城市污水处理DCS控制系统研究

【摘要】：本文以黑龙江省某市污水处理厂为研究对象，通过对该厂所采用的CASS处理工艺的工艺流程、优点等的介绍，根据现场仪表以及控制对象特点设计一套满足该厂要求的DCS系统。本文详细论述了该系统的结构，根据结构分别对系统结构中过程控制层、中央控制层和生产管理层三个层次进行详细描述。整套系统设计部分分为上位机设计与下位机设计，下位机PLC将控制系统划分为四个PLC分站，根据每个分站的特点，对其进行硬件配置、地址选取以及硬件组态设计。上位监控机采用King SCADA组态软件来对该厂CASS工艺流程以及各处理环节的仪器仪表运行状况进行实时数据采集，进而完成工艺流程的画面显示、记录仪表检测数据、分析水质参数趋势变化图、及时诊断现场故障并报警，完成人工无法做到的高级控制策略。设计的系统上位监控机与下位PLC之间采用工业以太网与现场总线相结合的通讯方案进行通信。 本文最后就污水处理中溶解氧(DO)控制过程进行理论分析，考虑污水处理的纯滞后、大惯性、不确定性的特点，将模糊智能控制理论引入到传统PID理论中，设计溶解氧(DO)模糊控制器，并将模型进行Matlab仿真，通过仿真曲线分析可知，采用自适应模糊PID控制器后，该系统超调量较小，响应速度较快，具有性能稳定等优点。 【关键词】：污水处理 CASS工艺 溶解氧 模糊PID控制
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TP273.5
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 污水处理国内外发展的现状10-11
• 1.2 国内外自控系统技术的研究现状11-12
• 1.2.1 我国自控系统技术的研究现状11-12
• 1.2.2 国外自控系统技术的研究现状12
• 1.3 课题的目的及意义12
• 1.4 论文研究的主要内容12-14
• 第2章 城市生活污水处理工艺14-20
• 2.1 污水处理工艺过程14-15
• 2.2 本系统的工艺介绍15-18
• 2.2.1 循环式活性污泥 CASS 工艺15-17
• 2.2.2 本系统的工艺流程17-18
• 2.3 污水处理过程主要水质参数及其意义18-19
• 2.4 本章小结19-20
• 第3章 污水处理 DCS 控制系统设计20-39
• 3.1 系统总体设计20
• 3.2 系统组成结构及功能20-21
• 3.3 系统硬件设计21-24
• 3.3.1 硬件设计原则21-22
• 3.3.2 硬件配置22-24
• 3.4 下位机硬件组态设计24-25
• 3.5 下位机软件编程25-27
• 3.6 污水处理系统各 PLC 站控制27-31
• 3.6.1 细格栅间工作站 PLC1 控制27-28
• 3.6.2 鼓风机房 PLC2 站控制28-30
• 3.6.3 污泥浓缩脱水间 PLC3 站控制30-31
• 3.6.4 紫外线消毒间 PLC4 站控制31
• 3.7 控制系统监控组态软件设计31-35
• 3.7.1 组态软件简介31-32
• 3.7.2 监控组态设计32-34
• 3.7.3 组态的下载与传送34-35
• 3.8 系统通信方案选择35
• 3.9 系统运行35-38
• 3.9.1 悬浮物浓度(SS)指标分析36-37
• 3.9.2 化学需要量(COD)指标分析37-38
• 3.10 本章小结38-39
• 第4章 污水曝气过程溶解氧控制策略研究39-52
• 4.1 控制策略39-41
• 4.1.1 模糊控制理论39-40
• 4.1.2 系统被控方案的选择40-41
• 4.2 溶解氧的模糊自适应 PID 控制器设计41-45
• 4.2.1 模糊控制器的结构41-42
• 4.2.2 确定量的模糊化42-43
• 4.2.3 模糊控制规则及其生成43-44
• 4.2.4 模糊推理及模糊判决44-45
• 4.3 基于 Simulink 模糊控制器的仿真45-51
• 4.3.1 模糊控制器的仿真设计45-47
• 4.3.2 传统 PID 控制的仿真47-48
• 4.3.3 基于 Matlab 的模糊自适应 PID 控制仿真48-51
• 4.4 本章小结51-52
• 结论52-53
• 参考文献53-56
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文56-57
• 致谢57

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