②基于-PLC的水厂滤池控制系统设计~控制方案
基于PLC控制技术实现水厂自控系统的设计
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维普资讯
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《 测控 技 术） ０６年 第 ２ 第 ７期 ） ０ ２ ５卷
基于 Ｐ Ｃ控 制技术实现水厂 自控 系统 的设 计 Ｌ
吴 红 兰 ，纪
（ ．南京 航空航天大学 民航 学院 ， １ 江苏 南京
涛
２０ １ ） １０ ６
２０１ ； ． １０ ６ ２ 南京 熊猫技术 装备有限公 司 ， 江苏 南京
摘 要 ： 着计 算机技 术的 不 断发展 ， Ｌ 随 Ｐ Ｃ控 制技 术得 以 不 断扩展 和 完善 ， 功 能远 远超 出了逻 辑控 制 和 其 顺 序控 制 的 范畴 ， 具备 了模 拟控 制 、 过程 控 制 以及 远 程 通 信 等 功 能 。Ｐ Ｃ支持 多种 工 业 标 准 总线 ， 于 Ｌ 易 组 成 工程控 制 网， 对 浦 口水 厂 自控 系统 更新 改造 中采 用 了 Ｃ ｎｒｌ ｉ 司 的 Ａ Ｂ １ ５ 一５ Ｍ ３ 采 在 ｏ ｔ Ｉ ｘ公 ｏ ￣ｇ — ７ ６Ｌ ５ ２ ， 用符合 Ｅｈ ｒｅ Ｉ 准 的 １０ Ｍｂ ｓ全Ａ － 交 换 式 光纤 自愈 工 业 以 太环 网 方 式 ， 大提 高 工程 的 生产 ｔｅｎｔ Ｐ标 ／ ０ ／ Ｙ － 大 率。 关 键词 ： Ｌ 可编程 序控 制器 ） 远程 操 作 ； Ｐ Ｃ（ ； 工业 以 太 网 中图分 类号 ： Ｐ ７ 文献 标识 码 ： 文 章编 号 ：ｏ ０— ８ ９ ２ ０ ）７— ０ ０— ４ Ｔ２３ Ｂ １ｏ ８ ２ （０ ６ ０ ０ ４ ０
《2024年基于PLC的污水处理控制系统设计》范文
《基于PLC的污水处理控制系统设计》篇一一、引言随着工业化和城市化的快速发展，污水处理成为环境保护和可持续发展领域的重要课题。
传统的污水处理方法往往效率低下，操作复杂，难以满足日益严格的环保要求。
因此，开发一种高效、智能、自动化的污水处理控制系统显得尤为重要。
本文将详细介绍基于PLC（可编程逻辑控制器）的污水处理控制系统设计，旨在提高污水处理效率，降低操作成本，并满足严格的环保要求。
二、系统设计目标1. 提高污水处理效率：通过自动化控制，实现污水处理过程的快速、高效进行。
2. 降低操作成本：简化操作流程，减少人工干预，降低能耗和物耗。
3. 满足环保要求：确保污水处理后的水质达到国家排放标准。
4. 增强系统可靠性：确保系统在各种工况下稳定运行，降低故障率。
三、系统设计原理本系统采用PLC作为核心控制器，通过采集各种传感器数据，对污水处理过程进行实时监控和控制。
系统设计包括数据采集、数据处理、控制输出和人机交互四个部分。
1. 数据采集：通过传感器实时采集污水的水质参数（如COD、BOD、SS等）、设备状态、液位等信息。
2. 数据处理：将采集的数据传输至PLC，PLC通过编程实现对数据的分析和处理。
3. 控制输出：PLC根据处理后的数据，输出控制信号，控制污水处理的各个环节。
4. 人机交互：通过触摸屏或上位机软件，实现操作人员与系统的交互，方便操作人员监控和管理系统。
四、系统硬件设计1. PLC控制器：选用高性能、高可靠性的PLC控制器，实现数据的采集、处理和控制输出。
2. 传感器：包括水质参数传感器、液位传感器、设备状态传感器等，实现对污水处理过程的实时监测。
3. 执行机构：包括水泵、风机、阀门等，根据PLC的控制信号，实现污水处理各个环节的自动化控制。
4. 通讯设备：实现PLC与上位机软件的通讯，方便操作人员远程监控和管理系统。
五、系统软件设计1. PLC程序设计：编写符合污水处理工艺要求的PLC程序，实现数据的采集、处理和控制输出。
基于PLC的水厂自动控制系统的设计与实现
０引言
种现场总线技术进行 实时通信 。由于可编程逻辑 控制
器 有 着 良好 的可 靠 性 ，具 有 多 种 模 拟 量 、数 字 量 的 输 为了适应城市现代化对供水行业的要求 ，改善水厂 入 输 出 的点 数 组 合 ，并 且 具 有 可 扩 展 性 ，可 以 与 工 业 出水水 质 ，降低 能 耗 ，提 高 自来水 厂 的管 理 水平 和 经济 计算机组成上 、下位机系统 ，在水处理行业 中 已逐渐
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ａ ｍｍａ ｂ ｌ ｅ Ｉ ｏ ｇ ｉ ｃ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ （ Ｐ Ｌ Ｃ ）ｉ Ｓ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｓ ｔ ｗｉ ｄ ｅ ｌ ｙ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｅ ｕ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ｏ ｆ ａ ｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｃ
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自来水厂滤池及其反冲洗的PLC电气自动控制系统设计
自来水厂滤池及其反冲洗的 PLC电气自动控制系统设计摘要：借助PLC电气自动控制系统，能够从根本上提升自来水厂净化设备运行水平，降低净化设备故障问题发生几率，切实保障水厂净化效果。
基于此，本文细致分析了水厂净化设备PLC电气自动控制系统实际运行流程，推出净化设备自动控制系统设计要求，最后阐述矩阵译码技术在净化设备电气系统中的实际设计要点，以供参考。
关键词：水厂净化设备；PLC电气自动控制系统；设计要求前言：自来水厂净化设备运行水平可直接影响到城镇居民生活质量。
自来水厂生产规模、制水工艺及设备存在较大差异，但在水源抽取之后，均需要进行一系列物理及化学处理方式，如加矾、沉淀、过滤、加压等。
为从根本上提升水源净化水平，需要在原有基础上使用更为先进的PLC电气自动控制系统，对各净水环节进行严格质量管控。
1.PLC电气自动控制系统概念PLC电气自动控制系统是一种应用在工业环境下的自动控制装置。
相较于其他控制工作而言，PLC控制系统的操作更加简便、功能完善，能够对设备进行自动计数以及自动化管控，切实提升了设备实际运行水平，使设备运行期间的质量问题与安全事故能够被控制在最低范围之内[1]。
现阶段， PLC电气控制系统在水厂生产中应用比较广泛。
PLC电气控制系统用在水厂泵房控制中，对泵房内的设备进行远程遥控与实时动态监测，绘制出相应的运行状态曲线。
电气控制系统还可以配合模拟量模块，接收传感器信号，检测设备在实际运行期间的温度、压力值，从根本上提升了设备实际运维与管控水平。
将PLC电气控制技术应用在水厂混凝系统、沉淀系统中，可以借助流量反馈手段，调整加药泵转速以及冲程，从根本上提升水厂运行期间的可控性。
1.水厂净化工艺过滤池及其反冲洗净化工艺是水厂重要工艺之一,其运行效果可直接影响到自来水的品质与口感，影响到水厂运行期间的综合效益。
随着社会经济发展速度不断加快，水厂建设规模进一步扩大，应用在水厂中的净化设备种类更多，内部结构愈加复杂。
基于PLC的水厂滤池控制
在 各 中 小 型 水 厂 水 质 生 产 过 程 中 ，滤 池 生 产 的 有 效 控 制 是 保 证 水 厂 出 厂 水 水 质 优 劣 及 生 产
效 率高低 的关 键 因素 ．在 传统 的 滤池 生 产 中 ，一般依 靠 人 Ｔ操 作进 行 生 产 ，滤 池 正常 的过 滤 时 间 以及滤 池反 冲洗 各 环 节 的时 间 和强 弱都要 依 靠 现场 操作 人 员 的经 验 进行 调 节 ．南 于受 到人 员
用 以 Ｐ Ｃ 为控 制 主 体 的 水 厂 滤 池 控 制 系统 及 基 本 工 作 过 程 和 软 硬 件 设 计 ． Ｌ 关 键 词 ：源 水 ； 出厂 水 ；Ｐ Ｃ； 滤池 过 滤 ；滤 池 反 冲 洗 ；ＰＤ 控 制 Ｌ Ｉ
中图 分 类 号 ：Ｔ ２ Ｐ９
文 献 标 识 码 ：Ａ
并 传 送 回 模 拟 数 据 ，ＳＭＡ Ｉ Ｐ Ｃ 利 用 专 门 的 ＰＤ 回 路 控 制 （ 环 控 制 ） 令 ，通 过 ＰＤ 算 Ｉ ＴＣ Ｌ Ｉ 闭 指 Ｉ 法 确 定 出 滤 后 水 阀 的 开 启 度 ，再 以 此 控 制 滤 后 水 阀 ，使 滤 池 水 位 保 持 相 对 恒 定 ．关 于 ＰＤ 回路 Ｉ 控 制 ，本 文 将 在 软 件 设 计 部 分 加 以 介 绍 ．
２ ０ 年 ９月 ０２
文 章 编 号 ： １ ０ — ３ ２ （ ０ ２ ０ —０ ５０ ０ ６７ ０ ２ ０ ） ３０ ５ —４
基 于 ＰＬ 的 水 厂 滤 池 控 制 Ｃ
周 学 民
（ 开平供 水集 团股份 有 限公 司 ，广东 反 冲 洗 是 保 证 水 厂 出厂 水 水 质 优 劣 及 生 产 效 率 的 关 键 因素 ，介 绍 了采
素 质 及 经 验 、 境 温 度 、 水 水 质 变 化 等 各 种 复 杂 因 素 的 影 响 ， 难 使 出 厂 水 水 质 长 期 稳 定 ．因 环 源 很
基于PLC的水厂滤池
基于PLC的水厂滤池控制在各中小型水厂水质生产过程中，滤池生产的有效控制是保证水厂出厂水水质优劣及生产效率高低的关键因素。
在传统的滤池生产中，一般依靠人工操作进行生产，滤池正常的过滤时间以及滤池反冲洗各环节的时间和强弱都要依靠现场操作人员的经验进行调节。
由于受到人员素质及经验、环境温度、源水水质变化等各种复杂因素的影响，很难使出厂水水质长期稳定。
因此水厂滤池的自动化控制对于出厂水质优劣尤为重要。
虹吸滤池是被广泛采用的一种滤池形式，传统上其自动控制方式以水力控制为主，在实际运行中存在一些不足之处，待滤水浪费很大就是一个问题，它表现在：(1)滤池在反冲洗前的待滤水(池内水深约1.5m)要被排水虹吸排掉；(2)反冲洗时，要等滤池水位下降至进水虹吸的破坏管露出水面，进水虹吸才能被破坏，这段时间内的进水也要被排掉；(3)经常会出现两格或两格以上的滤池同时进行冲洗，造成反冲洗水量不足，使冲洗强度不够，不但浪费待滤水，而且容易使滤料结板，缩短滤池使用周期；(4)冲洗时间不好调节，时间控制精度不够，容易造成过冲洗或欠冲洗。
采用机电自动控制系统，上述问题可以得到解决。
本文将对滤池自动控制系统作出简要的介绍。
1滤池基本工艺过程水厂生产的基本工艺可分为加药、反应、沉淀、过滤、消毒、储存、送水等几个相关过程。
其中过滤过程又可分为正常过滤和滤池反冲洗两个子过程，这两个子过程交替运行，相互之间间隔一定时间(24h)，图1表示滤池工艺过程简图。
图1 滤池工艺过程所谓滤池的正常过滤过程就是通过滤料层将待滤水去除杂质颗粒、细菌的过程，其主要目的是使滤后水的浑浊度达到国家饮用水的卫生标准。
而滤池的反冲洗，就是先后运行气洗、水洗两种清洗方式去除滤料层中的杂质，是滤池自净的工艺措施。
图2 表示滤池基本工艺结构简图。
图2 滤池工艺结构滤池的进水利用虹吸原理完成。
真空泵对进水虹吸管抽真空，当真空形成(虹吸管中空气全部排除)后，真空引水器及时准确地发出真空形成信号，进水成功。
④基于PLC的水厂滤池控制系统设计-软件设计
4 系统的软件设计4.1软件总体方案设计4。
1。
1 S7-200的简介S7—200 是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。
S7—200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。
因此S7—200系列具有极高的性能/价格比。
S7-200系列出色表现在以下几个方面:1)极高的可靠性。
2)极丰富的指令集.3）易于掌握。
4）便捷的操作。
5)丰富的内置集成功能。
6）实时特性.7) 强劲的通讯能力。
8) 丰富的扩展模块。
适用范围S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。
使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。
应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测,自动化控制有关的工业及民用领域,包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。
如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调,电梯控制,运动系统.4。
1。
2 STEP7 Micro/Win32编程软件的使用STEP7-Micro/WIN32是西门子公司专为SIMATIC S7-200系列可编程序控制器研制开发的编程软件，它是基于Windows的应用软件，功能强大,既可用于开发用户程序,又可实时监控用户程序的执行状态。
下面将介绍该软件的安装、基本功能以及如何应用编程软件进行编程等内容。
一、安装STEP7-Micro/WIN32编程软件1、系统要求运行STEP7-Micro/WIN32编程软件的计算机系统要求如表4—1所示表4-1 系统要求CPU 80486以上的微处理器内存8MB以上硬盘50MB以上操作系统Windows 95， Windows 98， Windows ME，Windows 2000计算机IBMPC及兼容机2、硬件连接利用一根PC/PPI（个人计算机/点对点接口）电缆可建立个人计算机与PLC 之间的通信。
这是一种单主站通信方式，不需要其他硬件,如调制解调器和编程设备等。
基于PLC的抽水泵站自动控制系统设计教程
兰州理工大学毕业设计
பைடு நூலகம்目录
第一章 绪 论 ........................................................................................................................ 1 1.1 课题背景及意义 ...................................................................................................... 1 1.2 课题内容及任务 ...................................................................................................... 1 1.3 国内外研究的现状 .................................................................................................. 2 1.3.1 国外研究的现状 ............................................. 2 1.3.2 国内研究的现状 ............................................. 2
第四章 PLC 控制系统设计................................................................................................... 22 4.1 PLC 控制系统的设计原则、内容和步骤............................................................. 22 4.1.1 PLC 控制系统的设计原则 .................................... 22 4.1.2 PLC 控制系统的基本内容 .................................... 22 4.1.3 PLC 控制系统的设计步骤 .................................... 22 4.2 PLC 硬件配置及模块选择..................................................................................... 23 4.2.1 PLC 简介 .................................................. 23 4.2.2 PLC 的选型 ................................................ 26 4.2.3 PLC 的硬件配置选型 ........................................ 29 4.2.4 PLC 的 I/O 接线图 .......................................... 31
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2 控制系统总体方案的设计
2.1系统分析
2.1.1V型滤池工艺过程
V型滤池是一种粗滤料滤池的一种形式，因两侧（或一侧也可）进水槽设计成V字形而得名。
其主要特点是：（1）可采用较粗滤料较厚滤层以增加过滤周期。
（2）气、水反冲再加始终存在的横向表面扫洗，冲洗效果好，冲洗水量大大减少。
V型滤池由法国德意满公司在七十年代发展起来的，，70年代已在欧洲大陆广泛使用，80年代后期，我国、、等地开始引进使用，90年代以来，我国新建的大、中型净水厂差不多都采用了V型滤池这种滤水工艺，特别是省新建的净水厂几乎都采用了V型滤池。
水厂生产的基本工艺可分为加药、反应、沉淀、过滤、消毒、储存、送水等几个相关过程。
其中过滤过程又可分为正常过滤和滤池反冲洗两个子过程，这两个子过程交替运行，相互之间间隔一定时间（24H）。
工艺流程如图2.1所示
图2.1滤池工艺过程简图
2.1.2V型滤池的工艺结构及其控制原理
滤池的工作状况包括正常恒水位过滤和反冲洗控制两种。
所谓的滤池正常过滤过程就是通过滤料层将待滤水去除杂质颗粒、细菌的过程，其主要目的是使滤后水的浑浊度达到国家饮用水的卫生标准。
而滤池的反冲洗，就是先后运行气洗、水洗两种清洗方式去除滤料层中的杂质，是滤池自净的工艺措施。
现将滤池的基本工艺简图绘制如图2.2所示
图2.2滤池工艺结构简图
恒水位过滤控制和自动反冲洗控制工作原理：
(1)滤池正常过滤的工作程序
依据水池中水位的变化调节出水阀的开启度来实现等速的恒水位过滤。
系统接收到水位计的水位信号，当水位信号高于设定的恒水位时，开大出水阀，调节阀门的开启度；当水位信号低于设定的恒水位时，关小出水阀，调节阀门的开启度；当水位信号等于恒水位时，保持出水阀开启度。
图2.3
前馈或输出补偿
图2.3恒水位过滤控制框图
滤池水位的控制是一个典型的PID闭环控制系统，控制过程是:具有参数可调的PID方程根据设定值和过程变量输入之间的误差，经运算后把输出信号传送给输出附加处理程序，再输出给控制阀，对整个过程进行控制。
即实际水位比设定水位的值大得越多，输出的开度就越大。
开度增加的数值是由一定累积时间水位上升的速度及实际水位和设定水位的差共同决定的。
反应为进水流速越快，清水出水阀开度越大，。
PID方程计算的目标是把受控的过程变量保持在设定值，附加值可作为补偿添加到输出控制中。
输出附加处理程序是把PID方程的运算按一定的规律输出给清水阀。
其控制方框图如图
(2)滤池反冲洗控制的工作程序
当系统接受到手动强制冲洗信号、水头损失信号、定时冲洗信号中的任一个指令时，进行单格滤池反冲洗。
首先关闭进水阀，滤池部的存留水经出水阀继续过滤排除，当水位降至设定的反冲水位时（0.35m），关闭出水阀并打开排污阀，排污阀的信号到位后打开反冲气阀，启动风机进行气冲6min，然后关闭鼓风机，关闭反冲气阀。
打开反冲水阀，开启反冲水泵，水洗6min，完成后关闭反冲水阀、停水泵，关闭排污阀、开启进水阀接受待滤水。
当水位升到接近过滤恒水位时，滤池反冲洗正式结束，系统转入正常的过滤程序
2.1.3滤池的控制系统组成及控制要求
V型滤池控制系统一般由受控设备、电气执行机构、PLC控制器组成。
其中受控设备可以分为两部分：滤池阀门和反冲洗系统。
常见滤池都有六个阀门。
进水阀：控制水流入滤池集水渠的阀门。
清水阀：控制滤后水流出滤池进入清水管的阀门。
排水阀：在集水渠另一端，用于将反冲洗的污水排出的阀门。
气冲阀：反冲洗时允许气流对滤层进行冲洗的阀门。
排气阀：反冲后排出残留在气冲管道中的气体，防止其进入滤层影响过滤。
水冲阀：反冲洗时允许清水对滤层进行冲洗的阀门。
反冲洗系统一般包括：
鼓风机：用于产生强劲气流对滤层进行冲洗的阀门。
反冲水泵：用于抽取清水对滤层进行反冲洗。
电气执行机构负责控制的具体实施，它从控制器接收控制命令，然后相关的继电器接点闭合或断开，电路导通，设备获得动力继而进行动作。
如果控制器故障，操作人员也可以通过电气执行机构的控制面板，对设备进行手动操作。
PLC：可编程控制器是实现自动控制的关键，所有自动控制的容都由控制器编程实现，滤池的控制与其它建略有不同，它的设备较多且重复，每个滤池的控制容都是相同的。
为了降低控制器故障的风险性，可以采取集中、单独控制器共同工作的方式，这是滤池控制系统发展的一种趋势。
滤池控制系统的控制任务就是控制过滤、反冲洗和两者交替，目的就是保障过滤后水的浓度符合要求。
过滤时要求维持一定的
滤速。
本设计水厂滤池部分由8个V型滤池组成，每个滤池尺寸为6m×6m×6m,滤料采用单层1.4m加厚均粒石英砂滤料。
设计滤速为9m/h，气冲强度为15.3L/s·㎡，水冲强度3.8L/s·㎡。
每格滤池设置一个现场PLC，主要功能是完成滤池的自动反冲洗和恒水位过滤控制。
在正常的过滤条件下，生产工艺要求将水位的波动限制在400±2㎝的围实现等速恒水位过滤。
当滤池的运行满足了反冲洗的条件（运行周期到、水头信号或强冲信号），需要进行反冲洗，以去除滤料层的杂质。
按要求，每次只有一格滤池反冲洗，当多格滤池同时要求反冲洗时，系统自动按照先进先出的原则排队进行。
滤池正常过滤时，为实现恒水位过滤，设计以出水流量为控制参数的滤池液位PID控制系统。
在中控室设置主控PLC，其主要的功能是负责和现场的PLC 通信，收集反冲洗水泵、鼓风机等反冲洗设备信号，协调各格滤池的反冲洗。