CAST工藝污水處理智能監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)與研究

【摘要】：我國水資源短缺,城市缺水問題突出,污水處理回用是戰(zhàn)略選擇,意義重大。城市污水處理回用具有水量穩(wěn)定、輸水距離短、制水成本低等特點,可以提供安全可靠的替代水源,是解決城市缺水問題的重要途徑。污水處理的生產過程具有溫差大,污水水質、水量變化大等特點,為了更好地滿足生產的要求和實現管控一體化,必須采用先進的生產工藝和控制系統(tǒng),因此開發(fā)出適合我國國情的、高效的、低耗的、能滿足排放要求和處理費用低的污水處理技術,具有十分重要的意義。 本課題以薊縣開發(fā)區(qū)污水處理廠二期工程為研究背景,采用西門子S7-300PLC、工業(yè)以太網、Profibus-DP總線、上位機監(jiān)控等技術實現污水遠程集散監(jiān)控系統(tǒng)。通過西門子PLC的專用編程軟件STEP7進行軟件編程,實現對系統(tǒng)中多個泵及閥門的啟/停、開/關控制,采用光纖環(huán)網技術進行網絡通訊,實現上位監(jiān)控計算機和下位機之間的數據交換,使用組態(tài)軟件KingView6.52進行了模擬流程畫面、報警及報表系統(tǒng)、用戶安全管理等人機接口界面的組態(tài)。 針對污水處理過程中溶解氧對象的延遲、非線性,難以構建精確的數學模型等特點,采用了將傳統(tǒng)PID控制與模糊控制相結合的自適應模糊PID控制策略,在上位機的組態(tài)軟件中實現其控制算法,并通過MATLAB仿真驗證了控制方案的可行性及其優(yōu)越性。 【關鍵詞】：CAST工藝 污水處理 PLC 組態(tài)王 自適應模糊PID控制
【學位授予單位】：天津科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TP277
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 前言8-11
• 1.1 背景及意義8
• 1.2 國內外研究歷史、現狀8-9
• 1.3 研究的主要內容及應用意義9-11
• 1.3.1 論文研究的主要內容9-10
• 1.3.2 在理論和應用方面的意義10-11
• 2 CAST污水處理工藝流程及特點11-13
• 2.1 CAST工藝流程簡介11
• 2.2 污水處理系統(tǒng)流程及特點11-13
• 3 污水處理監(jiān)控系統(tǒng)的總體設計13-23
• 3.1 方案設計的基本原則13
• 3.2 監(jiān)控系統(tǒng)的的整體結構設計13-16
• 3.2.1 監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能13-14
• 3.2.2 系統(tǒng)整體控制方案14-16
• 3.3 可靠性及安全性措施16
• 3.4 硬件設備的選型與配置16-19
• 3.4.1 控制設備16-18
• 3.4.2 測量設備及執(zhí)行器18-19
• 3.5 現場級自控系統(tǒng)設計19-23
• 3.5.1 粗、細格柵自動控制系統(tǒng)19-20
• 3.5.2 水泵自動控制系統(tǒng)20
• 3.5.3 調節(jié)池自動控制系統(tǒng)20
• 3.5.4 CAST池自動控制系統(tǒng)20-22
• 3.5.5 沉砂池自動控制系統(tǒng)22
• 3.5.6 貯泥池的泥位控制22
• 3.5.7 污泥脫水的自動控制22
• 3.5.8 電力系統(tǒng)監(jiān)控22-23
• 4 監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)23-44
• 4.1 PLC編程軟件介紹23-33
• 4.1.1 STEP7軟件介紹23-24
• 4.1.2 PLC系統(tǒng)硬件組態(tài)24-28
• 4.1.3 STEP7控制程序結構及編程28-31
• 4.1.4 PID閉環(huán)控制算法的實現31-33
• 4.2 上位機界面開發(fā)33-40
• 4.2.1 項目的創(chuàng)建及系統(tǒng)設置34-35
• 4.2.2 變量數據庫的構建35
• 4.2.3 圖形畫面設計35-39
• 4.2.4 用戶安全管理設置39-40
• 4.3 網絡通訊系統(tǒng)40-44
• 4.3.1 Profibus通訊系統(tǒng)40-41
• 4.3.2 工業(yè)以太網41-44
• 5 溶解氧濃度模糊控制系統(tǒng)的設計44-55
• 5.1 模糊控制簡介44-45
• 5.2 參數自整定模糊-PID控制設計45-52
• 5.2.1 模糊-PID控制的總體結構45-46
• 5.2.2 模糊控制變量的確定及其模糊化46-47
• 5.2.3 模糊控制規(guī)則設計47-49
• 5.2.4 模糊判決和制定模糊查詢表49-52
• 5.3 模糊-PID控制在MATLAB中的仿真52-55
• 6 結論55-56
• 7 展望56-57
• 8 參考文獻57-62
• 9 論文發(fā)表情況62-63
• 10 致謝63

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