云南矿山污水处理自动控制系统研究

【摘要】：污水处理过程是个多变量的复杂的控制过程,传统的污水处理厂的控制多以手动控制为主,加上常规的仪表控制,这种依靠人工经验的控制方式,出水质量不稳定,生产效率不高,能源利用率低。为了保证水处理的质量,降低污水处理的生产成本,必须采用先进的自动控制系统来控制污水的处理过程。本文矿山污水处理自动控制系统是以云南某矿山生活区污水处理站为背景,设计一个污水处理自动控制系统,污水的处理工艺是采用化学沉淀法和先进的CASS工艺,控制系统的结构采用工控机(IPC)+可编程逻辑控制器(PLC)的DCS控制模式,该结构功能完整,组态较为灵活,扩展性好。污水处理的pH和浓密池底流浓度的控制环节,采用PID控制算法,保证出水质量的稳定。控制系统的上位机监控软件采用WinCC7.0,下位机采用西门子S7-300 PLC,使用西门子STEP7编程设计下位机PLC的控制程序。本文首先在讨论分析污水处理的工艺方法基础上,描述了矿山生活区污水处理的工艺流程。接着详细介绍了S7-300 PLC和编程软件STEP7。结合工艺的基础上给出了总体控制方案,设计了系统的结构、硬件配置、编写控制程序和设计上位监控软件。调试控制系统,将系统投入实际运行。控制系统运行后,经该系统处理后的水质达到国家规定的排放标准,性能稳定,完全满足了设计要求。文章最后对污水处理自动控制系统的发展方向提出了一些展望。 【关键词】：污水处理 自动控制 PLC PID控制
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X751
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 文献综述11-16
• 1.1 课题背景11-12
• 1.2 国内外的自动控制系统发展现状12-14
• 1.2.1 国内发展现状12-13
• 1.2.2 国外发展现状13-14
• 1.3 污水处理自动控制的难点14-15
• 1.4 本论文研究内容15-16
• 第二章 污水处理工艺16-21
• 2.1 污水的成分16
• 2.2 污水处理工艺16-17
• 2.3 CASS工艺的特点17-18
• 2.4 出水消毒工艺18-19
• 2.5 本项目污水处理工艺19-21
• 第三章 西门子S7-300系列PLC21-32
• 3.1 PLC概述21-24
• 3.1.1 PLC的基本结构21-22
• 3.1.2 PLC的特点22
• 3.1.3 PLC的主要应用领域22-23
• 3.1.4 PLC产品23-24
• 3.2 PLC工作原理24-26
• 3.3 西门子S7300可编程控制器26-28
• 3.4 西门子S7-300PLC的编程软件简介28-32
• 3.4.1 PLC的软件部分28-29
• 3.4.2 西门子STEP7简介29-32
• 第四章 控制系统的硬件设计32-47
• 4.1 现代控制系统简介32
• 4.2 控制系统结构32-34
• 4.3 自动控制系统的结构34-35
• 4.4 设备选型要求35-36
• 4.5 控制系统的I/O36-38
• 4.6 控制系统主要硬件的选型38-45
• 4.6.1 下位控制单元38-40
• 4.6.2 检测仪表40-44
• 4.6.3 执行机构44-45
• 4.7 自动控制系统的通信网络45-47
• 第五章 污水控制系统的软件设计47-64
• 5.1 系统的控制方式47
• 5.2 PLC程序设计47-57
• 5.2.1 控制原理及过程48-53
• 5.2.2 程序的硬件组态53-54
• 5.2.3 编写程序54-57
• 5.3 PID控制算法57-64
• 5.3.1 PID控制概述57-60
• 5.3.2 数字PID控制60-64
• 第六章 上位机监控软件的设计64-77
• 6.1 组态软件64-65
• 6.2 系统的组态软件选择65
• 6.3 WinCC简介65-66
• 6.3.1 WinCC项目管理器66
• 6.4 上位机监控软件的设计66-77
• 6.4.1 WinCC监控画面的设计70-71
• 6.4.2 趋势曲线设计71-73
• 6.4.3 组态报表设计73-77
• 第七章 总结与展望77-80
• 7.1 控制系统的调试运行结果77-78
• 7.2 总结78
• 7.3 展望78-80
• 致谢80-81
• 参考文献81-84
• 附录A 攻读学位期间发表的论文84
• 附录B 攻读硕士学位期间参加的科研项目84

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