污水处理智能监控系统的开发研究

【摘要】：本文结合西单国家电力调度中心污水处理项目,设计了基于IPC-PLC二级污水处理智能监控系统,包括现场PLC程序控制系统、上位计算机监控系统及它们之间的通讯系统。文中分别介绍了两个系统的硬件配置及其功能的软件实现。 该项目现场控制系统采用的是德国SIEMENS公司的S7-300系列PLC做主站,分布式I/O ET200M做从站,构成PROFIBUS-DP总线控制系统。运用与之相配的STEP7编程软件,通过STL和LAD两种编程语言编制了现场PLC的控制程序,从而使该污水处理系统中的中水、软水和饮用水处理系统可以按照工艺要求完成自动控制。 选用性能稳定、抗干扰性能好的工控机作为上位机。采用了同是SIEMENS公司的WinCC工控组态软件对上位机监控功能进行组态,实现现场数据实时记录和监控,设计了工艺流程、记录查询、报警、报表、参数设定、实时曲线等操作画面,并利用WinCC全局脚本开发了模糊自适应PID控制算法,实现了对pH值模糊自适应PID控制。 PLC与设置在中控室的工控机通过基于TCP/IP协议的工业以太网进行通讯,组成了一个WinCC与STEP7合用、工控机与PLC合用的混合型工业控制系统,不但发挥了不同设备各自的优势、缩短了工程时间、降低了人力物力消耗,而且可方便的与调度中心的BA相连,实现了调度中心管控一体化。 【关键词】：可编程序控制器 污水处理 智能监控 现场总线 工业以太网
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TP277
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-6
• 1 绪论6-11
• 1.1 污水处理自动控制的意义6
• 1.2 国内外污水处理自动控制技术研究现状6-8
• 1.3 课题来源及研究的主要内容和意义8-11
• 2 污水处理控制系统方案论证11-16
• 2.1 污水处理控制系统的特点11
• 2.2 污水处理自动控制系统的技术背景11-13
• 2.3 调度中心污水处理控制系统方案的选择13-16
• 3 现场级控制系统开发16-37
• 3.1 主要硬件设备选型16-20
• 3.2 现场级控制要求及编程内容20-26
• 3.2.1 中水处理部分各单体的自控要求20-23
• 3.2.2 软水处理部分各单体的自控要求23-24
• 3.2.3 饮用水处理部分各单体的自控要求24-26
• 3.3 基于 STEP7的 PLC程序开发26-37
• 3.3.1 STEP软件简介26-28
• 3.3.2 STEP程序结构28-37
• 4 上位监控软件开发37-52
• 4.1 概述37-38
• 4.2 WinCC简介38-39
• 4.3 WinCC在污水处理项目中的具体应用39-52
• 4.3.1 创建污水处理项目39-40
• 4.3.2 建立 WinCC与 SIMATIC S7 PLC的通讯40-44
• 4.3.3 建立标签44
• 4.3.4 编辑工艺流程画面44-47
• 4.3.5 数据查询47-48
• 4.3.6 报警及报表48
• 4.3.7 参数设置48-50
• 4.3.8 设置用户权限50
• 4.3.9 设置运行环境50-52
• 5 连续闭环控制策略52-66
• 5.1 PID控制模块 FB4152-56
• 5.2 模糊自适应 PID控制算法开发56-66
• 5.2.1 模糊自适应 PID控制器的结构57-58
• 5.2.2 输入量偏差e、偏差变化率ec的模糊化58-60
• 5.2.3 参数整定规则的确定及模糊推理60-61
• 5.2.4 输出量的去模糊化61-62
• 5.2.5 模糊自适应 PID控制算法的实现62-66
• 6 结束语66-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-73
• 攻读学位期间发表的论文73

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