1. 研究目的与意义

污水处理厂是现在国家发展绿色环保产业的重要内容之一，该项目位于浙江某市，功能上属于对原有污水处理流程提标升级扩建，对前面初步处理过的污水进行深化处理，日处理量12万吨，属于大规模的污水处理厂。整个厂采用自动化技术，实现所有工艺流程的全自动控制。整个自控系统设计包括PLC系统、监控组态系统两大部分。设计范围从提水池开始，到排水系统结束。主要的工艺过程是按照污水流经过程，顺序按照流量以及酸碱度加入酸液、碱液和三种辅助药剂并通过曝气、搅拌、催化等过程实现污水的氧化还原反应。计划实现整个系统的控制室远程监控和设备自动运行调整功能，满足污水处理的工艺要求。控制器采用的是西门子的S7-400，双机热备工作方式。上位机组态软件分别采用国外和国产的组态软件进行设计，国外产品为西门子winCC，国产产品为组态王。两组同学可以经常沟通比较两款软件的优缺点和设计心得。整个设计项目的工作内容包括1、工艺流程分析2、现场设备了解3、控制点统计分析4、PLC选型5、线缆选型计算6、PLC控制柜设计7、检测仪表、变频器、软启动器选型8、PLC接线图设计9、编程10、组态11、仿真调试。由于项目规模较大，控制点数开关量大约500点、模拟量大约300点。所以对项目工作进行分解，分为8个子课题。其中，组态部分4个题目，采用两种不同的组态软件分别进行设计，分别对应整个工艺流程的两段。PLC部分4个题目，主要针对四大部分的设备进行控制。本课题要求采用西门子S7-400系统进行全厂自控系统设计，任务范围为Fenton处理塔。要求1：对本任务范围内的工艺流程分析后，进行控制相关设备选型，包括变频器、软启动、电磁阀、流量计、PH计、液位计等。2：进行I/O统计3：完成PLC模块选型，该系统要求为冗余配置，热备工作方式。4：完成任务范围内的PLC控制柜设计、控制电缆选型、长度统计。5：完成控制范围内的程序编制6：编制调试内容说明书，进行仿真测试。

2. 课题关键问题和重难点

根据被控对象的功能和工艺要求，明确系统必须要做的工作和因此必备的条件。进行plc应用系统的功能分析，即通过分析系统功能，提出plc控制系统的结构形式，控制信号的种类、数量，系统的规模、布局。最后根据系统分析的结果，具体的确定plc的机型和系统的具体配置。plc控制系统设计可以按以下步骤进行

1．熟悉被控对象，制定控制方案分析被控对象的工艺过程及工作特点，了解被控对象机、电、液之间的配合，确定被控对象对plc控制系统的控制要求。

2．确定i／o设备根据系统的控制要求，确定用户所需的输入(如按钮、行程开关、选择开关等)和输出设备(如接触器、电磁阀、信号指示灯等)由此确定plc的i／o点数。

3. 国内外研究现状（文献综述）

【1】s7-300plc在污水厂控制系统中的应用[j].陶勇.《自动化应用》,2012(11):18-19

【2】基于s7-300plc的污水处理控制系统设计[j].戴羽，杨云飞，任振华，张楹，高敏.《常熟理工学院学报》,2012(4):91-94

【3】s7-300/400plc应用技术第3版[m].廖常初.机械工业出版社.2012-1-1.isbn：9787111367390

4. 研究方案

结合实际进水水质及出水水质要求校核污水处理厂现有运行情况，采取具有针对性的措施，确保达到目的。设计工艺力求先进可靠、运行稳定、经济合理、高效节能、操作管理方便，确保出水稳定达标。设计过程中应最大利用现有设施的处理能力，节省污水处理厂设计投资。深度处理设施平面布置应与现有工程协调，形成一有机整体。力求工艺流程顺畅，经济、合理的利用土地。在便于施工、便于安装、维护的前提下，使各处理构筑物尽量集中，节约使用土地。使厂区环境和周围环境协调一致。贯彻实施循环经济、以人为本、节约资源、节能减排的设计理念。妥善处理和处置污水处理过程中的沉沙和污泥，避免造成二次污染。选用技术先进、质量可靠、维护管理方便并有广泛选择余地的设备，工艺过程自动化控制程度高，方便运行过程的调度与控制，降低劳动强度。采用现代化技术手段，实现自动化控制和管理，做到技术可靠、经济合理。厂区建筑风格力求统一，简介明快、美观大方，并与厂区周围景观相协调。

采用西门子S7-400系统进行全厂自控系统设计，任务范围为Fenton处理塔。要求1：对本任务范围内的工艺流程分析后，进行控制相关设备选型，包括变频器、软启动、电磁阀、流量计、PH计、液位计等。2：进行 I/O统计 3：完成PLC模块选型，该系统要求为冗余配置，热备工作方式。4：完成任务范围内的PLC控制柜设计、控制电缆选型、长度统计。5：完成控制范围内的程序编制 6：编制调试内容说明书，进行仿真测试

5. 工作计划

第1周了解课题，拟写任务书并查找相关资料

第2周撰写开题报告、翻译外文文献

第3-6周控制工艺分析、io分配统计、完成图纸的绘制