1、本 科 毕 业 设 计含油污水过滤流程的 PLC控制设计所在学院 专业班级 电气工程与自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 I摘 要油田污水主要包括原油脱出水(又名油田采出水)、钻井污水及站内其它类型的含油污水。油田污水的处理依据油田生产、环境等因素可以有多种方式。为了实现油田长期高产稳产，得到较高的采收率，需要把油田污水或其他水源经过严格处理然后回注到油田中去。处理后根据当地环境要求排放。本系统采用 CQMI系列的 PLC，对含油污水处理的沉降和过滤过程进行控制。该系统可靠性高，抗干扰能力强。对于设备最多，对污水处理质量影响最大，控制流程最复杂的加药及过滤系统，论文中详细
2、的提出了含油污水过滤的 PLC控制系统实现方案，并结合需求分析详细论证了各个控制功能及系统的控制目标。根据设计内容和设计要求绘制了合理的符合设计标准的工艺流程图。在控制要求方面，对于沉降罐和过滤罐都作出了可行性的分析。根据过滤系统的工艺流程来建立精准的控制系统。本设计对过滤流程控制系统的 PLC进行选型，资源进行分配。在模块选择方面包括了电源模块 CQM1-PA206，CPU 模块 CQM1-CPU41-E。设计了PLC程序等。实际应用表明，该系统操作简单，实用，功能齐全，对于含油污水滤处理有一定的参考价值。关键词：过滤；PLC；控制系统IIAbstractMainly includes cr
3、ude oil field water emergence water (also named oilfield produced water), drilling sewage and stand inside other types of oily water. Oilfield sewage processing basis oilfield production, environmental factors can have a variety of ways. In order to achieve high and stable oil, get a higher long-ter
4、m recovery of the oilfield, need water or other source through strict treatment and then back to note the oilfield. According to the local environmental emission, The system USES to CQMI series of PLC, the settlement of oily wastewater treatment and filtration process control. The system has high re
5、liability and anti-interference ability. According to the design content and design requirements mapped the reasonable comply with the design standard process flow diagram. In the control requirements for settlement, Golva Guan all made the cans and the feasibility analysis. The design of the contro
6、l system of filtration ，process selection of PLC, resources allocation. In module selection aspects， including the power module, the CPU module PA206 CQM1 - CQM1 - CPU41 - E. Design and de bug PLC program, etc. According to the technological process ，filtration system to establish precise control sy
7、stem. The paper detailed forward oily water filtration PLC control system is introduced, and combined with demand analysis demonstrated in detail various control function and system control target, also put forward according to each process software module of PLC. For most, of the sewage treatment e
8、quipment, control process quality biggest influence of the most complex dosing and filtering subsystem, this thesis proposes a set of effective solutions. Practical application shows that the system operation simple, practical, the function is all ready, for oily water filter processing has certain
9、reference value. Key words: Filtering; PLC; Control systemIII目 录摘 要 .IABSTRACT .II前言 .1第 1章 绪论 .21.1 污水处理技术概况 .21.2 研究内容和设计目标 .21.2.1 研究内容 .21.2.2 设计目标 .31.3过滤流程的控制方案 .3第 2章 工艺流程及设备控制要求 .42.1工艺流程 .42.1.1沉降排污过程 .52.1.2过滤过程 .52.2 过滤流程的控制要求 .52.2.1系统控制设备 .52.2.2沉降罐的控制 .52.2.3过滤罐的控制 .6第 3章 过滤流程控制系统的 PLC
10、选型和资源配置 .73.1PLC可编程逻辑控制器 .73.1.1PLC的特点 .73.1.2PLC的分类 .73.2控制系统构成图 .83.3 PLC框架配置图 .93.4 输入输出端口分配 .93.5模块功能概述 .10IV第 4章 过滤流程控制系统程序设计 .114.1程序的构成 .114.2程序流程控制 .114.2.1沉降罐排污流程图 .114.2.2过滤反冲洗罐程序流程 .12第 5章 过滤流程控制系统 PLC源程序 .145.1系统资源分配 .145.2I/O端子接线 .215.3 主程序 .215.3.1工作指示 .215.3.2调用子程序 1.225.3.3调用子程序 2.22
11、5.3.4反冲洗罐程序 .225.3.5沉降罐程序 .265.3.6反冲洗泵 .295.3.7冲洗过滤 .295.3.8 排污指示灯 .295.4子程序 1.295.5子程序 2.30总结 .35致谢 .36参考文献 .37附录 指令表 .381前言当今这个世界，随着生产力的发展，生活水平的提高，人对新事物的追求也越来越高，大气污染，环境污染，污水污染等各种问题也越来越多，根据各种统计报告指出，这些问题严重危害社会，对整个世界的破坏也乘上升趋势，面对着这紧张局势，我们对这些问题的处理要求也日趋严格，迫切需要掌握更多对这些污染问题的解决方法与解决这些问题的专业技术人员来保证污染问题处理的正常运行
12、。例如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基本上都是进行加药、沉降、过滤、回注等处理工序。为了保证污染处理过程的安全性、可靠性和生产的连续性，需要对含油污水处理的沉降和过滤过程进行控制。由于油田污水种类多，地层差异及钻井工艺不同等原因，各油田污水处理站不仅水质差异大，而且油田污水的水质变化大，这为油田污水的处理带来困难。因此，从节油、环保、注水等多方面的因素考虑，在油田上建起了越来越多的污水处理站来处理中转站、转油放水站及联合站产生的污水。在油田污水处理系统中如何合理的设计便于操作维护和可
13、靠安全的自动监测控制系统，以保证污水处理过程中的合理优化控制，提高处理品污水效率，降低员工劳动强度，提高管理水平，实现节能降耗，这是自控技术在油田污水处理中的一个新的台阶。2第 1章 绪论1.1 污水处理技术概况我国污水处理自技术起步较晚，进入20世纪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。早在70年代，我国的水行业就开始应用自动化技术，到90年代，自动化、信息化在水行业受到了普遍重视。近20年来，我国水行业在自动化技术和信息化技术应用方面得到了长足的发展，创造了良好的经济效益和社会效益。过去的二十年，自动化技术与信
14、息技术已经广泛地应用于水行业中。尤其是自动化技术，应用于闸门泵站的自动化改造、水厂和污水厂的 SCADA系统、城市供水调度系统。随着无线通信技术，互联网技术和视频技术等不断发展和普及，已基本实现了水行业的“可视化” 。但是，与国际水平相比，我国的自动化和信息化技术还相对滞后，整体上还处在国外80-90年代的水平。主要体现在发展的不平衡和应用水平方面。以智能决策为目标的信息化技术则相对迟缓， “信息孤岛”现象依然严重，自动化技术和信息化技术缺乏融合，大量的过程数据都静静地“躺”在现场，而没有发挥其应有的作用。经济发达的美国，日本和西欧等国家除了非常重视污水处理的新理论和新技术之外，更重视处理自动
15、控制问题，先后研究开发了各种高效性，智能型和集约型的污水处理和自动控制仪表，并采用了计算机自动控制处理工艺，取得了较理想的效果。并且先进的污水处理厂甚至已经用计算机进行数据记录和运行过程控制，实现了全自动无人值守控制模式。目前污水处理自动化系统普遍具有以下特点：1）控系统采用冗余化设计，提高了系统的安全性和可靠性；采用分布式计算机监控系统，操作人员通过控制和通讯网络管理生产过程，实现生产现场无人值守；2）采用计算机监控系统，操作人员通过控制和通讯网络管理生产过程，实现生产现场无人值守；3）精确控制，避免很多失误，并且能够减少能源消耗、降低成本。4）采用先进的在线式水质分析仪表和智能化仪表，提供
16、高精度的检测数据和准确的控制数据；5）电子自动化控制系统发生故障时，每一个自动控制过程都可以切换成手动控制；6）具有全自动逻辑控制、在线工艺状态显示及参数记录、运行故障诊断记录、生产报表显示记录等功能。系统能长周期安全无故障运行，具有高可靠性。1.2 研究内容和设计目标1.2.1 研究内容1）熟悉含油污水过滤流程的工作流程和工作原理；32）熟悉 PLC的工作原理以及编程方法；3）确定含油污水过滤流程的 PLC控制方案，选择 PLC及相关器件，设计硬件接线图，编写 PLC的梯形图，实现含油污水过滤流程的 PLC控制；4）研究污水处理站的工艺状况及目前站内各类工艺运行设备（如泵、变频器、滤罐）的运
17、行状况，调查污水处理站的生产流程，为课题的深入研究打下良好的基础；1.2.2 设计目标本设计目标是：1） 据采集处理算法和完善的软件方案，使系统具有较高的安全性和可靠性。2） 统进行合理规划，在符合污水处理工艺要求的基础上，使系统具有可扩展性，并从软件和硬件方面入手，确保污水处理的质量及较高的自动化程度。3） 学知识和技能，理论联系实际，独立分析，解决实际问题的能力，得到从事本专业工作和进行相关的基本训练。1.3过滤流程的控制方案目前在开采石油过程中，对含油污水处理必须做的妥善。这个严峻的问题必须深思熟虑，这样才能解决问题。怎样才能克服含油污水，这必须依靠 PLC在过滤流程控制系统中的应用。通
18、过可编程逻辑控制器（PLC）进行程序设计，然后将相应的输出存储单元的运算结果传送到输出模块上，并通过输出模块向外部设备传送输出信号，开始控制外部设备。但是在实行的过程中，存在着很多问题。我们目前决大多数的研究都集中在一些比较简单的过滤处理问题，而对有利于社会方面的发展则涉及的不多，也不够宽广。这也是目前存在的主要问题。本设计采用目前工业控制常用的 PLC作为主控元件的控制系统，其特点是价格低，编程简单，一般工程技术人员以及稍懂电气维修人员都能编程，并且易于功能扩展。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。PLC 在过滤流程
19、控制系统中的应用，具有巨大的经济和社会价值。4第 2章 工艺流程及设备控制要求2.1工艺流程沉降和过滤过程是在含油污水经过加药处理过程后，在污水中形成许多絮凝物，加药后的污水进入沉降罐中，污水中的杂质在沉降罐中沉淀后，上层清液由沉降罐顶部流出，经过加压泵后，进入精细过滤器过滤，经过过滤器过滤后就可以达到要求的技术指标。沉降罐运行中底部的污泥需要定时排出。在沉降罐底部圆周上均匀分布着 4个排污阀，在设定的循环周期中，4 个排污阀依次打开，将沉降罐底部的污泥排出。精细过滤器是内部填充有多层滤料的承压罐，一般采用 610 个过滤器并联运行。过滤器分时间进行反冲洗操作。这样可以保证整个流程连续不断地运
20、行。过滤器从开始进水过滤开始，到反冲洗完成结束算做一个周期。工艺流程如图 2.1所反冲洗出水过滤出水排气阀沉降罐过滤罐v-7v-10v-8v-9Vv-11加药后进水过滤入水排气阀反冲洗出水阀反冲洗进水阀过滤出水阀反冲洗入水反冲洗入水过滤进水阀图 2.1 过滤工艺流程52.1.1沉降排污过程1）沉降在沉降罐中进行，来水进入沉降罐，在罐中将大部分杂质沉淀到罐底，上层清夜由顶部的出水口流出，进入下一道处理工序。2）排污沉降过程运行一定的时间后，需要将底部的 4个排污阀依次打开，将罐底的污泥排出。排污过程不影响沉降过程。2.1.2过滤过程1）过滤经过沉降处理的污水进入过滤器中。过滤进水阀和出水阀门打开
21、，污水经过加压泵加压后，由过滤进水阀进入过滤器，经过滤层过滤后，再经过滤出水阀流出，进入清水罐储存起来。2）排水当过滤器运行一段时间后，需要反冲洗，首先需要将过滤器中的水排出。排水是，过滤进、出水阀关闭，然后排水和排气阀打开，将过滤器中的污水排出。2.2 过滤流程的控制要求本工程所有设备都具有自动/手动功能。当设备处于自动工作方式下时，所有设备按 PLC程序中设定的时间间隔工作。在手动工作方式中，操作员可以使用控制盘上的按钮控制设备的工作。在整个控制系统中主要控制部分为：沉降罐的控制，过滤罐的控制。2.2.1系统控制设备中央控制室设有一面控制盘。盘上有用于控制操作的开关、按钮和定时器，以及用于
22、显示工作状态的指示灯等控制设备。控制盘内安装有一台 OMRON的 CQMI系列 PLC。PLC 输出节点通过电缆和现场的控制设备连接。控制阀门采用气动蝶阀，控制电磁阀采用两位五通单电控电磁阀。2.2.2沉降罐的控制沉降罐的控制分为自动和手动两种控制方式。这两种方式，都是由 PLC按程序设定好的操作顺序依次控制沉降罐阀门的开启和关闭，不需要操作人员在现场手动启闭阀门。自动状态 当某一个沉降罐的方式选择开关置于自动的位置时，该沉降罐处于自动控制状态该沉降罐按照沉降罐定时器所设定好的时间间隔定时自动操作，不需要操作工的干预。手动状态 当某一个沉降罐的方式选择开关置于手动的位置时，该沉降罐处于手动控制
