毕业设计（论文）-基于labview的污水处理控制系统设计

1、武汉轻工大学毕业设计（论文）武汉轻工大学毕 业 设 计（论 文）设计(论文)题目：基于LabVIEW的污水处理控制系统设计姓 名_ _学 号_ _ 院（系） 电气与电子工程 专 业指导教师_2016年月日目录摘要2Abstract31 绪论41.1 污水处理控制系统的选题背景41.2 国内外发展现状41.3 城市污水处理的发展趋势51.4本课题研究的内容52污水处理系统设计62.1 污水处理的工艺流程62.1.1 污水的预处理72.1.2 污水的生物处理72.1.3 污水三级处理82.2 污水处理控制过程设计92.2.1 粗、细格栅的过程控制92.2.2污水提升泵的运行过程102.2.3曝气设备的过程控制102.2.4污泥处理过程控制103 污水处理的控制系统设计113.1 污水处理厂控制系统的结构113.2 电气原理图设计123.3 PLC的I/O资源配置133.3.1 数字量输入部分133.3.2数字量输出部分143.3.3 模拟量输入部分143.3.4 模拟量输出部分143.4 PLC的硬件原理图153.5 PLC程序设计164 基于LabVIEW的监控系统软件开发204.1 L

2、abVIEW的程序设计204.3 LabVIEW与PLC通信连接的建立22结论25致谢26参考文献27摘要随着社会工业化的加速发展，污水处理已然成为当今亟待解决的重要问题之一。转眼间，国内的工业化程度已经上升到了一个新的高度。但与国外对比，国内的工业化发展时间较短，暴露问题时间晚。所以，国内的污水处理当前还处于发展的初期，同时存在技术水平不先进，自动控制程度不高等问题。在污水处理过程中，涉及到的设备类别很多、每一个过程操作复杂、处理工艺五花八门。所以，对于中国来说，提高污水处理系统的自动控制程度对保证出水的水质，实现无人化工厂管理和提高效率来说是必不可少的。现如今，LabVIEW已经越来越多的应用于工业自动化系统的设计中。本论文集中论述了基于LabVIEW和PLC的污水处理控制系统的设计方案。这个系统分别将PC端和LabVIEW端连接，LabVIEW端与PLC端口连接，以实现互相通信的效果，且运行过程能在LabVIEW界面直观的反映。此污水处理系统主要应用于城市污水处理。关键字：污水处理，LabVIEW，PLC AbstractWith the rapid development of

3、 industrial society, sewage treatment has already become one of the essential problems which are dealt with. Blink of an eye, the degree of industrialization in China has risen to a new level. However, compared with the foreign countries, the development time of industrialization in China is short, and this problem exposes lately . Therefore, the domestic sewage treatment is still in the early stage . In the mean time , the level is not advanced and automatic control level is low. In the sewage

4、treatment process, involving many kinds of equipment, each process is complex and the processing technology is varied. Therefore, in our country, improving the degree of automation of sewage treatment system can ensure the quality which is significant in improving the productivity of sewage treatment. Nowadays, LabVIEW has more and more applications in system design of industrial automation.The end of computer is connected with LabVIEW. LabVIEW of the PLC output port is connected which is to fin

5、ish the function of talk with each other. Operation processes can interface with intuitive reflect in the LabVIEW. The sewage treatment system is mainly used in urban sewage treatment.Keywords: sewage treatment, LabVIEW, PLC1 绪论1.1 污水处理控制系统的选题背景社会的发展带动着经济的变革，中国从一个以农业为基础的大国过渡到一重工业、轻工业为主体的最大的发展中国家，社会公民的生活水平和生活质量也不断地上升。与此同时，人们越来越意识到环境污染将会对社会生活造成严重后果。但是，长期以来，时代在进步，由于在国家发展之初，我们对环境保护的重视力度不够，投入心力不足，保护意识不强，导致大量污水未经过任何处理直接排入城市水系，造成江河湖泊和地下水污染问题愈来愈严重。厄尔尼诺现象的频繁出现，大型灾害的不正常发生，雾霾的盛行这些都让人们越来越意识到保护环境刻不容缓。在这些环境污染

6、问题当中，水污染问题逐渐步入污染问题的中心，人们对由水污染造成的严重后果有了一个更加深刻的认识，太湖蓝藻事件，饮用水致毒致癌事件等都给我们敲响了警钟。随着水环境污染问题的严重化，城市作为居民生活的集中地，城市污水处理就成为了改善居民生活环境，提高居民生活质量的重要手段之一。1.2 国内外发展现状在国外，由于数次工业革命的影响，加速了国外工业化的进程，随着工业的不断升级，资源的短缺的端倪也渐渐出现。水资源的短缺和水污染对环境和社会生活造成的严重影响逐步的暴露出来。社会的进步和生活条件的优渥致使他们对自身的生活质量要求也更高，于是水污染问题较早地得到了这些国家政府的重视。高效型、智能型、集约型是研究的目标，同样也是检测的标准。许多发达国家研制的污水处理设备经过时间和实际的检验，在实际运用过程中的处理效率达到了很高的水平，有效的解决了污水处理和水资源污染的种种问题。目前，由于我国的工业化在近几十年内才取得较大的发展成果，水污染意识较为薄弱，污水处理是在近几年才得到有效的落实。正是因为我国污水处理起步晚，于是设备种类稀缺，框架不合逻辑，设备要求不达标种种缺陷成为了国内污水处理设备劣势所在 1。

7、因此国产化设备将在技术水平上处于劣势。随着自动控制原理、现代控制理论的快速发展与投入应用，现场总线技术、网络通讯技术等高科技新技术也被渐渐地引进到污水处理的自动控制领域当中来，这些技术让一些新投入使用的污水处理厂实现了集散控制、远程监控等一系列功能，逐渐减少了人工对污水护理系统的影响。其次，我国人口分布广泛，地大物博，水资源分布的区域差异十分明显，不同地区居民的生活水平也不平衡，生活要求也不近相同。种种原因，导致了我国的污水处理落实率也相对较低。1.3 城市污水处理的发展趋势随着国内打开国门，发展经济和政治，中国在国际上的影响力也不断提升。国家和公民在面对日益严重的环境污染的严峻挑战时，政府也愈来愈认识到这一问题的严重性。水污染作为环境污染的重要部分，污水处理在水污染治理中起到了举足轻重的作用。城市污水处理包括两部分，生活污水和工业污水。例如降雨降雪等天气因素造成的下水道中的污水，从公众场合排放的污水和日常的生产活动产生的污水，这类污水都属于生活污水。生活废水的特点是含有较高的有机物以及N、P无机物，此外，还含微生物和大块的悬浮物等。对于各种工厂来说，污水的排放是其中必不可少的一个环节

8、。特别是对于一些金属冶炼厂来说，矿石加工后必然产生许多重金属元素，若含有这些的污水直接排放，必将对土壤造成巨大的危害。工业污水污染的影响更为严重。所以说，筹建高效、集约、友好的城市污水处理厂是有效减缓城市水污染程度，建设绿色家园的关键 2。但是国内的污水处理厂普遍存在运营成本高，技术严重依赖等问题，很多污水处理厂被迫停止使用。因此，我国城市水污染处理发展趋势主要是提高自动化程度，提升处理效率，降低投入成本等方面。1.4本课题研究的内容本课题研究的是城市污水处理的自动控制系统，采用的处理方法为生物处理方法。同时，根据污水处理工艺的特点和现场环境的要求，我们将采用LabVIEW和PLC相结合的方式。论文的章节安排： 第一章是绪论，本章主要介绍了对基于LabVIEW的污水处理控制系统设计这个课题所做的背景调查，基于此前提，今后对开发污水处理系统提出的要求并进行展望，最后，描述了本论文的研究框架。第二章是污水处理控制系统过程控制设计，主要分污水处理的工艺流程和污水处理的过程控制设计两大板块来写。对污水处理的分层和每层污水处理中主要设备的控制运行过程做了一个详细的说明。第三章是污水处理的系统设计

9、，首先描述了控制系统的结构，然后详细分析了系统硬件设计和软件设计。第四章是介绍人机界面LabVIEW软件的相关介绍和使用，并将PLC和LabVIEW连接，最终能够在LabVIEW监控界面直观的监控污水处理的全部流程。第五章是结语，是对本次设计的一个总体认识和对大学四年的一个总结。2污水处理系统设计2.1 污水处理的工艺流程我国污水处理一般分为三级处理工艺。一级污水处理工艺主要是为了去除污水中的大块杂物，大颗砂砾以及肉眼可见的悬浮物等，属于粗处理工艺。一级污水处理工艺流程图如图2.1所示图2.1一级处理工艺在污水处理的过程中，泵房又称污水提升泵房。水泵、格栅机等设备和一些设备的控制装置构成了这个建筑。泵房的原理是重力自流；在两个处理过程之间，需要实现污水的传送，若两个设备没有水位差，或者水位差为负时，此时我们借助泵房，将低处的污水送入高处污水处理设备的进水口中3。沉砂池主要是减少污水中的含砂量，来保护管道等不受砂砾的影响而导致管道堵塞，它借助的是重力分离的效用。沉淀池的工作原理同沉砂池一样也是利用重力作用将大块杂质沉底从而去除水中悬浮物。二级处理工艺和三级处理工艺采用物理方法-不发生物质的变化，化学、生物方法-有物质的变化，减少反应物，产生新的生成物。对污水中的不溶于水的物质，胶体，和溶于水的物质进行精处理。污水的二级处理工艺如图2.2。图2.2 二级处理工艺在二级处理工艺中，污水中的可以沉淀的部分如细小的砂石等和悬浮的物质等可以在初沉池中净化。经过初沉池后的废水进入生化处理设备，生化处理设备的核心就是活性污泥法。活性污泥法应用广泛，经过实践表明，活性污泥法的使用效果显著，性价比高。它不仅能通过发生一系列反应去除溶于水中或者呈胶体的物质，而且能通过活性污泥的物理等

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