基于WinCC污水處理集散控制系統(tǒng)的設(shè)計

【摘要】： 近年來,隨著我國工業(yè)化程度不斷提高和城市人口密度的不斷增加,污水處理廠規(guī)模不斷擴大,污水處理廠的管理和設(shè)備的控制面臨嚴峻的考驗。集散控制系統(tǒng)運用于污水處理廠可以最大限度提高污水處理廠運行可靠性,提高出水水質(zhì),降低能耗和工人勞動強度,達到提高經(jīng)濟效益的目的。 本課題以北京安定垃圾填埋廠的污水處理系統(tǒng)作為背景,研究了基于WinCC的水處理集散控制系統(tǒng)的實現(xiàn)。該水處理系統(tǒng)采用SBR(Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process)污水處理工藝。根據(jù)SBR污水處理工藝要求,本課題研究了如何實現(xiàn)集散控制系統(tǒng)對該廠污水處理系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的自動控制,其中主要包括下位機如何實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的控制,上位機如何對現(xiàn)場設(shè)備的運行狀態(tài)的監(jiān)控和上下位機如何通訊。 集散控制系統(tǒng)的下位機選用PLC作為現(xiàn)場控制設(shè)備。本課題根據(jù)SBR污水處理工藝要求對下位機PLC以及現(xiàn)場各種傳感器進行了硬件選型。除此之外,還根據(jù)污水處理的工藝要求,編寫了相應的PLC控制程序,其中主要包括預處理區(qū),反應區(qū)和污泥處理區(qū)三個區(qū)的PLC自動控制程序。 集散控制系統(tǒng)的上位機選用PC機作為監(jiān)控機實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的運行狀態(tài)的在線監(jiān)控以及運行狀態(tài)的調(diào)整。通過上位機監(jiān)控,工人可以及時了解現(xiàn)場設(shè)備的工作狀況并且保證對現(xiàn)場設(shè)備出現(xiàn)的故障得到有效的排除。本課題上位機監(jiān)控界面設(shè)計以西門子組態(tài)軟件WinCC作為開發(fā)平臺,其中監(jiān)控界面主要包括登錄界面、總體流程圖界面,預處理參數(shù)界面和反應池參數(shù)等界面。 集散控制系統(tǒng)的通訊選用基于現(xiàn)場總線通訊協(xié)議的PROFIBUS-DP網(wǎng)絡和MPI網(wǎng)絡。本課題通過對相關(guān)網(wǎng)絡進行硬件參數(shù)的配置以及編寫相應的通訊程序來實現(xiàn)集散控制系統(tǒng)的通訊。其中下位機PLC通過PROFIBUS-DP網(wǎng)絡實現(xiàn)了與現(xiàn)場設(shè)備的通訊。上位機通過MPI網(wǎng)絡實現(xiàn)與下位機PLC的通訊,讀取了PLC中現(xiàn)場設(shè)備的運行狀態(tài)以及現(xiàn)場傳感器反饋的數(shù)據(jù)同時可以對現(xiàn)場設(shè)備的運行狀態(tài)進行調(diào)整。 【關(guān)鍵詞】：集散控制系統(tǒng) 組態(tài)軟件 PLC WinCC 現(xiàn)場總線
【學位授予單位】：北京工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：X703.3
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第1章 緒論7-11
• 1.1 課題背景及研究意義7-8
• 1.1.1 課題背景7
• 1.1.2 課題研究意義7-8
• 1.2 國內(nèi)外污水處理廠自動化現(xiàn)狀8-10
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容10-11
• 第2章 需求分析以及集散控制系統(tǒng)設(shè)計11-16
• 2.1 污水處理廠的需求分析11-12
• 2.2 集散控制系統(tǒng)的特點以及設(shè)計12-15
• 2.2.1 集散控制系統(tǒng)的特點12-14
• 2.2.2 集散控制系統(tǒng)的設(shè)計14-15
• 2.3 本章小結(jié)15-16
• 第3章 下位機控制系統(tǒng)的總體設(shè)計16-35
• 3.1 總體功能設(shè)計16-17
• 3.2 硬件選型17-23
• 3.2.1 西門子PLC工作原理及特點17-20
• 3.2.2 西門子PLC的選擇20-21
• 3.2.3 傳感器的選擇21-23
• 3.3 PLC程序設(shè)計23-34
• 3.3.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟23-24
• 3.3.2 預處理區(qū)PLC控制程序24-30
• 3.3.3 反應池PLC控制程序30-32
• 3.3.4 污泥處理池PLC控制程序32-34
• 3.4 本章小結(jié)34-35
• 第4章 上位機監(jiān)控界面的設(shè)計35-45
• 4.1 WinCC組態(tài)軟件的介紹35-36
• 4.2 監(jiān)控界面的設(shè)計原則及構(gòu)成36-44
• 4.2.1 登錄界面的設(shè)計36-38
• 4.2.2 總體流程圖界面設(shè)計38-39
• 4.2.3 預處理界面設(shè)計39
• 4.2.4 反應池參數(shù)界面設(shè)計39-40
• 4.2.5 污泥處理界面設(shè)計40-41
• 4.2.6 報警界面的設(shè)計41-43
• 4.2.7 趨勢圖界面設(shè)計43-44
• 4.3 本章小結(jié)44-45
• 第5章 網(wǎng)絡通訊設(shè)計45-52
• 5.1 基于PLC的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)選型分析45
• 5.2 基于PLC的網(wǎng)絡通訊結(jié)構(gòu)的設(shè)計45-51
• 5.2.1 下位機與現(xiàn)場設(shè)備的通訊結(jié)構(gòu)設(shè)計46-50
• 5.2.2 下位機與上位機網(wǎng)絡通訊設(shè)計50-51
• 5.3 本章小結(jié)51-52
• 結(jié)論52-53
• 參考文獻53-56
• 附錄56-62
• 攻讀碩士期間所發(fā)表論文62-63
• 致謝63

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