1. 研究目的与意义
在许多生产过程中，ph控制都是十分重要的。ph值能影响到化学反应的方向和速度，还是许多产品的质量指标。ph值控制的好坏，与原料消耗和产品的产量、质量都有极其密切的关系。
国内多数中小化工企业的ph调节大都为人工调节，ph值的控制精度低，药剂浪费严重，往往会造成一些经济损失。
目前，国内外已有很多对ph值控制的研究，但工业上应用的ph值控制技术及方案都是从其他领域照搬过来的，真正针对ph值调节而开发的自动控制系统很少见。鉴于这种现状，需要研究出一套结构简单、控制效果优秀又能够在线监控测量的自动化控制设备。
2. 课题关键问题和重难点
本系统设计以ph值测量值以及开关量作为测量参数，将检测装置所得的检测值输入plc，当测量值以及开关量变化时，与事先设定的安全指标进行比较，通过用plc显示控制数值和控制相应开关的状态，从而控制ph自动控制加液机的运行。
本课题的关键点是实现控制ph自动控制加液机的连续运行以及发出相应的安全动作，包括如下几个方面：
1、对plc的总体认识；2、对编程软件的掌握；3、对现场工艺流程的了解和分解；4、画出控制部分的电气图纸；5、根据电气图纸，设计对ph自动控制加液机的各工艺流程的plc控制程序流程图；6、完成plc显示系统的控制程序调试工作。
3. 国内外研究现状（文献综述）
basibuyuk 等研究了净水厂含铁污泥作为混凝剂处理含植物油废水。研究结果表明，单独使用含铁污泥作为混凝剂，在 p h 值 = 6、污泥用量为1 100 mg / l 时，含铁污泥对于炼油厂工业废水中油脂、cod 和总悬浮物都有非常好的去除效率; 当1 000 mg / l 污泥用量与 12． 5 mg / l 氯化铁联合使用时，对油脂、cod 和总悬浮物的去除率可分别达到99% 、83% 和 99% ，这说明含铁污泥与氯化铝有相同的处理效果，并且在与氯化铁联用时效果会增强。guan 等［12］进行了净水厂含铝污泥去除污水中颗粒污染物的研究，结果表明，在污水一级处理中添加含铝污泥可以提高污水中悬浮物和 cod 的去除率，原因是污泥中的氢氧化铝沉淀物在化学混凝过程去除了污水中 48 ～ 200 mmol 尺寸的细小微粒，最佳污泥用量约为 18 ～ 20 mg /l; 增加搅拌速度或者减小污泥絮体尺寸可以增强悬浮物和 cod 的去除效果，在颗粒污染物去除过程中没有涉及电荷中和作用，污水和含铝污泥表面都存在负电荷，主要是絮凝体捕获作用和物理吸附相结合。xu 等［13］研究了从净水厂含铝污泥中回收铝盐的最有效方法和最佳操作条件，并将回收后的铝盐用在化学强化一级处理中。研究结果显示，污泥中铝盐的最高回收率可达到84． 5% ，在化学强化一级处理中对浊度、uv254和cod 的去除率分别为 96% 、46% 和 53% 。这表明回收后的铝盐能够应用在化学强化一级处理中，处理效率与新鲜混凝剂相似，虽然在回收的铝盐中包含了许多其他物质，但是对污水处理效果几乎没有影响。moghaddam 等［14］利用净水厂含铁污泥作为混凝剂去除水溶液中 aＲ199 染料，采用响应曲面法优化混凝过程中 p h 值、混凝剂用量和染料初始浓度等反应条件，研究结果表明，在污泥用量最大时，p h 值小有利于染料的去除，最优反应条件是 p h 值= 3． 5、污泥用量为 236． 68 mg / l，染料浓度为 65． 91mg / l; 去除机理是含铁污泥中的氢氧化铁可以中和或者捕获染料分子表面的负电荷。siriprapha 等［15］研究了给水厂污泥作为混凝剂处理表面活性剂废水。研究结果表明，净水厂污泥作为辅助絮凝剂与明矾联合处理废水的效果高于单独使用明矾过程，其中 cod 去除率超过 80% ，远超过单独使用明矾处理的效果。[1]
plc 是一种可编程的存储器 ，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。 plc 及其有关设备都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。 其本质是一种工业控制专用的计算机，跟普通计算机一样包含电源、中央处理器（cpu）、存储器、输入输出模块、其它功能模块。plc 的工作过程主要分为 3 个阶段 ，分别为输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段。 每一个执行周期都需要经过这 3 个过程，cpu 不断重复着 3 个过程。 在输入采样阶段，plc 通过扫描方式不断采集输入数据和输入指令， 并将这些指令储存于 i/o 映像区域内，用以程序执行阶段使用，若输入信号是脉冲信号，则其宽度应该大于一个扫描周期。 在程序执行阶段，plc 依据自上而下的顺序依次读取用户写入的程序，然后通过 cpu 对由触点构成的控制线路进行逻辑运算， 再依据逻辑运算的结果不断刷新 ram 中的存储状态。在输出刷新阶段，cpu 按照 i/o 映象区内对应的状态和数据刷新所有输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外部设备。 此时，plc 完成一个控制过程。[2]
自动控制阶段主要采用计算机和可编程逻辑器件,辅以人工调节,进行自动投药控制。自动投药控制,先后改进使用了多种控制方式,但还没有一种固定的模式,不同的投药控制方法各有优缺点,还没有哪一种方法可以彻底取代其他方法。国内研究加药系统自动控制始于年代后期,进入年代特别是近几年在加药系统自动控制方面进行研究的科研院所及企业越来越多,但国内最初研究的加药自动控制的控制原理多为简单的调节控制直流电机,在实际应用中,由于被控对象的延迟时间长,干扰因素多,故控制系统的稳定性及自我调节能力差,易产生超调或振铃现象,控制效果不理想。近年来,已将交流变频技术运用到火电厂加药系统控制中,在此基础上,研究人员针对加药系统自身的特点,提出了不少新的控制策略,如将改进控制,以及新型智能控制用于加药控制系统中,解决了一些电厂的实际问题,取得了较满意的调节效果。[3]
4. 研究方案
本方案以净水厂处理工艺流程为例。
首先需要了解国内净水厂的工艺流程。了解具体的ph值范围，确定ph值为何值时产品质量最佳、最节约成本；为何值时符合安全规范范围内，目的是建立多重报警。
其次画出设备工艺流程图，思考如何运用plc优化工艺流程。实现自动化控制。如：
5. 工作计划
第1-2周：确认毕业论文题目，根据选题进行材料收集,同时进行相关文献的检索，
熟悉实验室环境、安全规范，在指导老师的指导下学习各种实验设备的使用，在旁学习导师做实验以便后期自己动手操作实验。
第3-4周：完成开题报告和文献翻译，并制定相应的实验和设计路线，继续通过实验学习plc相关知识；
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