污水處理廠自動化監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與優(yōu)化運行研究

【摘要】：當今社會,伴著工業(yè)生產(chǎn)自動化水平的飛速進步、人民物質(zhì)文化生活水平的小康化以及城鎮(zhèn)化速度的加快,新興城市尤其是中小城鎮(zhèn)工業(yè)廢水、生活污水的排放量劇增,使城鎮(zhèn)污水處理廠的負荷不斷增加,污水處理高能耗的問題日顯突出,污水處理系統(tǒng)節(jié)能減排優(yōu)化升級迫在眉睫。我國“十二五”規(guī)劃中的節(jié)能減排工作方案和污水處理設(shè)施建設(shè)規(guī)劃,都提到了要利用合理的污水處理工藝和先進的控制方法策略,實現(xiàn)污水處理節(jié)能減排降耗。 本文以實際項目中的A2O工藝型污水處理控制系統(tǒng)為研究對象,首先介紹了A2O型污水處理工藝流程原理,即在生化處理部分采用厭氧-缺氧-好氧法,具有良好的脫氮除磷功效；然后并對流程中的各個工藝階段的設(shè)備、能耗情況進行了分析,尋找可以實現(xiàn)節(jié)能降耗的途徑；根據(jù)工藝的要求、設(shè)備的類型以及運行的方式,進行了污水處理自動化監(jiān)控系統(tǒng)的硬件選型設(shè)計,根據(jù)廠家要求選用ABB公司的AC500系列PLC,并詳細介紹了AC500系列PLC各種輸入／輸出模塊的功能特點以及接線使用方法,講解了利用AC500系列具有強大通訊功能的通信模塊建立整個控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)連接,還對系統(tǒng)的保護接地和屏蔽接地進行了說明；系統(tǒng)采用分布式網(wǎng)絡(luò)控制,監(jiān)視操作層和運算控制層之間采用光纖以太環(huán)網(wǎng),保證整個系統(tǒng)的高速信息交換和冗余穩(wěn)定性；現(xiàn)場設(shè)備層和運算控制層之間利用通用的工業(yè)現(xiàn)場總線技術(shù),完成了智能設(shè)備的連接以及遠程I/O的數(shù)據(jù)通信,實現(xiàn)了對現(xiàn)場設(shè)備的集中監(jiān)控。 本文中采用的ABB公司的可編程控制器的編程配置軟件Control Builder基于CoDeSys平臺開發(fā)而來,它建立在高級編程語言的基礎(chǔ)上,功能強大,支持多達六種編程語言,方便編程人員分工合作；利用編程軟件可以離線編寫或者在線更改PLC內(nèi)部的程序、自動識別硬件并實行配置、方便的規(guī)劃網(wǎng)絡(luò),并可以輕松快捷的將編制的程序以及硬件網(wǎng)絡(luò)組態(tài)配置的上傳下載,還可以進行離線仿真、變量在線監(jiān)視等功能,為編程技術(shù)人員提供了很好的使用環(huán)境。上位機組態(tài)軟件采用西門子公司的WinCC,作為服務(wù)器與客戶機,利用其OPC通信功能實現(xiàn)與PLC的數(shù)據(jù)交換,結(jié)合強大的圖形顯示能力、報警處理能力,實現(xiàn)了生動形象的工藝畫面模擬以及各個工藝階段設(shè)備及工藝參數(shù)的實時顯示；利用其腳本編輯功能編寫了基于時間和事件的處理程序,并采用第三方ActiveX控件,實現(xiàn)了實時數(shù)據(jù)的報表生成等。 利用強大的大屏拼接墻顯示技術(shù),集合現(xiàn)場各監(jiān)控攝像頭,設(shè)計了DLP大屏視頻監(jiān)視系統(tǒng),使操作人員可以實時監(jiān)視現(xiàn)場各工藝過程的狀況,根據(jù)系統(tǒng)狀況及時作出相應(yīng)控制策略調(diào)整。 本課題剖析了污水凈化處理過程中每個工藝段具體的能源消耗狀況及所占的比例,然后根據(jù)能耗相對較大的幾個工藝段,分別提出了相應(yīng)的節(jié)能降耗優(yōu)化控制策略。其中曝氣鼓風系統(tǒng)采用仿人智能控制,絮凝劑添加系統(tǒng)利用模糊PID優(yōu)化自調(diào)節(jié)策略,污水提升采用基于移位邏輯的輪詢控制方式,分別具體敘述了各控制方法的理論依據(jù),參數(shù)調(diào)整方法等等,并進行了仿真,實現(xiàn)了污水處理的節(jié)約能源降低消耗和設(shè)備的優(yōu)化運行。 本自動化監(jiān)控與節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的控制方法相比較,自動化程度更高,起到了節(jié)能降耗的效果,有一定的應(yīng)用價值。 【關(guān)鍵詞】：污水處理 ABB PLC控制器 節(jié)能降耗 WinCC組態(tài)軟件 模糊PID調(diào)節(jié)
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：X703;TP277
【目錄】：

• 目錄4-7
• CONTENTS7-10
• 摘要10-12
• ABSTRACT12-14
• 符號說明14-15
• 第1章 前言15-19
• 1.1 發(fā)達國家污水處理行業(yè)概況15-16
• 1.2 我國污水處理現(xiàn)狀16-17
• 1.3 課題研究的必要性17
• 1.4 本課題研究的主要內(nèi)容17-19
• 第2章 污水處理過程19-25
• 2.1 一級處理(預處理)19-21
• 2.1.1 粗格柵20
• 2.1.2 提升泵房20
• 2.1.3 細格柵20
• 2.1.4 沉砂池20-21
• 2.1.5 配水井21
• 2.2 二級處理21-22
• 2.2.1 A2O工藝21-22
• 2.2.2 二沉池22
• 2.2.3 中間提升泵房22
• 2.3 污泥處理系統(tǒng)22-23
• 2.4 三級處理23
• 2.4.1 高效絮凝沉降池23
• 2.4.2 濾池、消毒渠及計量槽23
• 2.5 本章小結(jié)23-25
• 第3章 硬件系統(tǒng)選型設(shè)計25-37
• 3.1 PLC控制系統(tǒng)25-32
• 3.1.1 AC 500系列CPU模塊26
• 3.1.2 AC 500系列I/O模塊26-30
• 3.1.3 AC 500系列通訊模塊30-32
• 3.2 干擾的處理32-36
• 3.2.1 引起干擾的原因33-34
• 3.2.2 安全接地措施34-36
• 3.3 本章小結(jié)36-37
• 第4章 節(jié)能優(yōu)化控制策略的研究37-53
• 4.1 能耗分析37-38
• 4.2 仿人智能PID控制在生化池控制系統(tǒng)中的應(yīng)用38-43
• 4.3 模糊控制在絮凝劑添加控制系統(tǒng)中的應(yīng)用43-49
• 4.4 提升泵優(yōu)化控制49-51
• 4.5 本章小結(jié)51-53
• 第5章 軟件設(shè)計與開發(fā)53-73
• 5.1 PLC編程配置軟件53-65
• 5.1.1 創(chuàng)建新的工程53-54
• 5.1.2 在CoDeSys下新建程序組織單元POU54-56
• 5.1.3 硬件組態(tài)56-58
• 5.1.4 程序編寫、編譯與下載58-61
• 5.1.5 分布式擴展與網(wǎng)絡(luò)配置61-65
• 5.2 上位機組態(tài)監(jiān)控軟件65-71
• 5.2.1 SIMATIC WinCC65-67
• 5.2.2 組態(tài)界面開發(fā)67-69
• 5.2.3 報表系統(tǒng)(Report Designer)69-71
• 5.3 本章小結(jié)71-73
• 第6章 DLP大屏視頻監(jiān)視系統(tǒng)73-81
• 6.1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的益處73
• 6.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和組成73-80
• 6.2.1 視頻采集單元74-75
• 6.2.2 大屏幕拼接墻75-76
• 6.2.3 功能強大的信號處理器76-78
• 6.2.4 大屏幕管理控制軟件VWAS78-80
• 6.3 本章小結(jié)80-81
• 第七章 總結(jié)81-83
• 參考文獻83-85
• 致謝85-86
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文86-87
• 學位論文評閱及答辯情況表87

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