桂陽縣污水處理廠自動化監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與研究

【摘要】： 隨著人民生活水平的提高和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需要,污水處理越來越受到社會的重視。污水處理既可以起到環(huán)保作用,又實現(xiàn)了水的重復(fù)利用,節(jié)約水資源。為了提高污水處理的效率和質(zhì)量,同時節(jié)省大量的人力和物力,設(shè)計一套自動化監(jiān)控系統(tǒng)是十分必要的。 本文以桂陽縣污水處理廠為背景,介紹了該廠的卡魯塞爾2000氧化溝的工藝流程、工藝特點及各項技術(shù)指標(biāo)。根據(jù)現(xiàn)場實際設(shè)備及控制對象特點進(jìn)行了控制系統(tǒng)的選型與設(shè)計,構(gòu)成了由現(xiàn)場控制級和過程控制級組成兩級計算機集散控制系統(tǒng),使生產(chǎn)過程中的信息能集中管理、分散控制,提高了系統(tǒng)可靠性。利用西門子S7-300、S7-200系列PLC產(chǎn)品作為數(shù)據(jù)采集及控制單元,采用Microsoft公司Visual C# 2008開發(fā)工具開發(fā)上位軟件,上位機通過PROFIBUS現(xiàn)場總線和各個控制單元通信。上位機和控制單位配合各種檢測儀表和控制設(shè)備對污水的液位、流量、pH值及溶解氧濃度等控制量進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視、數(shù)據(jù)的分析與處理。本文以工藝流程為線索對整個控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、硬件配置、監(jiān)控軟件、視頻監(jiān)視系統(tǒng)的功能作了具體的說明,并單獨介紹了污水處理廠的視頻監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)計的原則和多種通信協(xié)議結(jié)合的通信網(wǎng)絡(luò)。 溶解氧(DO)是污水處理過程中表征水質(zhì)的重要參數(shù),是控制重點,但因為污水成分波動性比較大,所以又是控制難點。在對控制對象作了大量的研究后,結(jié)合其它污水處理廠DO的控制經(jīng)驗,采用將模糊控制和PID控制相結(jié)合的模糊PID控制算法,控制曝氣機曝氣過程,使DO的含量控制在一定的范圍之內(nèi)。 本系統(tǒng)已在桂陽縣污水處理廠投入運行,運行效果良好,達(dá)到了預(yù)期的控制目的,具有很好的經(jīng)濟(jì)和社會意義。 【關(guān)鍵詞】：污水處理 PROFIBUS 溶解氧 模糊PID控制
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TP273
【目錄】：

• 摘要11-12
• ABSTRACT12-14
• 符號說明14-15
• 第1章 緒論15-18
• 1.1 污水處理國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀15-16
• 1.2 課題的意義及背景16-17
• 1.3 課題的研究內(nèi)容17-18
• 第2章 工藝流程介紹18-23
• 2.1 污水處理指標(biāo)18-19
• 2.2 污水處理的基本工藝方法19-20
• 2.2.1 現(xiàn)代污水處理技術(shù)19
• 2.2.2 污水處理工藝選擇的原則19-20
• 2.3 本系統(tǒng)的工藝介紹20-22
• 2.3.1 氧化溝工藝簡介20-21
• 2.3.2 本系統(tǒng)工藝流程21-22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 第3章 系統(tǒng)總體設(shè)計23-28
• 3.1 系統(tǒng)設(shè)計原則23
• 3.2 污水處理自控系統(tǒng)的難點23-24
• 3.3 設(shè)計思想24
• 3.4 系統(tǒng)構(gòu)成24-26
• 3.4.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖24-26
• 3.4.2 各單元功能描述26
• 3.5 本章小結(jié)26-28
• 第4章 控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計28-51
• 4.1 儀表系統(tǒng)28-29
• 4.1.1 儀表選型原則28
• 4.1.2 本系統(tǒng)主要儀表28-29
• 4.2 PLC1站設(shè)計29-37
• 4.2.1 粗格柵29-30
• 4.2.2 提升泵房30-32
• 4.2.3 細(xì)格柵32
• 4.2.4 曝氣沉砂池32-33
• 4.2.5 二沉池33-34
• 4.2.6 污泥回流泵房34
• 4.2.7 路燈34
• 4.2.8 控制柜設(shè)計34-37
• 4.3 PLC2站設(shè)計37-38
• 4.3.1 氧化溝37-38
• 4.3.2 控制柜設(shè)計38
• 4.4 其他PLC站設(shè)計38-39
• 4.5 抗干擾措施39-40
• 4.6 中央監(jiān)控室40-41
• 4.7 數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)41
• 4.8 編程軟件介紹41-44
• 4.9 桂陽污水項目PLC軟件編制44-47
• 4.10 上位機軟件47-48
• 4.11 OPC技術(shù)在本系統(tǒng)中的應(yīng)用48-50
• 4.11.1 OPC技術(shù)概述48-49
• 4.11.2 OPC技術(shù)在本系統(tǒng)中的應(yīng)用49-50
• 4.12 本章小結(jié)50-51
• 第5章 視頻監(jiān)視系統(tǒng)51-54
• 5.1 工程概況51
• 5.2 設(shè)計原則51
• 5.3 系統(tǒng)設(shè)計方案51-53
• 5.3.1 監(jiān)視區(qū)域51-52
• 5.3.2 設(shè)備的選擇52-53
• 5.3.3 系統(tǒng)構(gòu)成及系統(tǒng)功能53
• 5.4 本章小結(jié)53-54
• 第6章 曝氣控制策略研究54-79
• 6.1 曝氣系統(tǒng)54-56
• 6.1.1 曝氣系統(tǒng)介紹54
• 6.1.2 變頻調(diào)速裝置54-56
• 6.2 模糊控制理論基礎(chǔ)56-60
• 6.2.1 模糊控制的基本原理56
• 6.2.2 模糊控制器的工作原理56-57
• 6.2.3 模糊控制器的設(shè)計方法57-59
• 6.2.4 模糊控制的特點59-60
• 6.3 模糊PID控制器的設(shè)計60-68
• 6.3.1 溶解氧的測量60-61
• 6.3.2 氧化溝法污水處理的模糊PID控制方法61-62
• 6.3.3 系統(tǒng)控制對象分析62
• 6.3.4 模糊自適應(yīng)PID控制器設(shè)計62-63
• 6.3.5 模糊PID控制器的設(shè)計步驟63-64
• 6.3.6 本系統(tǒng)模糊PID控制器設(shè)計64-68
• 6.4 MATLAB的Simulink仿真比較68-76
• 6.4.1 MATLAB和Simulink介紹68-70
• 6.4.2 模糊控制器的設(shè)計70-73
• 6.4.3 兩種控制算法的仿真對比研究73-74
• 6.4.4 兩種控制算法抗干擾能力的對比研究74-76
• 6.5 模糊PID算法的實現(xiàn)76-78
• 6.6 本章小結(jié)78-79
• 第7章 總結(jié)與展望79-81
• 7.1 總結(jié)79
• 7.2 對未來研究的展望79-81
• 參考文獻(xiàn)81-84
• 致謝84-85
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文85-86
• 學(xué)位論文評閱及答辯情況表86

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