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1、西安航空技术高等专科学校课题：关于在西安恒圭建筑安装有限公司技术员岗位的实习报告 系别：机械工程系 专业：机械制造与自动化 班级：机制1247 姓名：陈长星目录一、实习目的及内容3二、公司介绍及岗位情况3三、工艺流程3四、实习体会11五、参考文献11一、实习目的及内容本次实习时间2012年3月5日，地点西安恒圭建筑安装有限公司。在厂技术人员介绍下，我们一行10多名学徒深入了解和记录了污水处理工艺过程中的各个环节，并实地参观和认识了相关设备、器件等等硬件配套，以及位于中控室的软件组态、监控系统。这些实践活动，对于在校大专学生是非常难得和宝贵的，有了这些紧跟实际的知识储备，才能让我们自动化专业学生
2、走得更好、更远！二、公司介绍以及岗位情况西安恒圭建筑安装有限公司是一家销售安装和技术服务为一体的高新环保企业。公司以科技创新为先导，全心致力于人类水质改造，提供各种规格纯水设备、海水苦咸水淡化设备、EDI装置、手动及全自动离子交换设备、过滤净化设备、叠片式过滤器、软水设备、成套加药、消毒杀菌装置及生活、石油、化工污水处理工程等。 公司技术力量雄厚，配套设施完善，售后服务及时。提供从水处理工程设计到设备安装调试与终生售后一条龙服务，先后为国内石油行业及其他领域提供千套水处理装置。公司以西安各高校为科技依托，集水处理行业专家，融现代企业管理理念，打造了一支水处理市场的精英团队。在实习期间，作为后备
3、技术员深入了解和记录了污水处理工艺过程中的各个环节，并实地参观和认识了相关设备、器件等等硬件配套，以及位于中控室的软件组态、监控系统。三、工艺过程1、工艺流程图 污水处理厂的工艺流程描述如下：通过进水管道引进所辖范围内的城市污水，经过粗格栅、细格栅，进行初步的物理除污，在沉砂池旋流中将砂子沉淀下来，并通过卡车输出。然后，将污水送入生物反应池，经过缺氧、厌氧、好氧三重生物反应，除去污水中大量的N、P等元素，其中，会由脱水过程将污泥输出。最后，被处理过的水经过沉淀池排到盘龙江以及中水回收站。如1图所示，粗格栅细格栅沉砂池生物反应池沉淀池中水回用、盘龙江鼓风机房浓缩池脱水机污泥外溢进水 管道 在线监
4、测（流量、COD、PH值） 2、相关图片 图3进水泵 图4 现场检测设备 图5生物反应池 图6生物反应池 图7 脱水机3、改良的A2/O工艺昆明第五污水处理厂采用改良的A2/O工艺，改良的A2/O工艺综合了A2/O工艺和改良UCT的优点，有着良好的生物脱氮除磷效果，脱氮能力高于A2/O 工艺。改良A2/O 工艺处理流程简图，如图9所示： 图8 改良A2/O 工艺处理流程简图改良A2/O工艺工艺原理是针对高效生物脱氮除磷，工艺运行可靠，运行管理方便，抗冲击负荷能力强，运行稳定。4、PLC介绍PLC是应用面很广、发展非常迅速的工业自动化装置，在工厂自动化(FA)和计算机集成制造系统(CIMS)内占
5、重要地位。今天的PLC功能，远不仅是替代传统的继电器逻辑。在实习过程中，我看到了多处工艺利用到了可编程控制器PLC（其中，以西门子产品为主），如鼓风机房、进水泵控制，等等。 图9 西门子PLC控制柜系统的硬件组PLC在现代工业控制领域中早己得到了广泛的应用。以PLC的控制功能而言，PLC 具有严谨、方便、易编程、易安装、可靠性高等优点。它通用性强，适应面广,特别在数字量输入输出等逻辑控制领域有无可比拟的优点。PLC具有丰富的逻辑控制指令和高级应用指令，它提供高质量的硬件、高水平的系统软件平台和易学易编程的应用软件平台。另外，PLC即有自身的网络体系又有开放I/0及通讯接口，很容易组建网络并实现
6、远程访问。污水处理主要是顺序逻辑控制，这正是PLC控制的优势所在。在众多的PLC生产厂家中，西门子公司的S7300系列产品以其较高的性价比成为众多用户的首选。S7300是模块化的小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用。模块化、无排风扇结构，各种单独的模块之间可进行广泛的组合以用于扩展。接口模块（IM）用于多机架配置时连接主机架（CR）和扩展机架（ER），S7300通过分布式的主机架（CR）和二个扩展机架（ER）可以操作多达24个模块。中央处理单元（CPU）集成有PROFIBUSDP和MPI通讯接口，多点接口（MPI）用于同时连接编程器、PC机和人机界面等。信号模块（SM）用于数字量和模拟量的
7、输入输出。在设计当中，根据设备的情况和厂方用户的要求，对主控制器PLC的硬件配置如下图。在这个配置中， CPU模块采用3152DP，数字量输入（DI）采用SM321模块，数字量输出（DO） 采用 SM322模块，模拟量输入（AI） 采用 SM331模块，模拟量输出（AO） 采用 SM332模块。在现场实际中，数字量输入输出（DI/DO），模拟量输入输出（AI/AO）都有部分冗余，以备系统临时扩充需要。由ET200M模块组成的远程从站可就近放置在现场，利用 SIEMENS公司工业现场总线PROFIBUS-DP完成主从通讯。通过设置从站的方法可把地理位置相对分散的设备的控制信号，用一根现场总线送到
8、PLC主站，这样不但可节约大量的电缆，同时系统的可靠性也有了很大的提高。在本系统中，PLC主站共下设2个 ET200M远程从站。从站1放置在鼓风机房，实现对鼓风机房的数据采集和控制。从站2放置在污泥泵房，实现对污泥泵房的数据采集和控制。上位机监控系统使用一台工程师站和一台操作员站。两台工业计算机分别采用SIEMENS公司CP5611网卡通过PROFIBUS-S7数据通讯网络完成计算机与PLC主站之间的数据通讯。操作员站的画面组态软件选用SIEMENS公司的WINCC完成用户二次软件的开发。图10 系统硬件示意图5、控制系统的功能实现根据对现场污水处理工艺的了解和操作人员的具体要求和建议 ，以及
9、以往系统的开发经验，可把系统的控制功能实现分为上位机实现和下位机实现。下面将依次分别介绍。5.1 下位机PLC控制系统的功能实现： 手动操作。 PLC远程手动遥控操作。 全自动操作三种方式。前两种方式一般只在设备调试或维修时使用，系统主要以全自动操作方式为主。在这种方式下，各类泵、风机等设备的开、停，各种工况的切换都由可编程控制器按照预先编制的程序自动生成，不需要操作人员干预。每种工况的运行时间及各种测量参数均可以在线或离线调整，每台设备和每种工况的运行情况也都可以由PLC系统进行监视。现场的泵类、风机、搅拌器等信号通过PLC的控制转化也在上位机上显示。这样，既能对设备开关量，如各类泵、风机、
10、搅拌器等的开停进行控制，又能对现场的模拟量：好氧池内的溶解氧、消化池的泥温等进行调节，使全厂的工艺、设备运行得到全面的控制。5.2上位机监控系统的功能实现： 提供工艺过程参数检测流程图，模拟量显示图，模拟量棒图，趋势图等动态画面显示各主要设备运行时间参数和控制回路参数设置画面。据此操作人员或工艺员可对整个工艺和设备有一个详细和形象的了解。 系统主要参数和报警信号登录。登录数据可供工艺人员和控制系统设计人员参考，以分析设备运行情况，进一步改进控制方案，提高系统的运行效率。并对故障设备及超越仪表设定值闪烁报警，提醒操作人员采取相应措施，确保了生产安全同时给出可能的故障原因和解决办法。 可通过键盘（
11、或鼠标）直接控制现场设备，如启动或停止各类泵、风机、阀、搅拌器、刮泥桥等。 进入和退出系统的口令保护，以免非工作人员进入系统或随意中断运行中的系统。6、系统软件设计用户的软件设计质量的好坏直接关系到系统的控制质量和人员设备的安全，所以开发一套功能完善、可靠性高的软件尤显重要。 根据系统的实际情况，用户的软件设计同样分为上位机软件设计和下位机软件设计，下面将分别给予介绍。6.1 下位机程序设计PLC主站的用户程序是在基于SIEMENS公司的SIMATIC STEP7 V5.1软件平台上完成硬件组态、地址和站址的分配以及用户程序的设计开发的，在主程序（OBI）中将各种控制功能和各站点间的通讯数据分
12、别编写在不同的子程序（功能块FB、DB FC）中。在本系统中，根据所控制设备的实际情况，可把整个污水处理流程分为若干个分流程，每个分流程对应一个功能（FC）或功能块（FB）,例如粗隔栅控制（FC1），细隔栅控制（FC3），好氧沉砂池控制（FC4），生化反应池控制（FB1）等。另外还有一些中间转换控制模块，例如从温度传感器上通过PLC的模拟量输入模块中得到的数据必须通过量程转换才能变成实际的温度值，通过编写单独的模块FC8，完成从 WORD到实数的转换。考虑到传感器测到的温度可能由于干扰信号在极短的时间内出现阶跃，为避免干扰，采用在10秒内采集5个温度，平均这5个温度，从而有效的避免了干扰。重点
13、介绍一下好氧池的控制。 好氧池是全厂的核心构筑物，污水在池中通过微生物的净化作用达到去除有机物的目的。因微生物为好氧菌，如供氧量过少会造成细菌大量死亡，不利于微生物的生长，会直接影响处理效果。但供氧量过大，不仅使能耗增高，增大运行费用，而且会形成小而重的易沉淀絮体作用使水质恶化。因此控制水中的含氧量是污水处理过程控制中关键的任务之一。根据工艺要求，该厂设有6台鼓风机用于向好氧池供氧，其中有1台变频风机。我们在好氧池的不同地点设有6块溶解氧测试仪（即DO仪）测量池中的含氧量。好氧池的控制思路是通过计算机给这些DO仪设置一个测量范围，当进水量达到平衡，池中悬浮物浓度合乎标准时，一旦水中含氧突破这个
14、范围，PLC就会收到现场溶解氧仪反馈回的报警信号。PLC便根据现场测量值来调节鼓风量。鼓风机的开启台数由PLC根据溶解氧的平均值来控制，PLC每隔10 min判断一次好氧池内的溶解氧值，溶解氧低于设定下限时调频风机增加 10%。若调频风机己达最大值，则增开一台普通分风机，溶解氧高于设定上限时调频风机减少10%，若调频风机己达最小值，则关闭一台普通风机.图11 好氧池控制流程图6.2 上位机程序设计上位机的编程平台采用SIEMENS公司的SIMATIC WINCC5.1。在工程师站安装WINCC-RC用于开发，操作员站安装WINCC-RT用于运行， WINCC运行于 Windows NT V4.
15、0操作系统平台之上，以增加系统运行安全和稳定性。WINCC通过读取下位机的DB块，在上位机显示对应的状况，如显示实际温度、水泵的开闭状态等。另外可以把上位机的操作命令传到下位机的DB块中，来实现对下位机的在线操作。在本系统中，通过共享数据块DB1把下位机的工作状态传到上位机，通过共享数据块DB2把上位机的命令传到下位机。PLC的应用特点： 可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至
16、数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统将极高的可靠性。 配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了各种规模的系列化产品，可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。多种多样的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容
17、易。 易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人从事工业控制打开了方便之门。 系统的设计，工作量小，维护方便，容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时日常维护也变得容易起来，更重要的是使同一设备经过改变程序而改变生产过程成为可能。这特别适合多品种、小批量的生产场合。然而，尽管有如上所述的可靠性较高，抗干扰能力较强，但当生产环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或安装使用不
18、当，就可能造成程序错误或运算错误，从而产生误输入并引起误输出，这将会造成设备的失控和误动作，从而不能保证PLC的正常运行，要提高PLC控制系统可靠性，一方面要求PLC生产厂家提高设备的抗干扰能力；另一方面，要求设计、安装和使用维护中引起高度重视，多方配合才能完善解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能。四 实习体会 此次实习虽然时间短，过程简单，但在技术人员和指导老师的精心指导下，我学到了许多关于生产工艺、自动控制技术、工厂管理等方面的知识；虽然以参观为主，没有动手实践的机会，但是，有了这些被应用于实际的理论知识，再加上在校学习的书本知识，我相信，我会对自动化知识有一个更全面的认识和理解！实习期间
19、，拓展了自己的知识面，学习了很多学校以外的知识，甚至在学校难以学到的东西。在实习的那段时间里，我体会到了从工作中再拾起书本的困难性。每天较早就要上班工作，晚上较晚下班回去，深感疲惫，很难有精力能再静下心来看书。这更让人珍惜学校的时光。此次实习，我学会了运用所学知识解决处理简单问题的方法与技巧，学会了与人相处沟通的有效方法途径。积累了处理相关人际问题的经验方法。同时我体会到了社会工作的艰苦性，通过实习，让我在社会中磨练了下自己，也锻炼了意志力，提升了自己的实践技能。积累了社会工作的简单经验，为以后工作也打下了一点基础。实践是大学生活的第二课堂，是知识常新和发展的源泉，是检验真理的试金石，也是大学
20、生锻炼成才的有效途径。一个人的知识和能力只有在实践中才能发挥作用，才能得到丰富、完善和发展。大学生成长，就要勤于实践，将所学的理论知识与实践相结合在一起，在实践中继续学习，不断总结，逐步完善，有所创新，并在实践中提高自己由知识、能力、智慧等因素融合成的综合素质和能力，为自己事业的成功打下良好的基础。五 参考文献 1 SIEMENS公司. SIMATIC S7-300 M7-300可编程序控制器模板规范参考手册，2001.10 2SIEMENS公司. STEP-7-V5.1编程使用手册.2001.10 3 谢克明, 夏路易主编. 可编程控制器原理与程序设计. 北京：电子工业出版社，20024 齐蓉主编. 最新可编程控制器教程. 西安：西北工业大学出版社，2000.9
