[VIP专享]开题报告模板(空)

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1、电气信息工程学院毕业设计（论文）开题报告课题名称:基于 PLC 的污水处理项目控制应用及程序设计专业：电气工程及其自动化姓名：徐天驰班级学号：09-02-22指导教师：孙铁军二一三年三 月 二十一 日一、选题的意义世界上任何国家的经济发展，都会推进社会进步、促进工农业生产能力，使人民的生活得到进一步改善，尤其在工业革命之后，各国经济飞速发展，全球大量的不可再生资源（例如石油）被利用。如果这些污水无净化排出必定会给周围环境造成很大的污染，而且我国是一个严重缺水的国家，已经被联合国列为世界上13 个缺水国家之一。目前我国约 300 个城市缺水，其中严重缺水城市有50 个，据中国经济信息网分析统计，

2、全国按目前正常需要，年缺水总量约为300 亿400 亿立方米，因缺水造成的经济损失达2300 亿元，超过洪涝灾害。水资源的匮乏和水资源的污染已经严重的影响了人民的日常生活，严重的影响了全国的经济建设和发展。特别是我国北方城市，如北京、天津、沈阳等城市水资源更为短缺。在这种情况下，油田的污水更加不能随便外排，而是要净化之后合理利用。我国污水处理的电耗为0.365kWh/m3、日本为 0.304kWh/m3、美国为 0.243kWh/m3，因此建设符合我国具体情况的污水厂自动控制系统对降低污水处理成本、改善环境、建立可持续发展社会、保持我国经济高速发展具有重要意义。国外发展情况 ：国外一些发达国家

3、，如美国、日本、西欧等国，由于这些国家经济发达，并较早的实现了工业现代化。环境问题特别是水资源污染的严重性也较早的体现出来，对污水的处理更先进一些，同时也得到了这些国家政府的重视，投入了大量的人力、物力进行油田污水处理的研究。这些国家在研究水处理新理论和工艺的同时，也重视污水处理自控系统的研究。先后投资研究高效型、智能型、集约型污水处理设备和自动化控制仪表。一些发达国家经过几十年的努力，污水处理率已经达到80%90%，成功地解决了来自于工业的点源污染问题。同时一些国家开始重视污水的回用，如以色列的污水回用率达到了 90%。 由于控制技术、网络通信技术以及现场总线技术的飞速发展，国外的污水厂很早

4、就实现了网络控制，如 DCS、FCS系统。同时国外较早的 SCADA技术引入到了给排水工程当中，并取得了良好的经济效益与社会效益。国外同时注重水处理中 PLC的开发，相继研制出了一些智能、稳定、小巧的控制单元，如 AB公司的 SLC系列、 Siemens 的 S7 系列、Schneider 的 TSX Quantum系列。同时国外也很重视在线仪表的研制，如德国 E+H公司，美国的哈希公司相继研制了溶解氧DO（DissolvedOxygen）、化学需氧量 COD（Chemical Oxygen Demand）分析仪。国外污水处理自控系统主要存在以下特点：(1) 采用集散控制系统 DCS和现场控制

5、系统 FCS。按照厂区的自身情况和工艺段来划分若干个控制站，站与站之间可以平级关系也可以是上下级关系，站与站之间一般独立运行。设立中控室，中控室友操作员站和工程师站，负责全厂的数据管理与记录、报表等工作。(2) 大量采用在线监测的水质分析仪表对全厂的水质进行实时监测，并有上位机记录下来，提高了测量精度。(3) 生产过程中不同程度上采用了智能控制，可以根据水质和水源的变化自动的调整相应的控制方式。(4) 大量采用遥测、遥控设备，并开始有效地利用社会信息资源，如电话网络、移动电话网络、国际互联网、气象信息等。3 我国目前污水处理水平我国污水处理产业发展进步较晚，建国以来到改革开放前，我国污水处理的

6、需求主要是以工业和国防尖端使用为主。改革开放后，国民经济的快速发展，人民生活水平的显著提高，拉动了污水处理的需求。进入上世纪九十年代后，我国污水处理产业进入快速发展期，污水处理需求的增速远高于全球水平。我国 80 年代以前建设的城市污水处理厂大部分采用普通曝气法活性污泥处理工艺，由于该工艺主要以去除 BOD5 和 SS 为主要目标，对氮磷的去除率非常低。为了适应水环境及排放要求，一些污水处理厂正在进行改造，增加或强化脱氮和除磷功能。AB 法污水处理工艺于80 年代初开始在我国应用于工程实践。由于其具有抗冲击负荷能力强、对PH 值变化和有毒物质具有明显缓冲作用的特点，故主要应用于污水浓度高、水质

7、量变化较大，特别是工业污水所占比例较高的城市污水处理厂。目前氧化沟工艺是我国采用较多的污水处理工艺之一。应用较多的有奥贝尔氧化沟工艺，由我国自行设计、全套设备国产化，已有成功实例。 DE 型氧化沟和三沟式氧化沟在中高浓度的中小型城市污水处理中也有应用。采用卡罗塞尔氧化沟工艺的城市污水处理厂大部分为外贷项目。多种类型的 SBR 工艺在我国均有应用，如属第二代 SBR 工艺的 ICEAS 工艺，属第三代的 CAST 工艺、 UNI-TANK 工艺等。随着我国对水环境质量要求的提高，使得新建城市污水处理厂必须考虑氮磷的去除问题，由此开发了改良A/A/O 工艺和回流污泥反硝化生物除磷工艺，并已开始在实

8、际工程中应用。如泰安污水处理厂、青岛李村河污水处理厂、天津北仓污水处理厂、北京清河污水处理厂等。目前我国新建及在建的污水处理厂所采用的工艺中，各种类型的活性污泥法仍为主流，占90% 以上，其余则为一级处理、强化一级处理、生物膜法及与其他处理工艺相结合的自然生态净化法等污水处理工艺技术。从总体上看，我国污水处理正在经历由规模小、水平低、品种单一、严重不能满足需求到具有相当规模和水平、品种质量显著提高和初步满足国民经济发展要求的深刻转变，污水处理需求将逐步实现自给。二、本课题研究的关键问题及解决的思路WinCCflexible，德国西门子（ SIEMENS）公司工业全集成自动化（TIA）的子产品，

9、是一款面向机器的自动化概念的HMI软件。 WinCCflexible用于组态用户界面以操作和监视机器与设备，提供了对面向解决方案概念的组态任务的支持。通用的应用程序，适合所有工业领域的解决方案；多语言支持，全球通用；可以集成到所有自动化解决方案内；内置所有操作和管理功能，可简单、有效地进行组态；可基于Web持续延展，采用开放性标准，集成简便；集成的Historian系统作为 IT和商务集成的平台；可用选件和附加件进行扩展；“全集成自动化 ”的组成部分，适用于所有工业和技术领域的解决方案。WinCC集生产自动化和过程自动化于一体，实现了相互之间的整合，这在大量应用和各种工业领域的应用实例中业已证

10、明，包括：汽车工业、化工和制药行业、印刷行业、能源供应和分配、贸易和服务行业、塑料和橡胶行业、机械和设备成套工程、金属加工业、食品、饮料和烟草行业、造纸和纸品加工、钢铁行业、运输行业、水处理和污水净化。上位机是指：人可以直接发出操控命令的计算机，一般是PC，屏幕上显示各种信号变化。2主要研究内容（ 1）系统方案的确定PLC 控制系统的设计步骤开始控制要求分析结束确定输入输出设备撰写论文选择合适的PLC模拟调试I/O 点数分配PLC 程序设计组态设计图 1 设计步骤示意图（2）污水处理过程图 2 系统工艺流程图图 3 污水处理自动控制系统图 4 环保类油田污水处理设备图 5 油田含油污水处理设备

11、三系统软件的设计程序设计根据系统的控制要求，以满足控制要求为主线，编写各控制功能的程序，完善系统的指定功能。1、初始化程序。在PLC上电后，要做一些初始化操作，为启动做准备，避免系统发生误动作。主要内容是对某些数据区、计数器等进行清零，对某些继电器进行置为或复位等等。2、保护和连锁程序。保护和连锁是程序中不可缺少的部分，可以避免由于非法操作引起的控制混乱。3、程序模拟调试。模拟产生现场实际状态，为程序运行提供条件。图六 改进的油田污水处理系统四、完成本课题的工作进度计划序号设计（论文）各阶段名称日期备注1撰写开题报告第 13周确定可行性方案，系统学习和研2究所用到理论知识第45周3逻辑量控制程

12、序设计第6周4模拟量 PID 控制程序设计第7周5模拟量控制程序设计第89周6PLC与人机界面通讯程序设计第10周7现场总线控制系统设计第11周8理论总结，撰写论文第 1213 周9准备论文答辩第14周五预计研究过程中可能遇到的困难和问题，以及解决的措施多方查找资料深入学习研究各个重要部分的原理及操作，通过相应软件及实体选件进行模拟实验 去完成目标功能。掌握PLC通信网络的各种连接方式及使用方法，了解相关通信协议。（ 1）有目的、有计划、有系统地搜集相关资料，对调查搜集到的大量资料进行分析、综合、比较、归纳。从而进行性价高、性能合理的配置选择。（ 2）PLC选型及控制系统的确定。（ 3）在已有

13、条件下进行相关功能性试验，验证系统是否满足预期。六主要参考文献主要参考文献： 1谭浩强 .C程序设计 M. 北京 : 清华大学出版社 , 2009.2. 2廖常初 .S7-300/400PLC应用技术 M. 北京 : 机械工业出版社 ,2008.1. 3 弭洪涛 . 可编程序控制器 ( PLC) 原理及应用 M. 北京 : 中国水利水电出社, 2007.2. 4 廖常初 .PLC编程及应用 M. 北京 : 机械工业出版社 , 2008.2.5 陈东升 ,韩东宁 ,王洪臣 .小城镇污水处理采用 SBR 工艺的控制系统 .中国给水排水 .2006,14(4):76-776 何献忠 .工业污水处理的 PLC 控制应用 .机电产品开发与创新 .2004,17(1):77-787 吴凛云 ,叶献方 .基于 PLC 的 SBR 法污水处理控制仪 .石油仪器 . 2002,16(5):13-148 商敏儿 ,杜树新 .活性污泥法处理过程自动化控制的研究现状 .环境污染治理技术与设备 .2002,3(1):83-879 仝卫卫 ,王少辉 ,郝建新 .SBR 工艺控制问题的 PLC 程序编制方法 . 郑州轻工业学院学报 .2008,23(5):111-114七、指导教师审阅意见指导教师 (签字)：年月日八、指导小组意见指导小组组长 (签字)：系 (签章)年月日