态软件以及西门子S7-200 PLC监督控制该系统处理城市工业含氮磷污水。该系统的特点有：PLC数据采集、协议转换、数据通过光纤传输、其在组态软件中实现实时的项目、数据库中的数据存储和各种发布报告形式、曲线，显示报警事件等。本文主要阐述了该系统的设计思想和详细的描述。用PLC系统远程控制监控城市工业污水处理，不但使污水处理的人工成本降低，而且大大提高了污水处理控制系统的可靠性,使城市工业污水处理厂更加有效率,完成了科学治污的目标。

关键词：污水处理 自动化系统 西门子S7-200 PLC MCGS组态软件

The Design and Application

of Sewage Treatment Automation System

Abstract

Along with the rapid development of economy in China,environmental protection has been a prominent issue. Sewage Treatment is one of the most important parts of environmental protection. As the computer technology and sewage treatment technology developed rapidly, it is necessary to monitor the wastewater treatment process with advanced control technology and equipment.For the demand of domestic sewage treatment in county-level city, a plan of Distributed Control System in municipal wastewater treatment automation system is proposed. The main function of which is to supervisory control each sub-system of municipal wastewater treatment via the configuration software MCGS, Siemens S7-200 PLC. The feature of the system is mainly as follows, collection of PLC data, protocol conversion, the transmission of data through fiber, the realization of projects in configuration software, the real-time data storage in database and the release of each kind of report forms, curves, alarm events in display and so on. The idea of the system designation and the detailed characterization of the system are also presented in this paper.

Keywords ：Sewage treatment; Distributed Control System; Siemens S7-200 PLC; MCGS Configuration software

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1工业污水处理的国内外现状 1

1.2课题的背景 2

1.3研究目的和意义 2

1.4课程设计的主要内容 2

第二章 工业含氮磷污水处理控制系统总体介绍 3

2.1工业污水处理基本概念 3

2.2 工业含氮磷污水处理工艺 3

2.3工业污水处理系统控制形式 6

2.4 工业含氮磷污水处理系统的功能要求 6

2.4.1信号输入 7

2.4.2控制输出信号 7

2.5 SBR污水处理流程 7

第三章 硬件部分的设计配置 9

3.1 SBR污水处理系统设备 9

3.2 PLC选型 12

3.2.1 PLC简介 12

3.2.2 S7-200 PLC的优点 12

3.2.3 PLC控制系统设计原则 12

3.2.4 PLC控制系统设计步骤 13

3.2.5 实验室模拟运行装置的选择 13

3.3 I/O分配表 14

3.3.1 DI、DO分配表 14

3.3.2 AI、AO分配表 15

第四章 软件系统设计 16

4.1 PLC设计 16

4.1.1 SBR法手动控制系统 16

4.1.2 SBR法自动控制系统 16

4.1.3 PID控制 17

4.1.4 SBR法自动控制系统流程图梯形图 18

4.2 MCGS组态软件设计 21

4.2.1 MCGS组态软件设计步骤 21

4.2.2 MCGS实时数据库 22

4.3 MCGS与PLC设备的通信 23

4.4 MCGS调试与运行 27

4.4.1 MCGS正常运行状态 27

4.4.2 MCGS故障状态 27

4.4.3 MCGS组态软件实时曲线 28

总 结 29

参考文献 30

致 谢 31

附 录 32

第一章 绪论

自古以来，水都被认为是人类的生命之源，尤其是在现代社会，人们的生产生活对水的需求量越来越大，但是地球上的水资源终究是极其匮乏的。据悉，我国淡水人均拥有量不到世界平人均淡水拥有量的1/4，因而属于严重缺少淡水资源的国家，特别是北方地区人均拥有淡水量仅有240吨。北方地区水源的超负荷使用，使得地下水位降低、地表湖泊干涸^[1]。淡水资源的短缺已严重制约我国的发展。

中国日益减少的淡水资源还面临着一个新的问题，那就是越来越严重水污染。工业革命以来，水资源已经成为工业发展的重要组成部分。我国工业用水浪费极大，利用率很低，据相关单位查证，我国的工业用水的利用率小于百分之五十，这就意味着在水资源严重不足的情况下还有超过一半的水是浪费了。全国上下污水处理系统能做到达标排放的不足十分之一，其余的污废水都直接排入江河湖海。水资源浪费及污染是我国工业发展的一个制约。

本文介绍了基于PLC工业含氮磷污水处理自动控制系统，包括控制系统的硬件选型及设计以及软件程序的编写。先确定了列举对比选择了最适合的污水处理工艺，之后根据所选择的工艺设计相应的流程图，最后根据所设计的流程图，利用学过的PLC知识编译出梯形图程序，确定好PLC的选型及端口配置^[2]。

1.1工业污水处理的国内外现状

工业生产的多样性使所得排出的污水组成也十分复杂，例如有机污染，无机污染，热污染，颜色污染等。因此，工业废水处理无法从几个简单的标准，例如化学含氧量，化学需氧量，悬浮固体，酸碱值等标准就借用其他的污水处理技术，除了上述指标，影响该过程的因素还很多，如TEMP，TDS，SAA。

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