曹文——畢業(yè)設(shè)計(jì)分析方案

1、工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 啤酒污水處理控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 專業(yè)名稱 電氣工程及其自動化 學(xué)生姓名曹文 指導(dǎo)老師曹衛(wèi) 揚(yáng)州大學(xué) 2009年6月 摘要 隨著社會進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)發(fā)展，生活水平的不斷提高，人類對污水處理的要求越來越 高。我國的污水處理水平與國外相比還比較落后，因此，研究基于計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的 污水處理控制系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 本文介紹了啤酒污水處理的國內(nèi)外現(xiàn)狀及工藝流程，提出了一套基于組態(tài)王6.52 及OMRON PL的啤酒污水處理控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，根據(jù)啤酒污水處理工藝特點(diǎn)和控 制要求，對控制系統(tǒng)上、下位機(jī)的軟件程序進(jìn)行了設(shè)計(jì)和調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了上、下位機(jī)之 間的通信及系統(tǒng)的監(jiān)控。系統(tǒng)性能穩(wěn)定、可靠性高

2、、控制效果較好，有一定的推廣應(yīng) 用價值。 關(guān)鍵詞：啤酒污水處理；組態(tài)王；PLC ABSTRACT With the society progressing, the economic development, and the improvement of livi ng sta ndard, dema nds of huma n to the sewage treatme nt are in creas ing. The level of sewage treatment in China and abroad are still rather backward in comparison a

3、nd therefore the study of computer-based con trol tech no logy to con trol the sewage treatme nt system has importa nt practical sig nifica nee. This essay in troduces the curre nt study ing situati on of the brewery wastewater treatme nt automation control system, and the main process flow of the b

4、rewery wastewater treatment in the world， the essay also put forward a control system for sewage treatment design which based on a set of Kingview6.52 and OMRON PLC. According to the national conditions and the brewery wastewater treatment factory reality， design and debug the software programs of t

5、he PC and the under-bit machine of the control system， it has also realized not only the system mon itori ng but also the data com muni catio n betwee n the PC and the un der-bit machine. The control system has stable performanee high reliability and better control， and it also promote the use of a

6、certa in value. Keywords： Brewery wastewater treatment KingView ； PLC I / 10 一、課題背景 1 二、國內(nèi)外現(xiàn)狀 1 一）國內(nèi)的啤酒污水處理現(xiàn)狀1 二）國外的啤酒污水處理現(xiàn)狀3 三、本課題的工作任務(wù) 4 第二章啤酒污水處理控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 5 一、啤酒污水處理工藝流程 5 二、各子系統(tǒng)的構(gòu)成及功能 6 一）調(diào)節(jié)池處理子系統(tǒng) 6 二）初沉池處理子系統(tǒng) 7 三）曝氣池處理子系統(tǒng) 8 四）清水池處理子系統(tǒng) 9 五）污泥脫水間處理子系統(tǒng) 9 三、控制方案的確定 10 第三章基于PLC的下位機(jī)軟硬件設(shè)計(jì) 11 一、可編程序控制器

7、簡介 11 一）可編程序控制器的發(fā)展 11 二）可編程序控制器的特點(diǎn) 11 三）可編程控制器的主要功能12 四）可編程序控制器的結(jié)構(gòu)與原理13 五）可編程控制器的編程語言14 六）可編程序控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法14 二、本系統(tǒng)基于 PLC的整體設(shè)計(jì)15 一）工藝要求 15 二） PLC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖16 三）PLC的選擇16 四）PLC端口分配表17 五）工藝流程分析 18 六）程序設(shè)計(jì) 19 七）程序調(diào)試 21 第四章基于組態(tài)王的上位機(jī)軟硬件設(shè)計(jì) 22 一、組態(tài)王軟件介紹 22 一）組態(tài)王軟件簡介 22 二）組態(tài)王軟件的硬件環(huán)境 22 三）組態(tài)王開發(fā)管理軟件的組成23 四）組態(tài)王軟件的開發(fā)系

8、統(tǒng) 26 五）組態(tài)王的變量定義和管理26 六） I/O 設(shè)備管理 27 七）報(bào)警和事件系統(tǒng) 27 二、本系統(tǒng)基于組態(tài)王的綜合自動化設(shè)計(jì)28 一）組態(tài)王軟件系統(tǒng)中控制臺的設(shè)計(jì)29 二）組態(tài)王與外部設(shè)備的連接32 三）基于組態(tài)王的人機(jī)界面設(shè)計(jì)32 四）基于組態(tài)王的命令語言設(shè)計(jì)33 第五章全文總結(jié) 34 II / 10 一、主要研究成果結(jié)論 34 二、展望 34 致謝 35 參考文獻(xiàn) 36 第一章 緒論 一、課題背景 啤酒作為一種引入飲料，在我國已有一百多年的生產(chǎn)歷史。隨著人們生活水平提 高和飲用習(xí)慣的改變，近年來我國的啤酒生產(chǎn)得到了迅速發(fā)展，啤酒產(chǎn)量大幅增加， 目前我國已經(jīng)成為世界五大啤酒生產(chǎn)國之

9、一。隨著啤酒產(chǎn)量的增加，污水的排放量也 相應(yīng)的增大了，沒有經(jīng)過處理的污水長期直接排入天然水域或農(nóng)田，會造成嚴(yán)重的環(huán) 境污染，破壞農(nóng)業(yè)生態(tài)，危及人類健康。 啤酒廠的污水處理與其它的工業(yè)污水處理相比有其特殊性，啤酒廢水主要來源于 啤酒生產(chǎn)過程中的麥芽制作、釀造和灌裝等多道工序，富含多糖類、蔗糖、葡萄糖、 果膠、礦物鹽、纖維素等，是一種高濃度有機(jī)廢水，特點(diǎn)是有機(jī)質(zhì)多、無毒性、無放 射成分，只有部分洗瓶水含堿。盡管如此，一切啤酒污水對受納水體，特別對流量小 的河流都有很強(qiáng)烈的污染。釀酒污水也不應(yīng)直接排入市政下水道，因?yàn)槲鬯馑峄?會侵蝕包括混凝土在內(nèi)的多種材料的下水管道。 綜合以上情況，對啤酒污水處

10、理工藝的研究具有極大的意義。 二、國內(nèi)外現(xiàn)狀 （一） 國內(nèi)的啤酒污水處理現(xiàn)狀 由于啤酒廢水為有機(jī)廢水，且可生化性好，所以生化法是啤酒廢水處理的首選方 法。少物料損失。 5）加強(qiáng)管理 環(huán)境管理，要分解到生產(chǎn)過程中的每個環(huán)節(jié)與生產(chǎn)管理緊密結(jié)合起來。消除跑、 冒、滴、漏，安裝配備監(jiān)測儀表，加強(qiáng)計(jì)量監(jiān)督。 6）啤酒副產(chǎn)品的綜合利用 回收啤酒副產(chǎn)品進(jìn)行綜合利用，既可降低末端處理的難度，又可獲得良好的經(jīng)濟(jì) 效益和環(huán)境效益。啤酒酵母是高濃度有機(jī)廢液，通過回收啤酒酵母、酒糟、廢酒花、 蛋白凝固物等可以減少啤酒廢水污染負(fù)荷 50%左右，從而使啤酒污水治理的基建投資減 少約 40%。 回收啤酒酵母和酒糟有良好的經(jīng)

11、濟(jì)效益。啤酒酵母是高濃度有機(jī)污染物，但又是 有益的資源，它含蛋白質(zhì)約50%并含有豐富的B族維生素，國外將啤酒酵母開發(fā)用于 食品、醫(yī)藥、飼料。它是高蛋白飼料添加劑，可代替魚粉。國內(nèi)只有少數(shù)啤酒廠回收 酵母作飼料出售。這也是目前國內(nèi)在啤酒污水處理方面最落后于國外的一項(xiàng)技術(shù)。 三、本課題的工作任務(wù) 本課題的任務(wù)是開發(fā)啤酒污水處理控制系統(tǒng)，重點(diǎn)是系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì) 和調(diào)試工作，設(shè)計(jì)合理的監(jiān)控界面，上位機(jī)開發(fā)采用組態(tài)王，下位機(jī)開發(fā)采用PLC主 要研究內(nèi)容如下： 1）啤酒污水處理控制系統(tǒng)的工藝要求及總體設(shè)計(jì) 2）系統(tǒng)控制策略和控制方案的確定 3） PLC硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4） PLC軟件控制程序的設(shè)計(jì)

12、 5）系統(tǒng)人機(jī)界面的組態(tài)和系統(tǒng)通訊及安裝調(diào)試 第二章 啤酒污水處理控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 一、啤酒污水處理工藝流程 近年來在啤酒污水處理的工藝中，比較流行的污水處理工藝有很多種，如氧化塘 法、活性污泥法、生物濾池法和厭氧和好氧綜合處理法，各種工藝都有其各自的特 點(diǎn)。因此，任何一個污水處理廠的工藝選擇應(yīng)根據(jù)污水量、污水水質(zhì)和環(huán)境容量，在 考慮經(jīng)濟(jì)條件和管理水平的前提下，選用安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、節(jié)能、運(yùn)行費(fèi)用低、 投資省、占地少、操作管理方便的成熟工藝。啤酒污水按有機(jī)物含量可分為兩類： 表4-1初沉池分控制臺 1 ）清洗廢水：如漂洗酵母水、洗瓶水、生產(chǎn)裝置清洗水等，這類廢水受到不同 程度的普通污染。

13、2）含渣廢水：如麥糟液、冷熱凝固物、剩余酵母等，這類廢水含有大量有機(jī)懸 浮性固體。 根據(jù)以上兩類廢水的特點(diǎn)，本課題所設(shè)計(jì)的污水處理系統(tǒng)在治理過程中要達(dá)到兩 方面的要求: 分控制臺 初沉池 圖4-7初沉池分控制臺 3）曝氣池分控制臺 如圖4-8所示，此分控制臺上也包括了主控制臺上的四個控制按鈕，功能也一 樣，另有三個切換按鈕，亦可分別切換至各自的控制臺。 分控制臺 曝氣池 聯(lián)控制臺 初航池 自動控制Q 手動控制O 故障停機(jī)m 霾新啟動Q 圖4-8曝氣池分控制臺 相應(yīng)函數(shù)的，從而實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行方式判別、閉鎖自動復(fù)歸等功能。 第五章總結(jié)與展望 一、主要研究成果結(jié)論 本課題開發(fā)的啤酒污水處理控制系統(tǒng)已經(jīng)能

14、夠運(yùn)行實(shí)施，并能夠滿足基本的功能 要求： VI）在下位機(jī)控制方式方面：采用先進(jìn)的 PLC程控系統(tǒng)進(jìn)行控制。 2）在上位機(jī)監(jiān)控方式方面：采用組態(tài)王工控軟件開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。 系統(tǒng)包括對設(shè)備運(yùn)行的現(xiàn)場狀況監(jiān)控和控制室控制。 3）在軟件界面方面：由于采用了在工業(yè)控制中應(yīng)用廣泛的組態(tài)王，系統(tǒng)界面具 有十分直觀的特性，對系統(tǒng)進(jìn)行管理和維護(hù)十分方便。 二、展望 本文中啤酒污水處理控制系統(tǒng)采用的是世界上較典型的處理工藝，且自動化程度 較高，但是控制手段大都是采用常規(guī)控制，隨著規(guī)模的不斷擴(kuò)大，工藝控制要求的不 斷提高，其常規(guī)控制將越來越不適應(yīng)。同時，由于時間比較倉卒，本論文也存在一些 問題有待進(jìn)一步研

15、究： VI）進(jìn)一步完善系統(tǒng)整體的性能，提高系統(tǒng)控制精度、可靠性及更加全面的附加 功能。改進(jìn)啤酒污水處理管理方法，更新啤酒污水處理管理工具，提高管理工作效 率，為實(shí)現(xiàn)啤酒污水處理現(xiàn)代化創(chuàng)造條件。 2）在計(jì)算機(jī)的高速、小型、大容量、低成本所提供的良好物質(zhì)條件下，一系列 新型控制策略應(yīng)運(yùn)而生，如智能控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制、自適應(yīng)控制、等， 但是運(yùn)用在實(shí)踐中且成功應(yīng)用在污水處理工業(yè)上并取得良好的應(yīng)用效果的還不多，因 此啤酒污水處理控制系統(tǒng)也要根據(jù)硬件的發(fā)展更新?lián)Q代，努力跟上時代的腳步。 致謝 本論文是在揚(yáng)州大學(xué)導(dǎo)師曹衛(wèi)老師悉心和熱情指導(dǎo)下完成的。從論文的選題、構(gòu) 思、理論研究以及軟件編制的整個過程中，曹老師都給予了詳細(xì)的指導(dǎo)和幫助。他淵 博的知