污水处理厂自动控制系统的设计与实现

【摘要】：污水处理是控制环境污染的重要措施,具有广泛和深远的意义。然而污水处理过程是一个复杂的非线性、多变量的控制过程,传统的污水处理厂的控制多采用常规的仪表控制,以手动控制为主,依靠操作工人的知识和经验。这种方式水处理质量不稳定,劳动生产率低,系统信息分散。 本文针对污水处理场实际应用需要,从综合自动化系统的完整性、可靠性、开放性和可扩充性几个方面,比较分析了多种工业应用网络连接方式,提出了基于PROFIBUS现场总线网络的通信网络方案。针对污水曝气过程控制的间歇性、非线性、大滞后、直接控制变量难以在线测量等控制难点,通过MATLAB仿真,比较了PID、模糊控制控制策略的运用结果。由于模糊控制策略控制效果较好,并且不需要对象的精确数学模型,本文选用简单易行的查控制表方法在PLC上实现模糊控制策略。考虑PID原理简单,使用方便,而且是工业控制过程中最基本的控制方式,本文提出了在常规PID的基础上,采用模糊推理方法,对PID的控制参数进行在线自整定的设计思想。 另外,由于污水处理厂多为大功率设备,论文对实现现场控制设计时采用了变频器、软启动器等设备,来节约能源、保障设备安全。 【关键词】：污水处理 PROFIBUS现场总线 模糊控制策略 参数在线自整定
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1. 问题的提出9-10
• 1.2. 污水处理的工艺流程10-12
• 1.3. 国内外污水处理厂自动控制技术研究现状12-14
• 1.4. 污水处理控制技术的难点14-16
• 1.5 论文内容和主要工作16-19
• 第二章 污水处理厂的现场网络19-29
• 2.1. 网络的选择19-23
• 2.2. PROFIBUS网络配置23-26
• 2.3. 污水处理厂网络通信软件设计26-27
• 2.4. 本章小结27-29
• 第三章 污水曝气过程控制策略的研究29-41
• 3.1 污水曝气工艺概述29-30
• 3.2 曝气过程控制参数选择30-31
• 3.3 污水曝气一般控制策略31-39
• 3.3.1 曝气过程仿真模型的建立31-32
• 3.3.2 曝气过程PID控制32-34
• 3.3.3 模糊控制算法34-38
• 3.3.4 策略比较38-39
• 3.4 本章小结39-41
• 第四章 污水处理厂自动控制系统的实施41-57
• 4.1. 上位机监控系统功能实现41-43
• 4.2 污水泵站控制的实施43-47
• 4.2.1 污水泵站的工艺及控制要求43-44
• 4.2.2 污水泵站电气设计(变频器应用)44-45
• 4.2.3 提升泵站PLC控制实现45-47
• 4.3. 污水曝气控制的实施47-55
• 4.3.1 曝气原理分析47-52
• 4.3.2. 曝气过程电气方案(变频器应用)52-54
• 4.3.3. 污水曝气PLC控制实现54-55
• 4.4. 本章小结55-57
• 第五章 结论与展望57-59
• 5.1. 结论57
• 5.2. 展望57-59
• 参考文献59-61
• 致谢61-62
• 攻读硕士期间发表的论文62

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