城市污水处理自动控制系统的研究

【摘要】： 随着污水处理工艺的发展，污水处理自动化的要求也越来越高。从近几年环境治理来看，我国的环保理论、工艺研究和应用与国外差距不大，差距比较大的是环保单元设备和自动控制系统。 本文通过对城市污水处理的研究，开发了城市污水DCS控制系统。该系统主要由上位计算机、PLC控制系统和现场智能监控仪表等组成，实现污水处理分布控制，集中管理。 上位计算机主要实现远程监测和管理功能，具体包括：工艺流程动态显示、实时数据获得及显示、历史数据存储与打印、故障报警等功能；PLC控制系统主要完成工艺流程控制以及协调现场各智能仪表之间的逻辑关系，将现场各设备的运行状态通过通讯网络传输到上位计算机，并接收上位计算机的控制指令；现场各智能仪表单元负责各相关参数的监测和处理、控制，并将有关参数送往上位监控计算机进行处理、保存等。 本论文介绍了城市污水处理工艺、上位监控计算机的综合应用程序开发、城市污水处理自动控制系统PLC控制站的设计和采用工业以太网技术的污水处理通信网络。 污水处理中溶解氧(DO)浓度是至关重要的参数，因此本论文选用溶解氧浓度作为控制对象，对溶解氧控制作理论上的研究。由于溶解氧浓度控制具有较大惯性、纯滞后、具有一定不确定性的特点，难以建立精确的数学模型，提出了仿人智能预估控制策略，建议对污水处理厂自动控制进一步改进，使之向节能型发展。 文章最后，利用Matlab中的Simulink工具，对溶解氧仿人智能控制系统进行了仿真实验，仿真结果验证了该控制策略的鲁棒性和有效性，具有推广应用的价值。 【关键词】：污水处理 自动控制 监控 DO 仿人智能控制
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TP273
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-6
• 目录6-8
• 1 绪论8-12
• 1.1 课题的来源和背景8
• 1.2 城市污水处理和氧化沟工艺国内外发展现状8-9
• 1.3 污水处理控制系统国内外发展状况9
• 1.4 数学模型和控制策略介绍9-11
• 1.5 本课题的内容和任务11-12
• 2 城市污水处理工艺12-19
• 2.1 污水处理概述12-13
• 2.2 城市污水处理方法与系统13-15
• 2.2.1 污水处理工艺概述13-14
• 2.2.2 城市污水处理系统及工艺14-15
• 2.3 氧化沟工艺概述15-19
• 2.3.1 氧化沟类型15-16
• 2.3.2 氧化沟工艺的主要技术参数16-17
• 2.3.3 氧化沟工艺的特点17-19
• 3 城市污水处理控制系统设计19-46
• 3.1 控制系统方案设计19-22
• 3.1.1 DCS控制系统的组成20-22
• 3.2 监控系统设计22-26
• 3.2.1 污水处理监控系统主要功能和结构22-23
• 3.2.2 Kingview6.02在系统中的应用23-26
• 3.3 可编程序控制器(PLC)控制站的设计26-31
• 3.3.1 控制站的主要功能27-29
• 3.3.2 Schneider Quantum系列PLC的技术指标29
• 3.3.3 控制站的任务29-31
• 3.4 污水处理控制系统的组成31-42
• 3.4.1 进水系统32-34
• 3.4.2 除砂系统34-37
• 3.4.3 氧化沟控制系统37-39
• 3.4.4 沉淀池39-40
• 3.4.5 污泥脱水系统40-42
• 3.5 污水处理控制系统通信网络42-46
• 4 基于仿人智能控制的溶解氧控制系统的设计46-71
• 4.1 被控制量的确定及其特性分析46-48
• 4.2 溶解氧控制模型的建立48-51
• 4.2.1 曝气机转速控制环节48-49
• 4.2.2 曝气机曝气环节49
• 4.2.3 曝气传质过程和溶解氧(DO)检测环节49-51
• 4.3 溶解氧仿人智能控制算法的实现51-60
• 4.3.1 仿人智能控制基本原理51-52
• 4.3.2 仿人智能控制的基本思想52-55
• 4.3.3 仿人智能控制器的结构55
• 4.3.4 仿人智能控制器的设计55-58
• 4.3.5 具有预估器的溶解氧仿人智能控制系统的设计58-60
• 4.4 仿人智能控制算法仿真及结果分析60-70
• 4.5 小结70-71
• 5 结论71-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-77
• 附录1: 图索引77-79
• 附录2: 表索引79

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