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开题报告
水污染是我国面临的严重环境问题,它不仅危害人民的身体健康,还抑制了我国经济的发展,破坏了生态平衡,并容易导致水荒的发生。污水处理设施的建设是现代经济发展和水资源保护不可缺少的组成部分,工业污水由于成分复杂,有害污染物多,处理难度大,一直是企业发展壮大的瓶颈。为了实现污水处理的过程能在恶劣的环境中(温差大,污水水质水量变化大,电网电压波动大,电气干扰严重)能够连续、稳定、可靠、准确地工作,对控制系统的要求有着比一般的过程控制系统更高的要求。
可编程控制器（PLC）是以微处理器为核心，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术而发展起来的一种新型、通用的自动控制装置。具有结构简单、性能优越、可靠性高、灵活通用、易于编程、使用方便等优点。近年来，在工业自动控制、机电一体化、改造传统产业等方面得到了广泛的应用。
随着我国自动化技术和仪表检测技术的发展，自动调节仪表逐渐被污水处理厂所采用。尤其是近几年来，我国新建城市污水处理厂大都采用了目前较为先进的PLC可编程控制器系统。一些利用外资兴建的污水处理厂也越来越多，它们几乎都采用了可编程控制系统，大大缩短了我国污水处理厂与世界上先进发达国家污水处理厂在自动控制领域的距离。
随着计算机控制技术的发展,可以对污水处理实现日常的信息化管理。高速公路服务区的用水中，有相当数量的水用于洗车等用途，每天要消耗大量的水资源。由于用过的水中含有相当数量的杂质和油等污染物，不适合于循环使用，如果不经处理直接排放，将给环境造成极大的污染。为了解决这一污染环境，浪费水资源问题，建立一套相应的污水处理系统，使污水经处理后达到国家相关标准是一重要课题。
污水处理是一个多参量、多任务而且具有随机性、时变性和藕合性的复杂系统。对污水处理进行自动化监测和实时控制，是提高污水处理效率，降低处理能耗的关键。PLC作为一种新型的工业控制器，具有通用性好、可靠性高、安装灵活、扩展方便、性能、价格比高等一系列优点。本文介绍的是一种基于PLC控制的污水处理系统。
自动控制技术在污水处理系统中的应用，该系统具有一定的通用性。采用较低成本的S7-200 PLC作为系统的主控制器，在满足系统性能要求的基础上，比采用S7-300系列PLC的同类系统大大降低了成本，提高了系统的性价比。系统既集中管理，提高了生产效率，又能分散控制，将故障的发生率降低到最少，并为系统将来的扩展及整个污水处理工程的自动化管理提供了便利。本系统目前运行情况良好，实现了污水处理的自动控制，取得了良好的社会效益和经济效益
目前我国城市污水处理率还相当低,许多城市都没有大中型污水处理厂,据统计,我国需建3 000多座污水处理厂,而目前建成使用的仅有300多座。因此从这方面讲,我国的污水处理还处于初级阶段。
从控制系统的发展来看,目前PLC在各行各业中已得到了广泛的应用,产品有从可以控制几十点的小型PLC到上千点的大型PLC,而且其总线与网络能力越来越强,可方便地与上位机组成控制系统。污水处理过程的共同特点就是开关量多,模拟量少,以逻辑顺序控制为主,闭环回路控制为辅。因此PLC在现有的污水处理厂得到了广泛的应用。北京市已建成的高碑店污水处理厂和酒仙桥污水处理厂以及待建的清河和吴家村污水处理厂均采用由PLC和上位机构成的控制系统。
生产废水及生活污水的循环利用,是节约用水和减少水资源开采的有效途径,既可利国利民,又是减少生产成本的重要举措。同时为了响应实现工业废水零排放,努力建设节约型企业的号召,污水处理工程改造项目很必要。
在实际的工业过程控制系统中存在很多非线性或时变不确定的系统。例如：攀钢转炉炼钢循环冷却水处理系统属非线性、大滞后系统,其对象的精确数学模型难以获得,并且环境恶劣,目前该单位仅连铸车间浊环水处理这一环节就设置了四个人的岗位,浪费了大量的人力。近年来,随着智能控制技术的发展,出现了许多新型的控制方法,PLC控制就是其中之一。如果该污水处理系统采用PLC的控制系统进行改造,不仅可以提高系统的控制精度和可靠性,实现智能控制,而且又降低了成本。该改造方案不仅实现简单,而且节省了岗位,降低了成本,并能取得较好的控制效果
本文以一实际日处理量为10万m3的污水处理厂为例,说明PLC控制系统在污水处理厂的应用。以某大型企业污水工程为例,详细介绍了可编程序控制器在污水处理工程中的应用。该工厂污水处理系统,设计一套基于工业以PLC为中心的污水处理自控系统,对污水处理过程进行自动控制和远程监视。系统采用模糊PID控制方法,结合了模糊控制方法的动态性能和PID控制算法的稳态性能,由上位机和现场设备构成。该工程占地面积约为
有效地改善了小清河水系的水质污染状况,取得了良好的经济和社会效益。为确保污水处理工艺和设备能够长期安全可靠地运行,我们采用PLC可编程序控制器和常规检测仪表设计了一套运行可靠的自动监测和安全联锁系统。该系统集过程控制和科学管理于一体,具有可靠性高、控制性能优越、管理功能完善等优点,对指导工艺及设备的正常运行,提高自动化控制和管理水平发挥了重要作用。
本文介绍了一种，详细叙述了该系统方案设计原则和系统结构。运行结果表明，该系统完全达到了设计规定的性能指标和要求，且运行可靠。针对污水处理的具体情况与特点,成功地解决了PLC在污水处理中的自动化控制问题,提高了污水处理设备运行效率和管理水平,取得了满意的效果。介绍了污水处理控制系统的组成以及各部分的功能。介绍了污水处理厂控制系统的组成,并对由PLC和上位机组成的控制系统的主要池单元自动控制的实现过程,为PLC在污水工程中的使用提供了一个实例。以某大型企业污水处理工程为例,介绍了PLC在污水处理工程中的应用,并重点阐述了格栅井单元、生化，介绍了污水主要来源及污水中许多不易降解的有机物使水质成分复杂且污染物浓度高，属于难处理工业度水.为此筹建了一套以PLC为主的自动污水处理系统，在污水处理中发挥了重要的作用，取得了可观的经济和社会效益。
针对污水处理自动控制系统进行研究,开发设计了一套基于PLC的污水处理自控系统。设计了污水自动监控系统,采用西门子公司S7-300系列PLC进行下位机控制,上位机监控程序采用西门子WINCC6. 0软件进行开发,该系统实现了污水处理的全自动控制,实际运行稳定,效果良好。
PLC系统自投入运行以来,其作用是非常显著的系统的采用同传统的人工控制污水处理厂相比,不仅大大提高了污水处理的质量,使排放有害物的量大大减少,而且创造了良好的社会效益;由于采用计算机PLC自动控制操作人员的工作量大大减少,其劳动强度亦随之大为降低;采用计算机进行数据处理和制作图表,使污水处理厂实现了管理上的科学化,现代化;PLC系统的采用减少了管理人员和操作人员的操劳,对能源和设备的合理利用,节约能源,降低能耗,取得了明显的经济效益。PLC系统应用于污水处理厂,在工艺、设备仪表及管理上采用了现代高新技术,极大地推动了本行业、本地区的科学进步,创造了明显的社会经济效益;为招商引资,促进本地区的经济发展,提供了良好的外部投资环境。
由PLC和上位机构成的控制系统自动化程度高、运行可靠、故障率低,全面反映了全厂的设备状态,减轻了工作强度,提高了工作效率。由于进水流量及水质指标COD、TN等参数变化较大,不论溶解氧仪或溶解氧仪+ORP的控制模型,它们都有一定的适用范围和局限性,超过范围就不能很好地实现水质达标排放和能耗的降低。因此,在PLC保证基本控制功能的同时,上位机可在污水厂运行稳定后,总结历史数据和运行经验,使用上位机开发出专家控制和模糊控制等高级控制功能,在保证出水达标的同时,又能实现降低能耗的最佳控制。
上述PLC污水反冲洗控制系统，大大提高了生物接触氧化池床层反冲洗操作自动化程度，改善现场操作人员劳动强度，稳定生物接触氧化池运行参数，有利生化池生物更新，提高污染物祛除率，保证焦化废水生化处理效果。 污水站自建成以来,可以实现生产污水零排放,生活污水通过项目实施及加强管理减少排水总量。
PLC自动控制系统运行平稳、可靠,在正常生产和事故状态下,各设备能按要求的连锁关系开停,实现连锁集中控制,从而保证了污水站的正常运转。由于是全自动运行,节省了人力及运行费用。以PLC为现场控制单元的分层污水处理工艺控制系统具有以下特点:
①功能分散:由PLC、操作员站、调度站分别担负现场控制、操作控制、数据管理等功能，任务分配合理，控制功能强。
②可靠性高.与sTD、IPC、DCs等常用的控制装置比较，PLc的可靠性最高，而且抗干扰强。
③取消了控制盘台，操作更简洁方便。
④软、硬件均采用模块化结构。易于扩展.易于维护.该系统99年5月投入运行，效果良好，可供类似系统借鉴。
我国持续、快速的经济增长和人民生活质量的提高对环境保护提出更高的要求。污水处理作为环保产业重要内容，在我国已经大力展开，无论在理论上还是在实践上都取得了很大进展。污水处理过程的分析、优化与控制对从事控制理论研究的研究者而言，是一个新的应用领域，面临诸如多输入多输出、外部干扰因素众多、不确定性强、大滞后、非线性等问题，有待深入研究。
从目前国内污水处理控制系统水平来看，采用PLC控制系统集中监控作为整个自控专业设计的中心环节，在中央控制室设立信号模拟屏或投影仪对所有的模拟信号，设备开停、故障信号，电流信号等模拟显示或投影，为以后的施工和生产提供可靠的自动化技术保障。总之，PLC控制水平决定了污水处理整个工程项目的自动化程度和自动化水平，成为整个工程重要的一部分，是实现污水净化达标的重要保证。
工作计划进程表：
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4—8周 |
选题报告——电子版班级选题目录 |
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9—11周 |
章节目录及各章节主要内容 |
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12—14周 |
论文前半部分+中期报告 |
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15—16周 |
论文后半部分 |
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17—18周 |
答辩+提交全部文件（纸质+电子版） |
参考文献：
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