基于模糊PID控制的SBBR分散式污水處理工藝控制系統(tǒng)研究

【摘要】：水資源作為重要的戰(zhàn)略資源與自然資源，在維護(hù)國(guó)家安全與社會(huì)穩(wěn)定上發(fā)揮了重要作用。隨著社會(huì)與時(shí)代的發(fā)展，新型的分散式污水處理方法應(yīng)運(yùn)而生。目前，可用于分散式污水處理工藝較多，其中SBBR法以出水水質(zhì)良好、占地面積小、抗水質(zhì)沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。為了讓分散式污水連續(xù)處理得以有效地實(shí)現(xiàn)，使用模糊PID控制技術(shù)與自動(dòng)控制相結(jié)合的技術(shù)將使其變得可能。 本次論文正是針對(duì)分散式污水處理控制技術(shù)進(jìn)行研究。在研究過(guò)程當(dāng)中，首先確定了回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)作為系統(tǒng)控制目標(biāo)，緊接著選擇了SBBR作為工藝并采用了模糊PID控制技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上搭建了了試驗(yàn)裝置。在經(jīng)過(guò)深入分析SBBR工藝流程后，確認(rèn)了關(guān)鍵工藝參數(shù)溶解氧（DO），并對(duì)溶解氧采用模糊控制技術(shù)進(jìn)行控制。試驗(yàn)在運(yùn)行前，經(jīng)過(guò)了反復(fù)試驗(yàn)。 本次控制系統(tǒng)采用西門(mén)子S7-200PLC作為主控器，同時(shí)引入模糊控制技術(shù)。它是一種將模糊控制和PID控制結(jié)合起來(lái)，使之既具有模糊控制快速、靈活而適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，又具有PID控制精度高的特點(diǎn)的控制器。在論文中，闡述了如何將模糊PID控制器在西門(mén)子S7-200PLC中實(shí)現(xiàn)的方法，在編程軟件STEP7中編制程序?qū)崿F(xiàn)模糊控制功能的步驟。通過(guò)試驗(yàn)裝置試驗(yàn)結(jié)果論證：采用模糊PID控制方法能明顯的消除積分飽和，很大程度上減小超調(diào)量，可以有效提高系統(tǒng)的控制水平。試驗(yàn)裝置系統(tǒng)采用基于模糊PID控制技術(shù)是可行的。 【關(guān)鍵詞】：分散式 SBBR 模糊PID S7-200PLC 溶解氧 回用水
【學(xué)位授予單位】：武漢紡織大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：X703;TP273
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 緒論8-13
• 1.1 論文研究的背景8-9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外分散式污水處理發(fā)展現(xiàn)狀9
• 1.2.1 國(guó)外分散式污水處理系統(tǒng)9
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)分散式污水處理系統(tǒng)現(xiàn)狀9
• 1.3 模糊 PID 控制技術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀9-10
• 1.4 論文的目的和意義10-11
• 1.5 本論文的主要內(nèi)容11
• 1.6 本論文主要研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)11-13
• 2 基于 SBBR 分散式污水處理工藝介紹13-17
• 2.1 常用分散式污水處理工藝方案簡(jiǎn)介13-14
• 2.2 分散式污水處理系統(tǒng)的主要任務(wù)及其相關(guān)技術(shù)指標(biāo)14
• 2.3 SBBR 工藝簡(jiǎn)介14-16
• 2.3.1 SBBR 工藝原理14
• 2.3.2 SBBR 工藝的流程和運(yùn)行方式14-16
• 2.4 SBBR 工藝特點(diǎn)16-17
• 3 模糊 PID 控制器在 SBBR 工藝控制中的應(yīng)用17-28
• 3.1 模糊控制簡(jiǎn)介17
• 3.2 溶解氧 PID 控制原理17-18
• 3.3 溶解氧控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及其分析18-20
• 3.4 模糊 PlD 控制器的設(shè)計(jì)20-26
• 3.4.1 輸入及輸出模糊化20-21
• 3.4.2 模糊推理過(guò)程21-23
• 3.4.3 輸出量精確化過(guò)程23-26
• 3.5 系統(tǒng)控制性能試驗(yàn)結(jié)果26-28
• 4 基于 SBBR 分散式污水處理系統(tǒng)研究總體介紹28-36
• 4.1 序批式生物膜工藝（SBBR）概念28
• 4.2 試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法28-31
• 4.2.1 試驗(yàn)裝置28-29
• 4.2.2 裝置運(yùn)行29
• 4.2.3 SBBR 系統(tǒng)工藝流程簡(jiǎn)介29-30
• 4.2.4 污水與出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)30-31
• 4.2.5 系統(tǒng)污水處理能力31
• 4.3 SBBR 生物膜中菌膠團(tuán)組成及特點(diǎn)31-33
• 4.4 試驗(yàn)裝置的功能要求33-34
• 4.5 微波/紫外/臭氧殺菌消毒理論基礎(chǔ)34-36
• 5 自動(dòng)控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)36-58
• 5.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)36
• 5.2 分散式污水處理系統(tǒng)主回路硬件設(shè)計(jì)36-40
• 5.2.1 污水處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖36-37
• 5.2.2 工作過(guò)程37
• 5.2.3 污水處理主回路設(shè)計(jì)37-40
• 5.2.4 S7-200 PLC 的 I/O 資源配置40
• 5.3 系統(tǒng)相關(guān)儀表的主要功能、硬件接口及信號(hào)采集40-41
• 5.4 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)41-49
• 5.4.1 總體流程設(shè)計(jì)42-43
• 5.4.2 手動(dòng)控制模式43
• 5.4.3 自動(dòng)控制模式43-48
• 5.4.4 曝氣過(guò)程控制的任務(wù)48-49
• 5.4.5 臭氧的投加49
• 5.4.6 絮凝劑投加49
• 5.5 模糊推理子程序的設(shè)計(jì)與研究49-56
• 5.5.1 模糊量化程序設(shè)計(jì)49-53
• 5.5.2 模糊推理的程序設(shè)計(jì)53-56
• 5.6 控制系統(tǒng)實(shí)際效果56-58
• 6 調(diào)試與運(yùn)行結(jié)果分析58-65
• 6.1 硬件系統(tǒng)的調(diào)試58
• 6.2 軟件系統(tǒng)的調(diào)試58-59
• 6.3 調(diào)試運(yùn)行結(jié)果59
• 6.4 回用水最終檢測(cè)結(jié)果59-64
• 6.5 回用水最終檢測(cè)結(jié)果分析64-65
• 7 總結(jié)與展望65-67
• 7.1 總結(jié)65-66
• 7.2 展望66-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 附錄71-72
• 致謝72

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