基于现场总线的城市污水处理自动控制系统的设计与实现

【摘要】： 目前,随着计算机、通信、控制、网络等技术的发展,控制技术已经从集散式控制系统(DCS)向现场总线控制系统(FCS)过渡,并将逐步被后者所取代。信息沟通交换的领域正在迅速覆盖从工厂的现场设备层到控制、管理的各个层次,覆盖从工段、车间、工厂、企业乃至世界各地的市场。现场总线控制技术以其全数字、全分散、全开放的特点,正逐渐发展成为21世纪自动控制的主体。 本文在介绍了济源市新建污水处理厂自动控制系统的生产工艺及主要设备机械电气特性的基础上,对在控制系统设计中如何充分利用现代控制技术、网络技术、现场总线技术、计算机技术和智能仪表使城市污水处理自动控制系统达到国际先进水平进行了较深入的研究。论文充分考虑了成本、维护可靠性和先进性等诸多因素,提出了基于PROFIBUS现场总线的污水处理自动控制系统的实现方案,设计出污水处理厂自动控制系统的构成和PROFIBUS网络配置方案。 自动控制系统设置3个现场PLC监控站和1个中心操作站。下位机系统采用PLC,上位机系统采用PC或IPC(工业PC机)。考虑到污水处理控制对系统安全性、可靠性、可维护性和灵活性的要求,本系统硬件组成为:现场控制站选择西门子公司S7-300系列的模块结构PLC,上位机选择工控机IPC,现场总线产品选择西门子PROFIBUS-DP开放式工业现场总线。下位机编程采用STEP-7 V5.0软件包进行PLC软件设计。上位机编程采用SIMATIC WinCC组态软件。 建立高度自动化污水处理厂,不仅可以加强整个系统的可靠性、准确性,还可以减少劳动强度,降低处理成本和节约能源。污水处理厂自动控制系统的建设将降低生产和维护成本,减轻生产及维护工人的劳动强度,并为生产工艺的进一步改进提供方便,具有很好的经济效益和社会效益。 【关键词】：污水处理 现场总线 PLC控制 PROFIBUS
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TP273
【目录】：

• 中文摘要4-5
• 英文摘要5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 水污染现状9-10
• 1.2 污水处理方法10-11
• 1.3 课题研究意义11-12
• 1.4 国内外各种污水处理技术的使用状况12-14
• 1.5 论文的主要工作14-15
• 2 PLC 与现场总线技术15-30
• 2.1 控制系统的发展过程15-16
• 2.2 可编程控制器PLC16-19
• 2.2.1 可编程控制器的定义16-17
• 2.2.2 可编程控制器的功能和特点17-19
• 2.3 现场总线技术及应用19-25
• 2.3.1 现场总线基本概念19-20
• 2.3.2 现场总线产生的意义20
• 2.3.3 当前流行的几类现场总线20-22
• 2.3.4 现场总线控制系统（FCS）的结构与特点22-24
• 2.3.5 现场总线技术展望与发展趋势24-25
• 2.4 PROFIBUS 现场总线25-29
• 2.4.1 现场总线PROFIBUS 简介25
• 2.4.2 PROFIBUS 现场总线的体系结构25-27
• 2.4.3 PROFIBUS 现场总线的构成和配置27
• 2.4.4 PROFIBUS-DP 的设备类型27-28
• 2.4.5 PROFIBUS-DP 的通信协议28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 3 污水处理厂自动控制系统设计30-37
• 3.1 济源市污水处理厂概况30
• 3.2 污水处理厂工艺流程30-32
• 3.3 污水处理厂自动控制系统总体方案设计32-36
• 3.3.1 污水处理厂PROFIBUS 网络配置32-35
• 3.3.2 污水处理厂网络通信软件设计35-36
• 3.4 本章小结36-37
• 4 软件系统开发与设计37-59
• 4.1 PLC 软件系统开发与设计37-50
• 4.1.1 PLC 编程软件简介37
• 4.1.2 PLC 软件系统实现功能37
• 4.1.3 预处理段PLC 软件系统37-43
• 4.1.4 生物处理段PLC 软件系统43-48
• 4.1.5 污泥处理站PLC48-50
• 4.2 总控室中心控制系统软件开发与设计50-58
• 4.2.1 SIMATIC WinCC 简介50-53
• 4.2.2 污水处理厂上位机监控软件开发与设计53-58
• 4.3 本章小结58-59
• 5 系统调试59-61
• 5.1 系统调试的重要性59
• 5.2 系统调试各阶段的方案设计与实现59-61
• 6 结束语61-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-66
• 附录66-70
• 独创性声明70
• 学位论文版权使用授权书70

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