污水处理工艺过程计算机监控系统设计

【摘要】：随着城市化进程的加快,城市用水需求也不断增加,城市污水的排放问题日益受到重视。如何有效地解决城市污水的处理问题,已成为我国可持续发展及科学发展战略的重要课题之一。由于污水处理过程是一个复杂的生化反应过程,具有高度非线性、时变性、不确定性和时滞性等特点,增加了污水处理自动控制的难度。目前污水处理的重点就是改善出水水质,加强污水处理监控。 针对上述情况,本文结合污水处理工艺过程的生产特点和管理要求,设计了污水处理工艺过程的计算机监控系统,主要工作如下： (1)结合污水处理过程的生产特点和管理要求,设计了污水处理工艺过程的计算机监控系统,介绍了该监控系统的总体结构、系统功能和系统的控制方式等,选择合适的仪表、设备,并对这些仪表、监控设备和通信网络进行配置。 (2)根据污水处理装置工艺特点和监控需求,构建了一套以新华集团DCS系统为主控系统的全局监控的集成自动化控制系统。详细说明了这个项目的硬件配置,给出了部分控制逻辑的组态画面,结合软件的特点以及使用方法,说明实现各种人机界面动作的制作过程。 (3)以节能为目标,重点实现了进水泵站控制和曝气池溶解氧模糊控制子系统。进水泵站采用优先级轮换的方式,设法提高提升泵的工作效率。针对曝气过程溶解氧控制对象的非线性、时变性及不确定性等特点,本文采用模糊PID控制策略实现溶解氧控制,弥补了常规PID控制的不足。 本DCS系统主要实现生产过程信息的集中显示、操作管理,提供了远程操作、自动报表打印、数据采集及现场装置的控制。该设计提高了污水处理控制系统的自动化运行水平,实现了远程监控功能,降低了操作人员的工作强度。 【关键词】：污水处理 DCS 溶解氧 模糊PID
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP277
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 课题背景及意义10-11
• 1.2 污水处理控制技术现状11-12
• 1.3 集散控制系统概述12-15
• 1.3.1 DCS的概念12-13
• 1.3.2 DCS的组成与发展13-14
• 1.3.3 我国DCS产业的应用现状14-15
• 1.3.4 DCS在污水处理中的应用15
• 1.4 本文的主要研究内容15-17
• 第2章 污水处理技术介绍17-26
• 2.1 污水处理过程工艺原理17-22
• 2.1.1 SBR工艺17-19
• 2.1.2 SBR工艺参数19-20
• 2.1.3 CASS工艺20-22
• 2.2 本系统工艺流程介绍22-24
• 2.3 污水处理水质参数24-26
• 第3章 污水处理计算机监控系统总体方案设计26-48
• 3.1 污水处理监控系统的设计要求26
• 3.2 常用监控系统结构形式26-28
• 3.3 计算机监控系统总体架构28-29
• 3.4 控制系统配置与规划29-48
• 3.4.1 系统概述29-30
• 3.4.2 硬件系统30-32
• 3.4.3 软件系统32-36
• 3.4.5 控制需求36-38
• 3.4.6 硬件系统配置38-48
• 第4章 软件系统的开发与实施48-61
• 4.1 系统组态与操作界面开发的基本原则48-49
• 4.2 主要控制回路的组态与分析49-57
• 4.2.1 CASS反应池进水阀的联动控制49-51
• 4.2.2 反应池A的联锁控制51-52
• 4.2.3 曝气风机的频率控制52-55
• 4.2.4 泵房的粗格栅控制55-56
• 4.2.5 生化池溶解氧控制56-57
• 4.3 主要操作界面的开发57-59
• 4.4 现场传感器及仪表59-61
• 第5章 溶解氧浓度控制回路设计与控制算法研究61-71
• 5.1 污水处理过程对溶解氧浓度的要求61-62
• 5.1.1 控制曝气量的原因61
• 5.1.2 控制曝气量的依据61-62
• 5.2 溶解氧浓度控制回路设计62
• 5.3 溶解氧浓度的常用控制策略分析62-65
• 5.3.1 常规PID控制62-63
• 5.3.2 预测模糊控制系统63-64
• 5.3.3 模糊自适应PID控制器64-65
• 5.4 自适应模糊PID控制器设计65-71
• 5.4.1 模糊控制器工作原理65
• 5.4.2 本系统模糊PID控制器设计65-71
• 第6章 结论与展望71-72
• 参考文献72-75
• 致谢75-76
• 学位论文评阅及答辩情祝表76

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