基于HMI和PLC的工业污水处理控制系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

水是一种宝贵且有限的资源，人类的生存离不开水。我国是一个干旱缺水严重的国家。我国的淡水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源的6%，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，名列世界第四位。但是，我国的人均水资源量只有2300立方米，仅为世界平均水平的1/4，是全球人均水资源最贫乏的国家之一。然而，中国又是世界上用水量最多的国家。仅2002年，全国淡水取用量达到5497亿立方米，大约占世界年取用量的13%，是美国1995年淡水供应量4700亿立方米的约1.2倍。随着科技和经济的发展，大量工业污水的排放，水污染问题日趋严重，水源水质急剧下降，水资源的供需矛盾也日渐突显出来，导致目前可直接利用的水资源越来越少。工业污水作为水污染的重要组成部分，种类繁多，成分复杂，对地球环境和人类生活有极大危害，是解决水污染问题的关键。

然而我国目前的污水处理能力尚跟不上工厂经济发展，管网、污泥处理等配套设施建设严重滞后。我国的污水处理率与发达国家相比，还存在着明显的差距，据有关资料显示，美国平均每1万人就拥有1座污水处理厂，英国与德国则每7000~8000人就拥有1座污水处理厂，而中国平均每150万人才拥有1座污水处理厂。且处理设施的负荷率低，从而导致污水处理能力较低。换而言之，我国大多数污水处理控制系统自动化水平不高、安全性低、管理不当，效率普遍低于世界标准。污水处理行业是一个朝阳产业，发展前景十分广阔。中国污水处理行业由此迎来高速发展期，因此对于污水处理控制系统的研究，是一个迫在眉睫的课题，也是一个十分重要的研究方向。

本设计来自实际工业生产，是为了对工业生产中的污水进行有效处理，建立高效的自动控制系统、优化和稳定运行效果，降低经济成本，具有重要意义。随着计算机控制技术的发展，西门子的hmi和plc控制器因为成熟的技术、可靠性、通用性、抗干扰能力强、易维护、高性价比等优势是当下首选。通过博图v15可以以scl和梯形图编写plc控制软件来实现污水处理系统的硬件和软件设计。plc是以嵌入式cpu为核心，加上输入、输出等模块。plc的程序设计大多采用类似于继电器控制线路的梯形语言。这样我们可以很方便的根据污水处理的各个功能，来编写出程序语言。同时博图v15自带上位机的hmi设计和硬件选型，从而实现污水处理各个功能，完成控制系统所需要达到的设计要求。

2. 研究内容和预期目标

一、研究内容

本设计的研究内容包括硬件选型和场景设计，根据现阶段常见高效的污水处理方案进行规划；设计并完善plc应用程序、控制系统、自检系统和上位机hmi界面等。

本设计是基于西门子s7-1514plc来控制污水的检验，处理，复查，系统包含硬件选型排版和软件开发设计，根据自动化程度高的sbr序列间歇式活性污泥法，选择各式传感器，电机和伺服，完成整体设计。

3. 研究的方法与步骤

（1） 研究方法

1）文献研究。首先要对污水及其处理方法有所了解和掌握，通过查阅一定论文和社会资料，理解污水处理方法sbr的具体过程和西门子plc的实际硬件和软件规则，并掌握对西门子博图软件的应用

2）研究项目分析。在确定研究方向后。建立项目框架，根据要实现的功能，选择硬件控制器采用西门子s7-1214c dc/dc/dcplc，上位机选择西门子精简系列ktp700的12寸屏幕。再根据硬件和需要的功能，完成上位机的绘制和软件梯形图的编写。

4. 参考文献

[1]张思远,李建莉,曾楠.对plc自动控制系统在污水处理中的运用初探[j].现代盐化工,2020,47(02):53-54.

[2] 张荣学. 基于plc的工业污水处理系统设计[j].科技经济导刊,2018,26(05):34.

[3] 章平让.城市污水处理集散控制系统的设计与实现[d]. 华南理工大学,2012

5. 计划与进度安排