寺河礦礦井污水處理監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)

【摘要】：近年來，隨著污水自動化處理技術(shù)的逐漸推廣以及污水處理水平的不斷提升，污水處理監(jiān)控管理系統(tǒng)已應(yīng)用于污水處理中，使得污水處理系統(tǒng)具備了較強(qiáng)的綜合性與智能化功能。 污水處理研究內(nèi)容涉及到污水處理方面的技術(shù)、通訊技術(shù)、儀表技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)等多種理論，屬于綜合性比較強(qiáng)的研究領(lǐng)域。本文在分析礦井污水處理系統(tǒng)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際需求，研制開發(fā)出了一套基于PLC技術(shù)和組態(tài)王技術(shù)相結(jié)合的礦井污水處理監(jiān)控系統(tǒng)。 本文以晉煤集團(tuán)寺河礦污水處理站為現(xiàn)場背景，經(jīng)過對其污水處理系統(tǒng)的勘察與分析研究，發(fā)現(xiàn)其存在監(jiān)測量不全面以及控制系統(tǒng)缺乏等問題。針對這些問題，本文首先分析了污水處理工藝，明確污水處理流程及水質(zhì)指標(biāo)；其次，在分析系統(tǒng)污水處理監(jiān)控系統(tǒng)工作原理的基礎(chǔ)上，根據(jù)系統(tǒng)要求及實(shí)現(xiàn)的功能，設(shè)計(jì)了礦井污水處理監(jiān)控系統(tǒng)的整體方案；然后，依據(jù)整體方案分別對礦井污水處理監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了硬件、軟件設(shè)計(jì)及程序開發(fā)；最后，在實(shí)驗(yàn)室搭建了污水處理監(jiān)控系統(tǒng)平臺，進(jìn)行了系統(tǒng)調(diào)試。調(diào)試成功后將進(jìn)行工業(yè)現(xiàn)場試驗(yàn)，以期使污水處理監(jiān)控系統(tǒng)在水環(huán)境可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮重要的作用。主要工作內(nèi)容如下： 1、污水處理工藝及流程的了解與分析是礦井污水處理監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測量確定的前提。本文通過對污水進(jìn)行概述，分析礦井污水處理的工藝，確定了COD、pH、流量、濁度等為系統(tǒng)的監(jiān)測量。 2、整體方案的合理設(shè)計(jì)是礦井污水處理監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文通過對晉煤集團(tuán)寺河礦污水處理站現(xiàn)有的處理系統(tǒng)的調(diào)研，深入分析系統(tǒng)的工作原理，在查閱國內(nèi)外相關(guān)的文獻(xiàn)和資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合處理站的現(xiàn)場實(shí)際情況，確定出礦井污水處理監(jiān)控系統(tǒng)的方案。 3、監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)是硬件部分的設(shè)計(jì)，硬件的設(shè)計(jì)好壞會影響系統(tǒng)的各部分功能能否順利實(shí)現(xiàn)。根據(jù)礦井污水處理的實(shí)際情況，本文進(jìn)行礦井污水處理監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)PLC控制站、現(xiàn)場檢測儀表、通訊系統(tǒng)等，確定監(jiān)控室的硬件和實(shí)現(xiàn)的功能。 4、根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)整體的要求，以及已經(jīng)設(shè)計(jì)的硬件電路，進(jìn)行礦井污水處理監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)有：上位機(jī)軟件、下位機(jī)軟件。下位機(jī)軟件部分具有信息采集、監(jiān)測、控制等功能，利用PLC編程軟件來進(jìn)行；下位機(jī)軟件的設(shè)計(jì)是基于組態(tài)王為平臺來進(jìn)行的，能夠完成對數(shù)據(jù)的存儲、分析等功能，并能對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。 5、根據(jù)模糊PID控制原理，設(shè)計(jì)了模糊PID控制加藥的策略，給出了模糊PID的控制方案和控制器的設(shè)計(jì)，利用SIMUlink來進(jìn)行建模，并對其進(jìn)行仿真分析。 6、實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)調(diào)試是測試系統(tǒng)性能的有效手段。本文在實(shí)驗(yàn)室搭建污水處理監(jiān)控系統(tǒng)試驗(yàn)平臺，實(shí)現(xiàn)對下位機(jī)軟件的測試；對監(jiān)控室的上位機(jī)軟件部分進(jìn)行測試；上下位機(jī)之間通訊的測試等。 【關(guān)鍵詞】：礦井 污水處理 PLC 組態(tài)王 監(jiān)控系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP273
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 課題的研究背景11-12
• 1.2 國內(nèi)外污水處理研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 國內(nèi)污水處理研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 課題的研究目的和意義14-15
• 1.4 本課題的主要研究內(nèi)容15-17
• 第二章 礦井污水處理監(jiān)控系統(tǒng)整體方案17-29
• 2.1 污水概述17-18
• 2.2 污水處理方法18-20
• 2.2.1 污水處理的分級18-19
• 2.2.2 處理方法分類19-20
• 2.3 系統(tǒng)研究對象20-22
• 2.3.1 礦井水質(zhì)指標(biāo)20-21
• 2.3.2 礦井污水處理流程21-22
• 2.4 監(jiān)控系統(tǒng)的介紹22-24
• 2.4.1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求22-23
• 2.4.2 監(jiān)控系統(tǒng)的組成23
• 2.4.3 常見的監(jiān)控系統(tǒng)23-24
• 2.4.4 污水處理的控制方式24
• 2.5 系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)24-27
• 2.5.1 系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)24-26
• 2.5.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)原理26
• 2.5.3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能26-27
• 2.6 本章小結(jié)27-29
• 第三章 礦井污水處理監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)29-43
• 3.1 PLC 站設(shè)計(jì)29-33
• 3.1.1 PLC 概述及特點(diǎn)29-31
• 3.1.2 PLC 選型31-33
• 3.2 儀表系統(tǒng)的選型33-40
• 3.2.1 儀表的選型原則33-34
• 3.2.2 傳感器選型34-40
• 3.3 通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)40-41
• 3.3.1 通訊網(wǎng)絡(luò)概述40
• 3.3.2 通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)40-41
• 3.4 中央監(jiān)控室41-42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 第四章 礦井污水處理監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)43-63
• 4.1 下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)43-48
• 4.1.1 主程序的設(shè)計(jì)44
• 4.1.2 模擬量處理程序44-46
• 4.1.3 報(bào)警保護(hù)程序46
• 4.1.4 通訊程序46-48
• 4.2 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)48-52
• 4.2.1 軟件總體功能48-49
• 4.2.2 數(shù)據(jù)庫的開發(fā)49-51
• 4.2.3 組態(tài)王與下位機(jī)的通訊51-52
• 4.3 監(jiān)控系統(tǒng)程序的開發(fā)52-61
• 4.3.1 系統(tǒng)的報(bào)警功能54-56
• 4.3.2 歷史曲線56-57
• 4.3.3 報(bào)表信息57-58
• 4.3.4 各工藝段界面設(shè)計(jì)58-61
• 4.4 本章小結(jié)61-63
• 第五章 寺河礦礦井污水處理加藥控制策略63-77
• 5.1 傳統(tǒng) PID 控制63-64
• 5.2 模糊 PID 控制64-72
• 5.2.1 模糊 PID 控制方案的設(shè)計(jì)64-66
• 5.2.2 模糊 PID 控制器的設(shè)計(jì)66-72
• 5.3 仿真分析72-75
• 5.4 本章小結(jié)75-77
• 第六章 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室調(diào)試77-83
• 6.1 實(shí)驗(yàn)平臺的搭建77-78
• 6.2 硬件組態(tài)78-79
• 6.3 程序測試79-81
• 6.4 工業(yè)現(xiàn)場實(shí)施方案81-82
• 6.5 本章小結(jié)82-83
• 第七章 結(jié)論與展望83-85
• 7.1 研究結(jié)論83-84
• 7.2 工作展望84-85
• 參考文獻(xiàn)85-89
• 致謝89-91
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果91

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