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曹文毕业设计分析方案

工学学士学位论文

啤酒污水处理控制系统的设计

专业名称电气工程及其自动化

学生姓名曹文

指导老师曹卫

扬州大学

2009年6月

摘要

随着社会进步，经济发展，生活水平的不断提高，人类对污水处理的要求越来越高。

我国的污水处理水平与国外相比还比较落后，因此，研究基于计算机控制技术的污水处理控制系统具有重要的现实意义。

本文介绍了啤酒污水处理的国内外现状及工艺流程，提出了一套基于组态王6.52及OMRONPLC的啤酒污水处理控制系统的设计方案，根据啤酒污水处理工艺特点和控制要求，对控制系统上、下位机的软件程序进行了设计和调试，实现了上、下位机之间的通信及系统的监控。

系统性能稳定、可靠性高、控制效果较好，有一定的推广应用价值。

关键词：

啤酒污水处理；组态王；PLC

ABSTRACT

Withthesocietyprogressing，theeconomicdevelopment，andtheimprovementoflivingstandard，demandsofhumantothesewagetreatmentareincreasing.ThelevelofsewagetreatmentinChinaandabroadarestillratherbackwardincomparison，andthereforethestudyofcomputer-basedcontroltechnologytocontrolthesewagetreatmentsystemhasimportantpracticalsignificance.

Thisessayintroducesthecurrentstudyingsituationofthebrewerywastewatertreatmentautomationcontrolsystem，andthemainprocessflowofthebrewerywastewatertreatmentintheworld，theessayalsoputforwardacontrolsystemforsewagetreatmentdesignwhichbasedonasetofKingview6.52andOMRONPLC.Accordingtothenationalconditionsandthebrewerywastewatertreatmentfactoryreality，designanddebugthesoftwareprogramsofthePCandtheunder-bitmachineofthecontrolsystem，ithasalsorealizednotonlythesystemmonitoringbutalsothedatacommunicationbetweenthePCandtheunder-bitmachine.Thecontrolsystemhasstableperformance，highreliabilityandbettercontrol，anditalsopromotetheuseofacertainvalue.

Keywords：

Brewerywastewatertreatment；KingView；PLC

目录

第一章绪论1

一、课题背景1

二、国内外现状1

<一）国内的啤酒污水处理现状1

<二）国外的啤酒污水处理现状3

三、本课题的工作任务4

第二章啤酒污水处理控制系统的总体设计5

一、啤酒污水处理工艺流程5

二、各子系统的构成及功能6

<一）调节池处理子系统6

<二）初沉池处理子系统7

<三）曝气池处理子系统8

<四）清水池处理子系统9

<五）污泥脱水间处理子系统9

三、控制方案的确定10

第三章基于PLC的下位机软硬件设计11

一、可编程序控制器简介11

<一）可编程序控制器的发展11

<二）可编程序控制器的特点11

<三）可编程控制器的主要功能12

<四）可编程序控制器的结构与原理13

<五）可编程控制器的编程语言14

<六）可编程序控制器应用系统设计方法14

二、本系统基于PLC的整体设计15

<一）工艺要求15

<二）PLC控制系统结构图16

<三）PLC的选择16

<四）PLC端口分配表17

<五）工艺流程分析18

<六）程序设计19

<七）程序调试21

第四章基于组态王的上位机软硬件设计22

一、组态王软件介绍22

<一）组态王软件简介22

<二）组态王软件的硬件环境22

<三）组态王开发管理软件的组成23

<四）组态王软件的开发系统26

<五）组态王的变量定义和管理26

<六）I/O设备管理27

<七）报警和事件系统27

二、本系统基于组态王的综合自动化设计28

<一）组态王软件系统中控制台的设计29

<二）组态王与外部设备的连接32

<三）基于组态王的人机界面设计32

<四）基于组态王的命令语言设计33

第五章全文总结34

一、主要研究成果结论34

二、展望34

致谢35

参考文献36

第一章绪论

一、课题背景

啤酒作为一种引入饮料，在我国已有一百多年的生产历史。

随着人们生活水平提高和饮用习惯的改变，近年来我国的啤酒生产得到了迅速发展，啤酒产量大幅增加，目前我国已经成为世界五大啤酒生产国之一。

随着啤酒产量的增加，污水的排放量也相应的增大了，没有经过处理的污水长期直接排入天然水域或农田，会造成严重的环境污染，破坏农业生态，危及人类健康。

啤酒厂的污水处理与其它的工业污水处理相比有其特殊性，啤酒废水主要来源于啤酒生产过程中的麦芽制作、酿造和灌装等多道工序，富含多糖类、蔗糖、葡萄糖、果胶、矿物盐、纤维素等，是一种高浓度有机废水，特点是有机质多、无毒性、无放射成分，只有部分洗瓶水含碱。

尽管如此，一切啤酒污水对受纳水体，特别对流量小的河流都有很强烈的污染。

酿酒污水也不应直接排入市政下水道，因为污水腐解酸化会侵蚀包括混凝土在内的多种材料的下水管道。

综合以上情况，对啤酒污水处理工艺的研究具有极大的意义。

二、国内外现状

（一）国内的啤酒污水处理现状

由于啤酒废水为有机废水，且可生化性好，所以生化法是啤酒废水处理的首选方法。

少物料损失。

<５）加强管理

环境管理，要分解到生产过程中的每个环节与生产管理紧密结合起来。

消除跑、冒、滴、漏，安装配备监测仪表，加强计量监督。

<６）啤酒副产品的综合利用

回收啤酒副产品进行综合利用，既可降低末端处理的难度，又可获得良好的经济效益和环境效益。

啤酒酵母是高浓度有机废液，通过回收啤酒酵母、酒糟、废酒花、蛋白凝固物等可以减少啤酒废水污染负荷50%左右，从而使啤酒污水治理的基建投资减少约40%。

回收啤酒酵母和酒糟有良好的经济效益。

啤酒酵母是高浓度有机污染物，但又是有益的资源，它含蛋白质约50%，并含有丰富的B族维生素，国外将啤酒酵母开发用于食品、医药、饲料。

它是高蛋白饲料添加剂，可代替鱼粉。

国内只有少数啤酒厂回收酵母作饲料出售。

这也是目前国内在啤酒污水处理方面最落后于国外的一项技术。

三、本课题的工作任务

本课题的任务是开发啤酒污水处理控制系统，重点是系统的硬件设计、软件设计和调试工作，设计合理的监控界面，上位机开发采用组态王，下位机开发采用PLC，主要研究内容如下：

<１）啤酒污水处理控制系统的工艺要求及总体设计

<２）系统控制策略和控制方案的确定

<３）PLC硬件系统的设计

<４）PLC软件控制程序的设计

<５）系统人机界面的组态和系统通讯及安装调试

第二章啤酒污水处理控制系统的总体设计

一、啤酒污水处理工艺流程

近年来在啤酒污水处理的工艺中，比较流行的污水处理工艺有很多种，如氧化塘法、活性污泥法、生物滤池法和厌氧和好氧综合处理法，各种工艺都有其各自的特点。

因此，任何一个污水处理厂的工艺选择应根据污水量、污水水质和环境容量，在考虑经济条件和管理水平的前提下，选用安全可靠、技术先进、节能、运行费用低、投资省、占地少、操作管理方便的成熟工艺。

啤酒污水按有机物含量可分为两类：

表4-1初沉池分控制台

<1）清洗废水：

如漂洗酵母水、洗瓶水、生产装置清洗水等，这类废水受到不同程度的普通污染。

<2）含渣废水：

如麦糟液、冷热凝固物、剩余酵母等，这类废水含有大量有机悬浮性固体。

根据以上两类废水的特点，本课题所设计的污水处理系统在治理过程中要达到两方面的要求：

图4-7初沉池分控制台

<3）曝气池分控制台

如图4-8所示，此分控制台上也包括了主控制台上的四个控制按钮，功能也一样，另有三个切换按钮，亦可分别切换至各自的控制台。

图4-8曝气池分控制台

相应函数的，从而实现了运行方式判别、闭锁自动复归等功能。

第五章总结与展望

一、主要研究成果结论

本课题开发的啤酒污水处理控制系统已经能够运行实施，并能够满足基本的功能要求：

<１）在下位机控制方式方面：

采用先进的PLC程控系统进行控制。

<２）在上位机监控方式方面：

采用组态王工控软件开发监控系统进行实时监控。

系统包括对设备运行的现场状况监控和控制室控制。

<３）在软件界面方面：

由于采用了在工业控制中应用广泛的组态王，系统界面具有十分直观的特性，对系统进行管理和维护十分方便。

二、展望

本文中啤酒污水处理控制系统采用的是世界上较典型的处理工艺，且自动化程度较高，但是控制手段大都是采用常规控制，随着规模的不断扩大，工艺控制要求的不断提高，其常规控制将越来越不适应。

同时，由于时间比较仓卒，本论文也存在一些问题有待进一步研究：

<１）进一步完善系统整体的性能，提高系统控制精度、可靠性及更加全面的附加功能。

改进啤酒污水处理管理方法，更新啤酒污水处理管理工具，提高管理工作效率，为实现啤酒污水处理现代化创造条件。

<２）在计算机的高速、小型、大容量、低成本所提供的良好物质条件下，一系列新型控制策略应运而生，如智能控制、神经网络控制、模糊控制、自适应控制、等，但是运用在实践中且成功应用在污水处理工业上并取得良好的应用效果的还不多，因此啤酒污水处理控制系统也要根据硬件的发展更新换代，努力跟上时代的脚步。

致谢

本论文是在扬州大学导师曹卫老师悉心和热情指导下完成的。

从论文的选题、构思、理论研究以及软件编制的整个过程中，曹老师都给予了详细的指导和帮助。

他渊博的知

最后，对评阅本论文的各位专家学者表达我最诚挚的谢意！

参考文献

[1]张学，徐中清，可编程控制器在控制中的应用，电工技术杂志，1999

[2]张万忠，刘明芹，电器与PLC控制技术，化学化工出版社，2003

[21]张泽荣，可编程序控制器原理及应用，北京:

清华大学出版社，2004.8

[22]李海，孙瑞征，陈振选，城市污水处理技术及工程实例，北京化学工业出版社，2002

[23]国家环境保护总局科技标准司，城市污水处理及污染防治技术指南，北京：

中国环境科学出版社，2001