信息与控制工程学院
毕业设计（论文）开题报告
论文题目： 基于PLC的污水处理监控系统设计
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专业班级： 自动化1322 学 号： **********
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2015 年 4 月 1 日
填写说明：
1．题目的背景和意义
对题目的出处，背景和意义进行说明论述，不少于300字。
2．题目研究现状概述
通过调研和查阅文献，对题目所涉及的技术、理论和研究成果进行说明论述，不少于1000字。
3．题目要完成的主要内容和预期目标
对题目要完成的主要内容进行说明，并说明达到的预期目标，
不少于300字
4．进度计划
从设计开始的教学周起，依据任务书的进度安排进行细化并以周为单位给出主要工作和完成的任务。
5． 参考文献
对“2.题目研究现状概述”项引用的资料、论文或著作按照引用顺序列出参考文献（格式同论文《参考文献》）。不少于10篇（其中近3年的文献占1/3以上），
注：相应栏不够时自动加页。
排版要求：正文，宋体，小四，行距固定值20磅
要求学生在毕业设计（论文）开始后的第2周末完成《开题报告》，并交到指导教师评阅（交电子稿和双面打印稿）。
| 1．题目的背景和意义 |
| 目前，环境问题成为了制约世界各国可持续发展的重要因素之一。水环境的污染问题，不仅严重影响着人们的健康，还加速了水资源的短缺。众所周知，中国水资源严重缺乏，是世界13个缺水国家之一，与发达国家相比，中国污水处理的效率还很低，主要表现为城市生活污水处理效率低。城市生活污水处理在发达国家已经成为了一个比较稳定的市场，而在中国则迫切需要加快污水处理的发展进程。因此，如何有效的进行水资源的循环再利用成为社会的一个重要问题。污水处理系统对于全面建设小康社会的中国而言就更重要了。 我国正处在经济高速发展的时期,城镇化的步伐加快，城市污水排放量增大,在这种背景下，合理地开发适合城市综合污水处理的技术和工艺,不仅能缓解城市水资源短缺的现状,同时维护生态环境,将对人类社会和经济具有深远的历史意义及现实意义。随着淡水资源的日益短缺和需水量的不断增加,许多缺水城市和地区无新的水源可开发利用,污水的回收和再用已成为解决水资源短缺的有效措施之一。 因此，不断加大我国污水处理的效率和力度，对改善环境质量和人民生存环境，促进社会的可持续发展具有重要的意义。而PLC控制器以其技术成熟、通用性好、可靠性高、安装灵活、扩展方便、性能价格比高等一系列优点,在工业控制中得到了越来越广泛的应用。由此，做一个基于PLC的污水处理监控系统的设计，将科学理论与实际问题结合起来去解决问题，具有很深的现实意义。 |
| 2．题目研究现状概述 |
| 我国在20世纪30年代才开始污水处理的事业，比外国晚了很长一段时间。虽然事业起步晚，但改革开放后的20年来还是取得了较快的发展。可是随着城市化速度的加快，我国城市的数量与规模也快速地增加与扩张，与之相配套的城市污水处理基础设施出现了严重不足的情况。根据国家“十二五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划，预期到2015年中国全国设市城市的污水处理率将达到85%，较2010年末的77.5%增加7.5个百分点；对应的新增污水处理能力约为4569万立方米/日，届时全国污水处理能力将达到20805万立方米/日。就投资的角度而言“十二五”期间，全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划投资近4300亿元，实质上投资增速呈现下滑的趋势，我们认为这是由于全国主要城市污水处理率已然接近80%，本身增长空间并不大，加之我国当前城市用水普及率已接近100%且全社会用水量在节约的号召下反而呈现下滑趋势，所以水处理行业并不具备较高的自然增长率。根据住房城乡建设部通报，截至2013年3月底，全国设市城市、县累计建成城镇污水处理厂3451座，污水处理能力约1.45亿立方米/日，较2012年年底新增污水处理厂111座，新增处理能力约300万立方米/日。全国建有污水处理厂的设市城市达到9个，约占城市总数的98.8%；累计建成污水处理厂1981座，形成污水处理能力1.19亿立方米/日，较2012年年底增加了200万立方米/日。全国已有1313个县城建有污水处理厂，约占县城总数的81%；累计建成污水处理厂1470座，形成污水处理能力2518万立方米/日，较2012年年底增加了97万立方米/日。目前，内蒙古自治区阿尔山市等8个城市尚未建成城镇污水处理厂。 国外对污水的处理主要是通过建造污水处理厂，城市污水处理厂向大型化发展是国外当前的趋势，实践证明建造污水处理厂是解决水污染的一条有效途径。美国平均每1万人拥有一座污水处理厂；瑞典和法国每5000人有一座污水处理厂；英国和德国每7000~80000人拥有一座污水处理厂。国外城市都在为污水处理普及率达到100%而努力，将推广低能耗高性能的污水处理工艺技术，提高水处理排放的标准，完善污水处理的有关，多功能的污水处理技术更为流行。从提高处理性能，简化工艺，节省基建投资和运行费用的角度，国外非常重视开发和应用污水处理新工艺，诸如深井曝气法，氧气曝气法，投料活性污泥法以及生物转盘法等。虽然近几年国家对污水处理投资有所增加,但与国外相比还差距甚远,远远不能满足需要。据有关资料统计:发达国家包括美国、德国、日本、法国、英国等国家用于排水设施与污水处理方面的投资约占国民经济总产值的0.53%～0.88%。而我国在20世纪90年代用于排水设施与污水处理方面方面的投资仅占国民经济总产值的0.02%～0.03%。 总的来说，我国的污水处理还处于发展阶段，而且存在着许多的制约因素，面临重重障碍。所以我国应通过宏观调整投资结构,加大对城市排水和城市污水处理设施的投入。 |
| 3．题目要完成的主要内容和预期目标 |
| 本课题主要设计的内容是污水处理工艺及污水处理系统的组成和PLC控制系统设计,主要由以下内容组成： （1）介绍了污水处理的基本内容，包括工业污水处理的发展现状以及污水处理的工艺流程； （2）介绍了PLC的基本结构和工作原理，并对工业污水处理控制系统进行设计分析； （3）具体分析设计工业污水处理的硬件系统； （4）具体分析设计工业污水处理的软件系统； 本课题采用的处理工艺为：自动化程度比较高，工艺比较简单的SBR法。SBR是按流入、反应、沉淀、排水这四个程序，依次在同一个SBR池内周期性运行的。污水从格栅除污机进来，当水位达到一定的容积以后，关闭水泵，打开空气阀门、鼓风机，同时池内开始搅拌（曝气等）。经过一段时间以后，完成反应阶段，空气阀门和鼓风机关闭，同时搅拌机与污泥泵也停止运行，开始进入沉淀阶段。经过沉淀后，上层清液由滗水器排出，而下层污泥由剩余污泥泵排出，这样就完成了整个的污水处理过程。按生产工艺要求，采用PLC可编程控制器实现连锁集中控制。整个过程当中，PLC需要对水泵、鼓风机、污泥泵、空气阀门等典籍与闸阀进行启动、停止的控制。 预期目标：污水处理系统工艺流程选择合适，PLC选型合适，PLC硬件软件经仿真均能正常工作，经过处理系统能将污水处理为可再利用水。当设备处于自动工作方式下，相关设备按PLC程序工作，实现污水处理法的流入、反应、沉淀、排放的自动化。在污水处理中采用PLC控制系统改造，以提高了自动控制的可靠性,减轻工人的劳动强度，提高污水处理厂的运行效率和运行效益,实现污水厂生产管理的科学性。
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| 4．进度计划(此部分不用写，参照此模板即可) |
| 第一阶段：文献综述，撰写开题报告 （第4周~第5周） 第二阶段：设计（研究）方案的工作 （第6周~第7周） 第三阶段：详细设计（研究） （第8周~第12周） 第四阶段：方案实现（实验、仿真、实际实现）（第13周~第14周） 第五阶段：撰写论文 （第15周~第16周） |
| 5．参考文献 |
| [1]訾贵昌，孙文志.电气控制与可编程控制技术[M].北京：煤炭工业出版社，2006.12 [2]张振国，方承远.工厂电气与PLC控制技术[M].北京：机械工业出版社，2013.7 [3]常晓玲.电气控制系统与可编程控制器 [M].北京：机械工业出版社，2004. 1. [4]孙振强，王晖，孙玉峰.可编程控制原理及应用教程 [M].北京：清华大学出版社，2005.2. [5]唐宇毅.电厂含油工业污水处理的PLC控制系统设计[D].广州：广东工业大学出版社，2005. [6]廖常初.PLC编程及应用 [M].北京：机械工业出版社，2005.2. [7]张培山，钟昆.基于PLC的工业污水处理厂自控系统的实现[J].控制系统,2006,5（1）：82-83. [8]何献忠.工业工业污水处理的PLC控制应用[J].湖南冶金职业技术学院学报，2004，43（4）：86-87. [9]张燕宾.SPWM变频调速应用技术（第3版）[M].北京：机械工业出版社,2006.153. [10]陶权，吴尚庆.变频器应用技术 [M].广州：华南理工大学出版社.2009.1. |
| 指导教师意见：
指导教师签字： 年 月 日 |
