水厂制水工艺自动控制系统设计与实现

发布时间：2017-10-28 12:12

  本文关键词：水厂制水工艺自动控制系统设计与实现

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【摘要】：给水设施作为城市基础设施的一个重要环节,是保障城市可持续发展的生命线。近年来随着中部崛起伟大战略的大力实施,河南的经济已取得了突飞猛进的发展。但是经济发展背后却是水资源的大肆污染,尤其是饮用水源。为改善水质,提高供水效率,必须对城市供水系统实施自动化控制。作为缺水大省,这一举措无疑对节约水资源,减少污染具有一定意义。本文选题来源于实习单位河南省鹤壁市水务集团给水节能项目,通过对该集团现有的供水系统自动化程度进行改善,以达到高度智能化的目的,同时为豫北地区的供水系统提供参考和依据。为此,文中做了大量工作,主要表现在下面三个方面。1.本文对实习单位鹤壁市第四水厂的供水控制系统进行了自动化需求方面的分析,为了达到自动化控制的效果,本文对加药控制系统、加氯控制系统、滤池控制系统以及变频控制系统进行了详细的设计。设计的要求就是使供水过程中的含氯量和浊度达到行业标准,并在恒压的情况下实现稳定供水。2.本文主要运用PLC技术实现该水厂的自动控制。该水厂自控系统选用S7-300型号PLC为主站,分布式I/O为从站。文中对滤池自动控制做了详尽的分析讨论,最终采用V型滤池,实现了恒水位过滤、滤格自动反冲洗等重要控制。论文对二级泵站水泵机组的变频恒压控制流程进行分析,制定了变频恒压供水控制流程图。为了使出厂水压恒定,文中采用了调速节能控制的原理。本文对加氯控制系统做了详细控制流程编写,并利用STEP 7软件对相应的控制流程图进行编程。之后我们把程序导入PLC中,并在安装现场对程序进行了调试。3.为解决水厂通信方面的问题,本文运用了现场总线技术。论文对现场总线通信网络进行全面探讨和阐述,介绍了现场总线概念、网络结构、通信模型等。根据水厂的实际应用需要,本文提出了基于PROFIBUS现场总线的通信方案。按照该水厂各个工艺流程实际的通信要求,文中设计出了水厂现场总线网络配置图。根据网络配置图,完成硬件组态,最后通过配置完成的地址进行程序编写。该论文所设计的自动控制系统已初步被应用到制水环节中。在整个自控过程中,该系统运行稳定,出错率低。它不仅满足了设计的要求,达到了预期的效果,同时实现了制水过程自动化,节约劳动力。当然,这一过程也大大改善了居民的饮用水水质,并为自来水公司带来了经济效益。
【关键词】：水厂 自动控制 PLC 现场总线 PROFIBUS
【学位授予单位】：西北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU991.6;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-12
• 1.1 研究课题的目的与意义9
• 1.2 自来水工艺的发展及自动控制技术在水厂应用现状9-10
• 1.3 论文章节安排10-11
• 1.4 项目背景11
• 1.5 本章小结11-12
• 第2章 制水工艺设备的组成及制水过程12-18
• 2.1 工程背景12
• 2.2 净水厂工艺处理系统构筑物组成12-16
• 2.2.1 取水泵房（一级泵房）13
• 2.2.2 平流式沉淀池、V型滤池及反冲洗泵房（净水间）13-14
• 2.2.3 加氯加药间14-15
• 2.2.4 出水泵房（二级泵站）15-16
• 2.3 净水工艺处理各个流程处理原理16-17
• 2.4 本章小结17-18
• 第3章 水厂主要控制系统设计18-23
• 3.1 加药加氯控制系统18-20
• 3.1.1 加药控制系统18-19
• 3.1.2 加氯控制系统19-20
• 3.2 滤池控制系统20-21
• 3.3 变频供水控制系统21-22
• 3.4 本章小结22-23
• 第4章 PLC控制技术在净水控制中的应用23-37
• 4.1 水厂自控系统的选型与配置23-25
• 4.1.1 自控系统主控平台比较24-25
• 4.1.2 自动供水控制系统的要求，，组成及功能25
• 4.2 自动控制系统的设计与分析25-28
• 4.2.1 系统概况25-26
• 4.2.2 可编程控制器（PLC）的选型26-28
• 4.3 水厂综合化自动化监控系统硬件平台配置28-34
• 4.3.1 硬件平台配置28-30
• 4.3.3 PLC控制系统流程图30-34
• 4.4 水厂综合自动化监控系统的软件设计34-36
• 4.4.1 软件应用介绍34-35
• 4.4.2 典型控制程序的编制35-36
• 4.5 本章小结36-37
• 第5章 水厂网络通信技术-——总线技术的设计与应用37-49
• 5.1 现场总线技术概念和特性37-41
• 5.1.1 PROFIBUS通信模型37-39
• 5.1.2 PROFIBUS令牌访问控制方式39
• 5.1.3 PROFIBUS通信方式和通信组成39-41
• 5.2 净水厂PROFIBUS网络配置41-45
• 5.3 鹤壁市第四水厂（淇滨水厂）中控室监控系统运行结果分析45-48
• 5.4 本章小结48-49
• 第6章 总结与展望49-50
• 6.1 论文工作总结49
• 6.2 存在问题和研究展望49-50
• 参考文献50-52
• 附录A 工程设计中具体的I/O数量统计表52-56
• 攻读学位期间的研究成果56-57
• 致谢57

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本文编号：1108175