最新污水处理自动控制系统的设计(硬件部分)答辩资料教学讲义ppt 38页

污水处理自动控制系统的设计(硬件部分)论文答辩资料\n论文主要结构：第一章绪论第二章污水处理系统工艺流程第三章电气控制系统方案的选择及硬件设计第四章污水处理控制系统程序设计概述西安思源学院\n第一章绪论一、课题研究背景国内污水处理概况:（1）国内水资源分布不平衡，人均占有量少；（2）国内的污水处理能力目前还处于初级阶段，还有很大的发展空间；（3）随着国家对环境保护投入的增加，国内的污水处理能力在不断的提高。二、课题研究目的和意义以思源学院污水处理厂为例：西安思源学院污水处理厂每年可处理各种生活污水近100多万立方米，处理后的中水（再生水）70%用于冲洗厕所、28%用于浇灌绿地、2%用于景观喷泉、清洗道路和建筑施工等。目前的中水利用已占到总用用水量的53%，每立方米中水的制水成本仅为0.8元，比西安市行政事业单位3.85元/立方米的自来水费便宜3.05元/立方米，每年节约资金近300万元人民币。中水的合理利用，不但解决了学院用水难的矛盾，而且还保护了环境，节省了开支。西安思源学院\n\n\n\n（二）曝气系统常用三种曝气形式：（1）限制性曝气（污水注入停止后进行曝气）；（2）非限制性曝气（污水注入和曝气同时进行）；（3）半限制性曝气（污水注入的过程中开始曝气）。采用限制性曝气方式时：能耗最低，冲水期末基质浓度将达到最大值。适用于比较容易降解的污水。采用限制性曝气或半限制性曝气方式时：氧溶解浓度变大，传递氧的速率也加快，反应的速度加快。适用于比较容易降解的污水。采用非限制性曝气方式时：会产生好氧反应，基质的浓度会降低，反应的周期也会缩短。适用于污含有有有毒物质或基质浓度较高的的污水。五、排水系统本系统采用旋转式滗水器，旋转式滗水器有良好的水力机械性能，使进入出水堰的水流呈层流状态，保持出水量不变。六、系统所需设备仪表西安思源学院\n（1)液位计液位计的功能是监测水位的高低。本系统共需6个液位计，格栅前明渠内需要1个液位计，调节池内需要1个液位计，SBR反应池内需要4个液位计。（2）污泥浓度计污泥浓度计的功能是监测污水的混浊度。然后再根据检测的结果调整运行时间。(3)pH计PH计的功能是监测污水的酸碱度。主要作用是防止活性污泥中的微生物死亡，达不到预期的结果。本系统选用LP-3000C型pH计（解析度0.01pH，精度度±0.05pH）。(4)溶解氧(DO)仪溶解氧仪的功能是测量氧在污水中溶解的含量。溶解氧仪在污水处理中极其重要，曝气机鼓风量的调整都要以溶解氧仪的测量结果为依据。(5)ORP检测仪ORP检测仪的功能是测量污水中的氧化还原电位。(6)温度计温度计的功能是对污水温度进行监测。由于温度对生化反应有影响，因此要对污水的的温度进行检测。西安思源学院\n六、PLC控制系统设计原则与步骤（一）PLC控制系统的设计遵循原则(1)适应发展的需要；(2)保证PLC控制系统安全可靠；(3)最大限度地满足被控对象的控制要求；(4)力求简单、经济、适用及维修方便。（二）PLC控制系统的设计步骤(1)控制要求分析在设计PLC控制系统之前，要对工艺过程进行分析，了解控制对象和控制要求。(2)确定输入/输出设备了解了被控对象和控制要求后选择相匹配输入设备和输出设备。然后确定PLC的I/O点数分配。(3)选择合适的PLC本课题的PLC选择西门子S7-200系列。西安思源学院\n(4)I/O点数分配对应将PLC的I/O端子的点数分配给输入/输出设备。(5)PLC程序设计了解掌握被控对象和控制要求后进行PLC的编程。第一步把工艺流程分段；第二步分别对每一段要控制的设备的输入和输出信号进行确认；搞清各段之间的联系；第三步画出程序流程图，第四步进行程序编制。(6)模拟调试PLC程序编好后，与组态软件相连接（软件部分由谭杰同学负责），进行模拟调试。(7)撰写论文收集整理有关材料，在导师的指导下撰写论文。西安思源学院\n第三章电气控制系统方案的选择及硬件设计一、SBR污水处理电气控制系统设计要求(1)控制装置选用PLC作为系统的控制核心，根据工艺要求合理选配PLC机型和I/O接口；(2)执行自动工作方式，应能按照工艺要求编辑程序并可实时整定参数；(3)驱动搅拌机为正、反转双向运行，因此要在PLC控制回路加互锁功能；(4)PLC的接地应按手册中的要求设计，并在图中表示或说明；(5)为了设备安全运行，考虑必要的保护措施，如电动机过热保护、控制系统短路保护等；(6)绘制电气原理图（包括主电路、控制电路、PLC硬件电路）；(7)选择电器元件、编制元器件目录表；(8)绘制接线图、电控箱布置图和配线图、控制面板布置图和配线图等；(9)采用梯形图或指令表编制PLC控制程序。西安思源学院\n二、SBR污水处理电气控制系统的总体设计（一）设计过程（1）粗格栅除污机。开关各5S，有两个浮球开关，一个浮球开关负责池中污水上限值，池中污水液位达到上限值，水泵1关闭。另一个浮球开关负责池中污水下限值。池中污水液位达到下限值，水泵2关闭；（2）水泵。时间开关和浮球开关同时控制水泵2和水泵3，水泵停止时，粗格栅除污机和细格栅除污机运行，水泵运行时，粗格栅除污机停止运行。当细格栅池中的污水位达到一定的高度是，关闭水泵3；（3）细格栅除污机。开关各5S，有两个浮球开关，一个浮球开关负责池中污水上限值，池中污水液位达到上限值，水泵3关闭。另一个浮球开关负责池中污水下限值。池中污水液位达到下限值，调节阀2关闭；（4）皮带运输机。在本污水处理系统中设置粗格栅除污机工作2S后，粗细格栅除污机公用的皮带运输机开始运行；（5）集水池。有4个浮球开关，主要工作时检测集水池的水位变化。集水池中的污水水位达低时，与集水池连接的所有阀门关闭；(6)SBR反应池。本系统中有4个SBR反应池，水位由浮球开关检测，每个池中2个浮球开关。SBR池中的污水水位达到一定液位后关阀门，4个SBR反应池顺序完成此程序；西安思源学院\n（7）空气阀门、潜水搅拌器、回流污泥泵。4个SBR反应池进水阀门都关闭后，同时开启空气阀门、潜水搅拌器、回流污泥泵。为了污水处理系统的正常运行，需要对水位进行保护设置。具体操作是：达到高水位，停止进水；水位太低，继续进水。空气阀门、潜水搅拌器、回流污泥泵运行一定的时间后同时停止；（8）滗水器。关闭空气阀门5S后，打开滗水器，排出SBR反应池中的上清液，直到液位下降到一定的位置后停止；（9）剩余污泥泵。滗水器停止运行后，剩余污泥泵开始工作，其主要工作是将剩余的污泥运送到储泥池中。储泥池中污水液位达到一定的高度后剩余污泥泵停止工作；（10）鼓风机。鼓风机需要和空气阀门配合工作，打开1个空气阀门的同时打开1台鼓风机，打开2个或3个空气阀门时要打开2台鼓风机；（11）脱水机。按指定要求工作。（二）控制系统方案设计(1)交流接触器。交流接触器控制SBR污水处理系电动机的启、停；西安思源学院\n(2)热继电器。本系统中的电动机的过载保护均由热继电器承担；(3)液位检测开关。在污水处理系统中，优先选择抗干扰性好、电极耐腐蚀的液位检测开关；(4)鼓风机、空气阀。鼓风机的启/停条件是无负债，空气阀要安装在曝气管路上；(5)电控箱、控制面板。二者的电器板连接选用BVR型铜导线，端子板是连接电控箱和执行装置的工具；(6)接地。为了提高抗干扰能力，本系统的PLC选用第三种接地方式；(7)继电器。本系统的PLC的输出选用继电器；(8)断路器、熔断器。通过短路保护系统的电路，其中，断路器保护主电路，熔断器保护回路、控制回路和PLC的控制回路。（三）SBR污水处理电气控制系统硬件电路设计（1）主电路设计SBR污水处理电气控制系统主电路如下图所示：西安思源学院\nSBR污水处理电气控制系统主电路西安思源学院\n主回路中交流接触器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5分别控制格栅除污机M1、滗水器M2、鼓风机M3、剩余污泥泵M4、回流污泥泵M5；交流接触器KM6、KM7控制潜水搅拌机M6，KM8、KM9控制集水池搅拌机，两个搅拌机通过正、反转完成对污水的搅拌功能。电动机M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7由热继电器FR1、FR2、FR3、FR4、FR5、FR6、FR7实现过载保护。熔断器Fu1、Fu2、Fu3、Fu4、Fu5、Fu6、Fu7分别实现各负载回路的短路保护，QF为电源总开关，既可完成主电路的短路保护，又起到分断三相交流电源的作用，使用和维修方便。（2）交流控制电路设计SBR污水处理系统交流控制电路如下图所示：西安思源学院\nSBR污水处理系统交流控制电路西安思源学院\n控制电路有电源指示HL,PLC供电回路采用隔离变压器TC，以防止电源干扰。隔离变压器TC的选用根据PLC耗电量配置，可以配置标准型、变比1：1、容量100VA隔离变压器。粗细格栅除污机、滗水器1、滗水器2、滗水器3、滗水器4、鼓风机1、鼓风机2、剩余污泥泵1、剩余污泥泵2、剩余污泥泵3、剩余污泥泵4、回流污泥泵1、回流污泥泵2、回流污泥泵3、回流污泥泵4、潜水搅拌机1、潜水搅拌机2、潜水搅拌机3、潜水搅拌机4、集水池搅拌机，都有运行指示灯HL1—HL21，由KM1—KM9接触器常开辅助触点控制。几台电动机M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7的过载保护，分别由热继电器FR1、FR2、FR3、FR4、FR5、FR6、FR7实现，将其常闭触点并联后与中间继电器KA连接构成过载保护信号，KA还起到电压转换的作用，将220V交流信号转换成直流24V信号送入PLC完成过载保护控制功能。（3）PLC控制电路设计SBR污水处理系统PLC控制电路原理图如图所示：西安思源学院\nSBR污水处理系统PLC控制电路原理图西安思源学院\nSBR污水处理系统PLC输入接口功能表SBR污水处理系统PLC输出接口功能如表西安思源学院\n（4）电控箱布置图和配线图、控制面板布置图设计电控箱电器板元件布置图电控箱电器面板元件布置图西安思源学院\n一、污水处理控制系统总体概述污水处理系统要编写的全部子程序如下图所示：第四章污水处理控制系统程序设计概述污水处理系统子程序设计图西安思源学院\n结论在开始写本论文之前，我先到学校图书馆借阅了很多关于污水处理方面的资料，了解了污水处理的发展、现状、工艺以及很多污水处理厂的信息。在本文中，我首先对污水处理的的基本状况进行了简单的介绍。接下来，我对污水处理工艺过程进行了阐述，并以SBR污水处理工艺为例，进行了具体的分析和设计。接着，对PLC控制系统的的设计原则和步骤进行了分析。最后，对污水处理系统的主电路和控制电路进行设计，并且按照工艺要求编写主程序梯形图。我选择了西门子S7-200系列的PLC，S7-200系列的PLC简单实用，操作方便，功能强大。是本控制系统的不二之选。由于污水处理为滞后系统，实际运行和控制效果可能不会像理论这样完善，还需要进一步对污水处理原理部分进行研究。西安思源学院\n致谢首先，我想感谢导师李小绵。本论文是在导师李小绵的指导帮助下创作完成的，在本论文的创作过程中，导师李小绵渊博的学识和严谨的治学态度让我受益匪浅。导师李小绵谦逊无私、朴实真诚和一丝不苟的敬业精神让我很是感动，给我以后的做人做事做了一个很好的榜样。在此，我要再次感谢导师李小绵。大学四年，要感谢的人还有很多。比如培养我们四年的电气工程及其自动化专业的全体老师和家人。最后，非常感谢百忙之中抽出时间评阅和参加答辩老师、教授！祝愿各位身体健康、工作顺利。西安思源学院\n谢谢观赏西安思源学院\n复习一元一次方程和二元一次方程组主教者：赵自林\n一、练习1、方程x-5=6x的根是（）2、关于x的方程4m-3x=1的解是1,则m的值是（）3、方程3x+2=2x-3的解是（）-11-5上述三题的方程都是什么方程，它的定义是什么，求它的根有哪几个过程？\n解；去分母得6(4x+9)-15(x-5)=30-20x去括号得24x+54-15x+75=30-20x合并同类项得29x=-99移项得24x-15x+20x=30-54-75系数化1得x=-99/29解方程：解一元一次方程的步骤有下面五个过程1，去分母2，去括号3，移项4，合并同类项5，系数化1含有一个未知数，且未知数的次数是一次的整式方程叫一元一次方程\n二、方程a,3x-6=xb,3x-2y=0c,2x+=1d,2x-3y=xy中是一元一次方程的是（），二元一次方程的是（）含有两个未知数，且每个含未知项的次数都是一次的整式方程叫二元一次方程。根据二元一次方程3x-2y=0填写下表b你能把这个方程化成含x的代数式来表示y的式子？从上表中可看出每个二元一次方程有几组解y=xax104y13026…………每一个二元一次方程都有无数组解这是什么函数？\n三、将方程3x-2y=0和4x-y=0组成方程组是什么方程组？什么是二元一次方程组？由两个二元一次方程组成的方程组叫二元一次方程组方程组的解有几组，请求出它的解？求二元一次方程组的解有：加减消元法和代入消元法其目的就是消去一个未知数，将方程组变成一元一次方程来解．3x-2y=04x-y=0\n请用代入消元法解方程组X+y=7①3x+y=17②解：由①得；y=7-x③将③代入②得；3x+7-x=17即;x=5将x=5代入③得;y=2三、若要求用代入法解方程组怎么解？2x-７y=8①3x-8y-10=0②请简要地说说代入消元法解二元一次方程组的具体做法所以X=5y=2\n将其中一个方程转化为含一个字母的代数式表示另一个字母的形式得到第三个方程，再将第三个方程代入另外一个方程，消去一个未知数，将方程组转化成一元一次方程来解。加减消元法又是怎样做的呢？加减消元法就是通过将两个方程的两边同时相加（相减），消去一个未知数，将方程组转化成一元一次方程来解。\n下列方程组中哪几个方程组能直接运用加减消元法来解为什么？不能直接进行加减消元解的怎么办？解：①-②得9y=-18y=-2将y=-2代入②得3x-4×(-2)=23x=5所以X=5Y=-2解：由②×2+①得14x=28x=2将x=2代入②得5×2+y=7y=-3所以X=2Y=-3解：①×3+②×2得19x=114x=6将x=6代入①得3×6-4y=10y=2所以X=6Y=23x+5y=5①3x-4y=23②4x-2y=14①5x+y=7②3x-4y=10①5x+6y=42②加减消元法的三种情形：1，有一个字母的系数相等或相反时，可直接相加或相减2，若某一个字母的系数的绝对值有倍数关系时，利用方程性质将倍数少的扩大几倍成为第一种情形再加减。3，若两个字母的系数的绝对值不是1和2种情形的，就将某个字母的系数的绝对值化成最小公倍数后再加或减。\n应用题：九年级五班准备组织知识竞赛，班委会决定购买笔记本和钢笔共22件作为奖品，已知笔记本每本5元，钢笔每支6元1，若购买笔记本和钢笔共120元，问笔记本和钢笔各多少？2，若购笔记本可9折优惠，钢笔可8折优惠，在所需费用不超过100元的前提下，请写出选购方案。分析：题目中有哪些等量关系？钢笔的支数+笔记本个数=22第二问中“不超过”怎样理解，购钢笔的钱数+购笔记本的钱数=120元你是怎样理解：笔记本9折优惠，钢笔可8折优惠？还能用方程（组）来解吗？怎样解？\n解：设钢笔有x支，则笔记本有22-x本则0.8×6x+0.9×5(22-x)≦100解之0.3x≦1x≦课堂小结：本节课，我们一起复习了一元一次方程和二元一次方程组的定义和解法，并应用这些知识解决一些实际问题，希望同学们好好掌握。讨论：钢笔可买0支、1支、2支、3支四种、与之对应的笔记本有22、21、20、19四种，所以有钢笔买0支，笔记本买22本、钢笔买1支，笔记本买21本、钢笔买2支，笔记本买20本、钢笔买3支，笔记本19本四种选购方案。\n巩固练习：1，方程x+=2x的根是（）a,b,-1,c,2,d-12,关于m的方程4(m-1)-3x=1+4x的解是1，则m的值是（）a,-2b,1c,-d,33,已知方程组的解是则4a+b的值是（）a,9b,6c,2d,04，解下列方程（组）X=2y=13x+5(x+y)=36①3y+4(x+y）=36②adbax-by=4ax+2by=2\n应用题：剃须刀由刀片和刀架组成，某时期，甲、乙两个厂家生产老式剃须刀（刀片不可更换）和新式剃须刀（刀片可以更换）有关销售策略与售价等信息如下表老式剃须刀新式剃须刀刀架刀片售价3元/把4元/把0。05元/把成本2。5元/把1元/把0。55元/把某个时期内，甲厂家销售了8400把老式剃须刀，乙厂家销售的刀片数量是刀架数量的50倍，乙厂家得的利润是甲厂家的两倍，问这个时期乙厂家销售了多少把刀片和刀架？\n