论文总字数：20476字

摘 要

中国是一个缺水国家, 同时，生活污水和工业废水的无节制排放又带来了严峻的水污染问题。而利用膜生物反应器等设备用于污水处理及回用是开发利用水资源的有效措施。

本次毕业设计主要采用西门子s7-200系列PLC,STEP 7 Micro/win V4.0编程软件和MCGS组态软件，把膜生物反应器(MBR)工艺应用于小型污水处理系统中。重点阐述了系统工艺流程设计，硬件构成及软件程序的设计思路，具有自动/手动两种工作模式。根据定时程序或手动控制确定反冲洗启动时间，抽吸泵、中水泵自动定时间歇运行，并整合了超声波清洗，臭氧消毒技术，曝气冲洗及污泥排除技术，实现了污水的高效处理。指出了PLC设计的关键是达到预期的控制功能和要求，MCGS设计的关键是能够实现对现场运行状况的在线监控，从而实现了对小型污水处理系统的自动化控制。

关键词：膜生物反应器 PLC 自动化控制

Abstract

China is a water shortage country, at the same time, domestic sewage and industrial wastewater discharged from the uncontrolled emissions have brought serious water pollution problems. The use of membrane bioreactor and other equipment for wastewater treatment and reuse is an effective measure for the development and utilization of water resources.

This graduation design mainly uses the SIEMENS S7-200 series PLC, STEP 7 V4.0 Micro/win programming software and MCGS configuration software, the membrane biological reactor (MBR) technology applies in the small sewage treatment system. It focuses on the design of process flow, hardware and software program. It has two working modes of automatic / manual operation. According to program timing or manual control determining backwashing start-up time, suction pump, the pump automatic intermittent operation, and integration of the ultrasonic cleaning, ozone aeration washing sludge and elimination technique, realize the efficient handling of sewage. It is pointed out that the PLC design is a key to achieving the expected control function and requirement, the MCGS design, the key is to realize on-line monitoring the operation status of the field, so as to realize the automatic control system of small sewage treatment.

Key words: membrane bioreactor; PLC; automatic control

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章绪论 1

1.1选题的背景意义 1

1.2 国内外发展现状 2

1.2.1国外发展现状 2

1.2.2国内发展现状 2

1.3课题研究内容 3

第二章膜生物反应器控制系统设计所使用的工具 4

2.1实验介绍 4

2.2工具介绍及选型 4

2.2.1西门子PLC200介绍 4

2.2.2CPU型号选型。 6

2.2.3扩展模块选型 6

2.2.4 STEP7-Micro/WIN V4.0编程软件介绍 7

2.2.5 MCGS组态介绍 8

第三章 膜生物反应器的工艺流程及实验设计 10

3.1膜生物反应器（MBR）工艺简介 10

3.1.1 MBR的含义及原理 10

3.1.2MBR反应池分类及选型 10

3.1.3曝气系统要求 10

3.1.4后处理装置 10

3.1.5传感器选型 11

3.2工艺流程介绍 11

3.3实验设计 12

3.3.1工艺流程设计 12

3.3.2控制系统硬件分析及组成 13

3.4控制系统逻辑设计 13

第四章 膜生物反应器控制系统硬件连接图 16

4.1电气原理图 16

4.1.1电机主电路路图 16

4.1.2.电机控制电路图 17

4.1.3流量温度监测仪表 18

4.1.4 PLC扩展模块连线图 18

4.2PLC连线图 19

4.2.1 I/O点分配 19

4.2.2 PLC I/O口连线图 19

第五章膜生物反应器控制系统软件设计 20

5.1控制主程序（编程） 20

5.2温度流量采样程序 25

5.3采集的数据取平均程序 26

5.4MCGS工艺流程组态过程 29

5.4.1工艺流程组态主界面绘制 29

5.4.2组态和PLC建立连接 32

5.5MCGS温度采集组态过程 33

5.5.1温度采集组态主界面绘制 33

5.5.2设备窗口定义 35

第六章 实验结果调试 37

6.1 工艺流程的PLC模拟和组态运行展示 37

6.1.1PLC模拟和运行组态界面情况 37

6.1.2 PLC接线图 44

6.2温度采集结果展示 45

6.2.1 PLC200和温度采样设备接线图 45

6.6.2温度采样结果 46

第七章 结语 47

7.1结论 47

7.2不足、改进和展望 47

7.2.1设计中的不足和改进 47

7.2.2 膜生物反应器未来展望 47

参考文献 49

致谢 51

第一章绪论

1.1选题的背景意义

随着人类科技进步,城市群不断扩大，工厂如雨后春笋大量产生，生活污水和工业废水的无节制排放带来了严峻的水污染问题，并导致全球的水资源短缺。

我国目前科技飞快进步，人口不断增长，城市化和工业化持续深化,给本来就稀缺的水资源带来沉重负担，因此，我们对开发利用水资源采取一些较为有效的措施十分重要，类似于污水的处理及其回收利用。污水的回收利用就是将城市中的污水、工业中的污水通过膜生物反应器这些设备处理、净化过后一些水可用于有利于美化环境的地方，比如在绿化城市的时候可以利用这些经过处理后的水，在冲洗城市街道的时候也可以用这些水，在补充观赏水体的时候也能用到。另一些经过膜生物反应器深度处理过的污水还可以用于对水质要求比较高的场合。当今时代，每天都会有很多的城市污水和工业污水产生,污水水源就近可得，也不需要去很远的地方运输，对于污水处理而言就可以实现就近处理污水，充分利用水资源，还可以节省大量的运输资金。同时这些污水被我们就近处理，也可以防止污水被我们从很远的地方运输回来过程中，由于路途较远而造成污水的渗漏从而导致污染地下水源。污水的回收利用已经被世界上许很多缺水的地区广泛地采用了,人们认为污水的回收利用是21世纪中对污水的处理最实用的技术。

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