本文是一篇电气自动化论文，本文依据国内外污水处理研究现状，结合污水构成与考核指标，选取合适的处理工艺，并采用PLC技术、工业以太网、OPC技术、PROFIBUS-DP总线，构建出一套污水处理PLC控制系统。在设计控制系统之前，对中央控制系统总体功能、上位机功能、上位机功能需求进行了相应分析，按照系统控制要求，设计出了一套系统控制方案，合理分配系统资源。
1绪论
1.1研究背景及意义
水是生命之源，地球上的总水量达到14亿立方千米，但淡水资源却很少，占总水量20％左右，其中有70％的淡水资源冻结在南极和北极冰川中，加上高山冰川和永冻土，目前人类有80％无法使用的淡水资源。淡水资源的短缺加上世界人口在迅速增长，使缺水情况更加严重。与此同时，水资源的分布因地而异，国家和地区高度不平衡，世界各地有数亿人口面临极端缺水的挑战。中国是一个水资源极度匮乏的国家，且水资源区域分布十分不均衡，很多省份都处于严重缺水状态。随着国内这些年的快速发展，生活污水和工业污水的排放量不断增加，大量污水的排放对环境和经济都造成了巨大的影响。针对生活污水的处理问题，目前存在的很多污水处理厂，因为时间长的关系，自动化程度不高，需要大量的人力，且处理效率低下；还有一些污水处理自动控制系统的稳定性差，处理的效率低。所以，需要研究高效稳定的污水处理控制系统。到2020年，全国水环境质量得到阶段性改善。因此，治理城市污水刻不容缓，采用新的污水处理工艺、新的污水处理控制系统方能满足城市快速发展带来的污水处理需求，科技的迅速发展，也使现代污水处理控制系统的控制进入了一个计算机智能监控的全自动化时代。
................................
1.2污水的分类
污水分类有多重标准。按污染的源头进行分类则分有非人为的污染源和人为的污染源；非人为的污染即为在自然环境中那些非人为的行为活动对水形成的污染；人为的污染即为在自然环境中那些人为的行为活动造成对水形成的污染。目前的技术条件下，人们主要研究对象是相较为可控制的人为的污染。人类生存生产做出的行为又动极其繁杂多样，但大体上，人为的污染按源头又可细分为工业污水和城市生活污水等等。
现代的污水处理技术中，其使用不同的技术手段应对污水中所含的不同种类的污染物质，污水中包含的污染物其主要的构成为三种，分别是：各种化学污染物、大块物理杂物和有害的病毒、细菌等微生物等等，其分别对应的污水种类即为一下三种：
（1）化学污染型污水
化学污染型水是最为常见的污水种类，石油化工、农药肥料的工业制造、日常生活中所使用的洗衣液等，其排出的污水中都包含化学成分，常见的化学污染型水有：
具有腐蚀性的酸、碱类物质。此类物质会对水体的HP值造成影响，使水体环境发生变化，进而对水体中生物的生存产生威胁，而且由于其腐蚀性，还会对水体中的房屋、管道产生腐蚀作用，人们如果不慎与其接触甚至饮用，会对其健康甚至生命产生危害。还有盐类杂质，虽然没有腐蚀性，但亦会改变水体中各类离子态物质的含量及组成，对其产生影响，进而影响水中生物乃至水中生态平衡，例如氮磷钾这三种盐类，排入水中后，会使水体的富营养化，使水中植物疯长，降低水质；化学药剂往往微量就具有极大的毒性，且由于其自身在化学性质上的难动植物油、石油这些油脂类污染物，往往浮在水面，隔绝水面与空气的接触降解，将造成长期的污染，间接的影响水质，影响水中生态，且这类污染物一般状况下也是液体，不易与水分离，往往难以处理。
....................................
2工业污水处理工艺及其控制系统
2.1工业污水处理基本概念
城市污水、生活污水、生产污水或经过工业企业局部处理后的生产污水，往往都排入排水系统。这些污水除含有碳水化合物、蛋白质、氨基酸、动植物脂肪、尿素、氨、肥皂和合成洗涤剂等物质外，还含有细菌、病毒等使人致病的微生物。经处理后的污水，最后出路有三种：1，排放水体；2，灌溉田地；3，重复使用。
污水污染物可根据化学性质和物理形态进行不同的分类。按化学性质，污水中的污染物质可分为无机性物质和有机性物质，其化学元素以炭、氮、磷为主。按物理形态，污水中的污染物质可分为固体悬浮物即呈颗粒状的污染物质、胶体污染物质和溶解性污染物质。
好氧有机污染物的性质稳定，在微生物的作用下，借助微生物的新陈代谢功能而降解为无机物，如二氧化碳、水、硝酸根离子等稳定的无机物。有机物的种类很多，其共性是在微生物的作用下被降解时，都要消耗水中的溶解氧，所以在工程实际中，采用以下的几个综合污染指标来表述：生物化学需氧量或生化需氧量(Bio-chemical Oxygen Demand,BOD)mg/L、化学需氧量(ChemicalOxygen Demand,COD)mg/L、总有机碳(Total Organic Carbon)mg/L、总需氧量(Total Oxygen Demand)mg/L[9]。
虽然BOD20能较精确地描述污水的生化需氧量，但其测定的时间太长，需20天。考虑到好氧分解速率一般在开始的几天最快，在20℃温度下，污水五日生化需氧量(BOD5)，约占BOD20的70%～80%，因此把BOD5作为衡量污染水的有机物浓度指标。化学需氧量(COD)的特点是能够精确的表示污水中有机物的含量，并且测定时间短，但它不能像BOD那样表示出微生物氧化的有机物量。
.................................
2.2常用的工业污水处理工艺
不同的工业污水处理环境，将需要有不同的工业污水处理工艺来处理。因此，在选择工业污水处理工艺的时候必需要认真考虑当地污水的情况，以及实际的工业污水处理的环境。工业污水处理的方法主要有物理、化学、物理化学，以及生物等几种。这些方法根据实际情况，可以单一使用，也可以针对不同的污水混合使用。目前，工业污水处理的方法一般以生物处理法为主，辅以物理处理法和化学处理法。常用的工业污水处理工艺有以下几种。
(1)传统活性污泥工艺
传统活性污泥处理法是一种最古老的工业污水处理工艺，其工业污水处理的关键组成部分为沼气池与沉淀池，主要处理部分关系框图如图2-1所示。
电气自动化论文怎么写
污水中的有机物在曝气池停留的过程中，曝气池中的微生物吸附污水中的大部分有机物，并且在曝气池中被氧化成无机物，然后在沉淀池中经过沉淀后的部分活性泥需要回流到曝气池中。该工艺的优点有：有机物去除率高，污泥负荷高，池的容积小，耗电省，运行成本低。该工艺的缺点有：普通曝气池占地多，建设投资大，满足国家标准相关指标范围小、易产生污泥膨胀现象，磷和氮的去除率低。
..................................
3污水处理系统的硬件设计.............................16
3.1控制系统的总体设计................................16
3.2 PLC的I/O配置图..........................................17
3.3电气原理图设计.......................................20
4系统的软件设计.................................37
4.1 PLC的工作原理.......................................37
4.2重要设备的流程图设计...................................38
4.3系统的PLC硬件配置.............................................40
5系统测试......................................56
5.1正常点位信息测试..................................56
5.2不正常点位调试.................................57
5系统测试
5.1正常点位信息测试
本次测试以5号柜为例，通过分析测试结果，验证上位机与下位机是否适配，如图5-1所示为生物池中控系统调试图。
电气自动化论文参考
接下来对正常点位进行调试:将A池子风管流量编码为FIT301，使用风管风量来显示5柜5号XCU1号站1号卡信息。
如果点位状态正常，则显示屏为绿色。
该点位显示的信息有工量程上限MaxY、下限Mint、硬件量程上限MaxAD、下线MinAD,TC与RTD时板的放大倍数Av、转换类型CVT、零偏Bias、模拟测点全局变量名GID、低通滤波参数Flt、其他XCU共享SH。如图5-2所示为功能块属性测试图。
............................
6结论
6.1结论
本文依据国内外污水处理研究现状，结合污水构成与考核指标，选取合适的处理工艺，并采用PLC技术、工业以太网、OPC技术、PROFIBUS-DP总线，构建出一套污水处理PLC控制系统。在设计控制系统之前，对中央控制系统总体功能、上位机功能、上位机功能需求进行了相应分析，按照系统控制要求，设计出了一套系统控制方案，合理分配系统资源。本文详细阐述了工业污水处理工艺流程、控制系统总体方案以及具体的软硬件实现。基本上完成了对PLC工业污水处理系统的设计，达到了预期的设计目标。
在设计过程中主要从硬件和软件两个方面的问题进行，工业污水处理系统中，主要的硬件问题包括机械结构、硬件选型和PLC的外围电路设计和接线处。在PLC的外围硬件连线方面，主要是增加一些保护设备。由于输出都是接触器等元件连接，接触器的突然断开和闭合会形成突波对PLC的输出端子造成损坏，因此需要加装一些保护装置，例如，续流二极管等，增加触点的寿命。软件方面主要问题在于程序编写完毕后，利用西门子公司配套的仿真软件进行软件仿真，然后通过模拟硬件的方式检查程序，主要检查程序是否存在逻辑上的错误。调试时，可根据功能模块分类分别调试，最后进行总体调试。在该控制程序中，需要根据外界输入的状态来控制清污机、潜水泵，以及污泥回流泵的启停，因此需要按照液位传感器和液位差计反馈来的信息进行判断处理，然后再进行输出控制。
参考文献（略）