1、 毕业设计开题报告 电气工程及其自动化 含油污水过滤流程的 PLC 控制设计 一、 综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义： 含油污水是石油开采过程中的一种伴生产物，它对环境有很大的影响。为了避免对环境的污染，含油污水必须得到妥善的处理。目前国内各油田对含油污水的处理都是采用基本上都是加药、沉降、过滤、回注等处理工序。 含油污水处理工艺是一个复杂的处理过程，在处理过程中由于受到原水浊度、 PH 值、配水流量、原水温度和其他水质污染等因素的影响，处理难度相当大，现时的含油污水处理系统普遍存在处理后的水质不稳定和处 理成本高等问题，国内外含油污水处理采用的方法有物理法、化学法、物理化学法和
2、生物法等，每种处理方法都有自己的特点。 含油污水处理的目的是去除水中的油、悬浮物、添加剂以及其它易造成系统腐蚀、结垢的不利成分。所采用的技术包括重力分离、粗粒化、浮选法、过滤、膜分离以及生物法等十几种方法。各含油污水的水质成分复杂、差异较大，处理后的水质要求也不一样，因此处理工艺应有所选择。研制新型设备和药剂，开发新工艺，应用新技术成为含油污水处理发展的新趋势。随着 PLC 的技术的发展， PLC 结合工艺应用在含油污水处理也越来越得到了认可 。 PLC 功能强大，主要集中以下方面 : 简单型式都具有逻辑、定时、计数等顺序控制功能。基本型式再加上模拟工 /0,基本算术运算、通信能力等。复杂型式
3、除了具有基本型式的功能外，还具有扩展的计算能力、多级终端机制、智能工 /0, PID 调节、过程监视、网络通 信能力、远程 I/0、多处理器和高速数据处理能力。 PLC 的 MTBF 一般在 40000-50000h 以上，欧姆龙、西门子、 ABB、松下等微小型 PLC 可达 10 万 h以上，而且均有完善的自诊断功能，判断故障迅速，便于维护。可编程控制器是系列化产品，通常采用模块结构来完 成不同的任务组合。 I/0 从 8-8192 点，有多种机型、多种功能模板可灵活组合，结构形式也是多样的。编程方便 PLC 适用针对工业控制的梯形图、功能块图、指令表和顺序功能表图 (SFC)编程，不需要太
4、多的计算机编程知识。新的编程工作站配有综合的软件工具包，并可在任何兼容的个人计算机上编程。适应工业环境， PLC 的技术条件能在一般高温、振动、冲击和粉尘等恶劣环境下工作，能在强电磁千扰环境下可靠工作。 随着人类生存环境的不断恶化和自然资源的日益减少。人类社会的可持续发展面临着严峻地挑战，这迫使人类必须重视自然环境的保护与 利用，自然资源的合理开发与利用这样一个生死枚关的大问题。而在这个大问题中，水又是最重要的。由于我国污水处理自动化控制起步较晚，进入 90 年代以后污水处理厂才开始引入自动控制系统，但多是直接引进国外成套自控设备，国产自动控制系统在污水处理厂应用很少。很多好的处理工艺由于未能
5、与自动化控制有机的结合起来，造成资源浪费，处理成本高，处理效果低且处理后的指标不能达标。因此加强污水处理系统自动控制的研究非常必要。现时的污水处理系统存在以下特点 : 1.水质复杂性、非线性、时变性、不确定性和不完全性，对数学模型的建立要求高， 控制方式相对复杂，计算量大。 2.污水处理自动控制系统中自动化检测设备、仪表多，另外需要依靠检测设备判断污水处理情况并实施自动控制，因此采样响应快、抗干扰能力强。 3.污水处理自动控制有别于其他控制系统，它需要对大量阀门、泵、鼓风机和吸 (刮 )泥机、曝气池和污泥消化池内的搅拌器等机械设备及沉淀池和消化池进、排泥量进行控制，因此污水处理厂需要自动控制的
6、开关量多，它们常常要根据一定时间或逻辑顺序定时开 /停。 由于 PLC 无论从采样、分析、计算和输出具有自身的优势，能满足污水处理 系统， PLC 在污水处理的应用越来越广 泛。且挤占了一部分 DCS 的市场 (过程控制 ) 并逐渐垄断了污水处理等行业。 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题： 1 过滤流程控制的方案确定 2 系统结构的确定 :根据工艺流程设计，分沉降罐控制，过滤罐控制，阀泵的控制。 3 系统以 PLC 为控制核心实现控制功能，通过控制盘来完成控制。 4 系统功能确定 :实现手动 /自动控制、报警、瞬时记录。 5 软件设计 (1)系统 PLC 程序编程 (2)PLC 程序调试
7、三、研究步骤、方法及措施： (一 )制定具体实施计划 (二 )熟悉含油污水过滤流程的工作流程和工作原理 (三 )熟悉 PLC 的工作原理以及编程方法 (四 )确定 含油污水过滤流程的 PLC 控制方案 (五 )选择 PLC 及相关器件 (六 )设计硬件接线图 (七 )编写 PLC 的梯形图 (八 )实现含油污水过滤流程的 PLC 控制 (九 )攥写毕业论文 (十 )论文答辩 四、参考文献 1范永胜 ,王岷编 .电气控制与 PLC 应用 M.北京 :中国 电力出版社 ,2007. 2刘介才 . 工厂供电 M.第 5 版 .北京 :机械工业出版社 ,2009. 3 尹先清 ,陆晓华 ,邓皓 .含油
8、污水处理技术研究 J.广东 :工业出版 , 2000. 4 王文玲 .全球污水 处理设备市场分析与展望 J.过滤与分离 , 1999. 5邱公伟可编程控制器网络通信及应用 M.北京 :清华大学出版社 ,2000 6谢磊 ,胡勇有 ,仲海涛 .含油废水处理技术进展工业水处理 J.2004. 7南军、李圭白 .新型混凝投药智能复合环控制系统 J.中国给水排水 ,2001. 8周海 ,刘锴 .欧姆龙 PLC 控制 M.北京 :北京航空航天大学出版社 ,2004. 10Abler Brian. PLC Open Association M.The IEC1131-3 standard, 2004. 11A.Datta and S.P. Bhatt Charity. Computation of all stabilizing PID gains for digital control system. IEEE Trans.Automat.Contr.,2001,46(4):647 652 12BASSETEW. Crossing PC/PLC linesJ.IndustrialComputing,1997,16(6):72-78.
