CAST工艺污水处理智能监控系统开发与研究

【摘要】：我国水资源短缺,城市缺水问题突出,污水处理回用是战略选择,意义重大。城市污水处理回用具有水量稳定、输水距离短、制水成本低等特点,可以提供安全可靠的替代水源,是解决城市缺水问题的重要途径。污水处理的生产过程具有温差大,污水水质、水量变化大等特点,为了更好地满足生产的要求和实现管控一体化,必须采用先进的生产工艺和控制系统,因此开发出适合我国国情的、高效的、低耗的、能满足排放要求和处理费用低的污水处理技术,具有十分重要的意义。 本课题以蓟县开发区污水处理厂二期工程为研究背景,采用西门子S7-300PLC、工业以太网、Profibus-DP总线、上位机监控等技术实现污水远程集散监控系统。通过西门子PLC的专用编程软件STEP7进行软件编程,实现对系统中多个泵及阀门的启/停、开/关控制,采用光纤环网技术进行网络通讯,实现上位监控计算机和下位机之间的数据交换,使用组态软件KingView6.52进行了模拟流程画面、报警及报表系统、用户安全管理等人机接口界面的组态。 针对污水处理过程中溶解氧对象的延迟、非线性,难以构建精确的数学模型等特点,采用了将传统PID控制与模糊控制相结合的自适应模糊PID控制策略,在上位机的组态软件中实现其控制算法,并通过MATLAB仿真验证了控制方案的可行性及其优越性。 【关键词】：CAST工艺 污水处理 PLC 组态王 自适应模糊PID控制
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TP277
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 前言8-11
• 1.1 背景及意义8
• 1.2 国内外研究历史、现状8-9
• 1.3 研究的主要内容及应用意义9-11
• 1.3.1 论文研究的主要内容9-10
• 1.3.2 在理论和应用方面的意义10-11
• 2 CAST污水处理工艺流程及特点11-13
• 2.1 CAST工艺流程简介11
• 2.2 污水处理系统流程及特点11-13
• 3 污水处理监控系统的总体设计13-23
• 3.1 方案设计的基本原则13
• 3.2 监控系统的的整体结构设计13-16
• 3.2.1 监控系统的主要功能13-14
• 3.2.2 系统整体控制方案14-16
• 3.3 可靠性及安全性措施16
• 3.4 硬件设备的选型与配置16-19
• 3.4.1 控制设备16-18
• 3.4.2 测量设备及执行器18-19
• 3.5 现场级自控系统设计19-23
• 3.5.1 粗、细格栅自动控制系统19-20
• 3.5.2 水泵自动控制系统20
• 3.5.3 调节池自动控制系统20
• 3.5.4 CAST池自动控制系统20-22
• 3.5.5 沉砂池自动控制系统22
• 3.5.6 贮泥池的泥位控制22
• 3.5.7 污泥脱水的自动控制22
• 3.5.8 电力系统监控22-23
• 4 监控系统开发23-44
• 4.1 PLC编程软件介绍23-33
• 4.1.1 STEP7软件介绍23-24
• 4.1.2 PLC系统硬件组态24-28
• 4.1.3 STEP7控制程序结构及编程28-31
• 4.1.4 PID闭环控制算法的实现31-33
• 4.2 上位机界面开发33-40
• 4.2.1 项目的创建及系统设置34-35
• 4.2.2 变量数据库的构建35
• 4.2.3 图形画面设计35-39
• 4.2.4 用户安全管理设置39-40
• 4.3 网络通讯系统40-44
• 4.3.1 Profibus通讯系统40-41
• 4.3.2 工业以太网41-44
• 5 溶解氧浓度模糊控制系统的设计44-55
• 5.1 模糊控制简介44-45
• 5.2 参数自整定模糊-PID控制设计45-52
• 5.2.1 模糊-PID控制的总体结构45-46
• 5.2.2 模糊控制变量的确定及其模糊化46-47
• 5.2.3 模糊控制规则设计47-49
• 5.2.4 模糊判决和制定模糊查询表49-52
• 5.3 模糊-PID控制在MATLAB中的仿真52-55
• 6 结论55-56
• 7 展望56-57
• 8 参考文献57-62
• 9 论文发表情况62-63
• 10 致谢63

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