水厂超滤膜短流程工艺中自控系统的设计与应用

论文摘要

随着饮用水水源污染的日益加剧,以及水质标准的不断提高,目前的常规工艺和臭氧、活性炭等工艺均无法保证饮用水的生物安全性,因此有必要对水厂采取更安全有效的净水工艺。作为第三代水处理技术的膜法饮用水处理技术可以使饮用水的生物安全性从相对安全走到绝对安全。国外的净水厂工艺己进入大规模应用膜的阶段,而我国较大规模的膜净水厂目前还刚刚起步,因此建设较大规模的示范性的膜法饮用水处理工程将具有建设性的意义。而膜处理工艺作为一种较复杂的生产过程,如何构建一套可靠、易于使用和推广的自动控制系统,就成了膜工程长期稳定运行的有力保证。针对目前膜处理系统中存在的界面不够友好,系统开放性差,维护困难,可移植性差,投资高等缺点,作者应用目前流行的PLC+PC技术设计了新的控制系统,该系统将自动化技术、计算机技术、通讯技术等融为一体,具有成本低、可靠性高、操作简单、便于维护等优点。论文针对芦泾水厂提标改造工程,进行了自来水厂超滤膜短流程工艺自控系统的整体方案设计和系统实现。对系统相关的水厂现状、膜分离技术、控制系统作了详细的调研、分析和论证,最终确定了系统具体的硬件配置以及软件应该具备的功能,选用了德国西门子公司的S7-300系列PLC、美国Wonderware公司的Intouch人机界面软件等。设计完成后,按照模块化的编程思想对上、下位机进行了软件编程,构建了超滤膜提标改造工程的控制系统。本项目控制系统设计完成后,经过近3个月的安装调试,并经过半年左右时间的运行,系统界面友好、运行稳定,各项参数指标均达到设计的要求,得到用户的一致好评,取得了显著的经济效益和社会效益。课题的主要成果有：对水厂超滤膜技术自动控制系统的需求进行了分析；同时提出了基于PLC和PC的控制系统设计方案,能够以较低的成本实现系统的实时监控和数据传送功能等。超滤膜短流程工艺适用于老水厂改造和新建水厂,具有占地面积小、出水水质好等特点。本次超滤膜短流程工艺自控系统的成功应用,也为该工艺在其它水厂的推广提供了一定的参考作用,同时对其他行业自控系统的开发也有一定的借鉴意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 我国饮用水现状
• 1.1.2 应对新水质标准的解决方法
• 1.1.3 膜技术相关控制系统的现状及发展趋势
• 1.2 课题研究的目的和意义
• 1.3 课题的主要研究内容
• 第二章 超滤膜短流程工艺介绍
• 2.1 膜处理技术简介
• 2.1.1 膜的基本原理及分类
• 2.1.2 超滤膜技术概述
• 2.1.3 膜技术在水处理中的应用
• 2.2 超滤膜短流程净水工艺介绍
• 2.2.1 芦泾水厂概况
• 2.2.2 中试情况介绍
• 2.2.3 提标改造方案介绍
• 2.3 芦泾水厂超滤膜提标改造工程自控系统功能需求
• 2.4 自控系统方案论证
• 2.4.1 系统结构方案论证
• 2.4.2 通讯接口的选择
• 2.4.3 系统方案确定
• 第三章 PLC系统设计
• 3.1 PLC的选型
• 3.1.1 PLC的发展简介
• 3.1.2 PLC的国内外发展状况
• 3.1.3 主流PLC的比较
• 3.2 PLC控制对象统计
• 3.3 控制系统模块配置
• 3.4 触摸屏的选择
• 3.5 柜体设计及图纸示例
• 3.6 PLC系统软件功能设计
• 3.7 PLC控制系统软件开发简介
• 3.7.1 STEP7简介
• 3.7.2 系统控制软件设计的基本步骤
• 3.7.3 组态硬件
• 3.7.4 软件编制
• 3.8 操作员终端的设计与应用
• 第四章 计算机监控系统设计
• 4.1 组态软件的选型
• 4.1.1 组态软件的发展简介
• 4.1.2 组态软件的比较
• 4.1.3 组态软件的选择
• 4.2 监控系统的功能设计
• 4.2.1 图形功能
• 4.2.2 故障报警功能
• 4.2.3 安全操作
• 4.2.4 数据管理
• 4.3 监控系统的开发简介
• 第五章 控制系统其它部分设计与应用
• 5.1 现场在线仪表检测系统设计
• 5.1.1 仪表系统的设计概述
• 5.1.2 仪表系统选型说明
• 5.1.3 仪表系统施工注意点
• 5.2 自控防雷系统设计
• 5.2.1 防雷系统的设计概述
• 5.2.2 防雷系统的设计
• 5.2.3 防雷系统施工注意点
• 第六章 芦泾水厂改造工程调试、运行与结果分析
• 6.1 工厂测试
• 6.2 现场安装及调试
• 6.3 系统运行结果
• 6.4 系统投资分析
• 第七章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 部分控制柜图纸
• 附录B 部分PLC代码