基于现场总线的污水处理自动监控系统的研究

【摘要】：近年来,我国经济飞速发展,人口逐年增加,生产、生活中产生的污水也随着增加。与此相对的是城市污水处理能力增长速度落后于实际需要,水环境持续恶化。部分污水处理厂由于建厂时间较早、经费投入不足等原因没有任何自动监控系统或者直接通过PLC站控制现场的仪器仪表,自动化水平低、能耗高。因此,实现污水处理的自动监控成为当前的迫切要求。 本文通过对污水处理工艺的研究和分析,借鉴国内外先进污水处理厂经验并结合处理厂实际情况设计了一种基于现场总线的污水处理自动监控系统。系统选用PROFIBUS,总线构建监控网络,设置一总监控站和三个分控制站。总控制站以组态王6.55为开发平台设计了上位机(PC)监控系统,直观显示污水处理的实时流程,具有实时监控、报警、管理等功能。分控制站选用西门子300系列PLC,组态编程后实现自动控制。上位机与分控制站、分控制站与智能仪器仪表之间使用PROFIBUS进行通信。 经过初步测试,系统基本上达到预计的目标。本系统优点在于利用PROFIBUS网络通信大大减少了布线,靠PLC实现自动控制,工作人员在监控室内利用上位机系统即可对全场进行监控。 【关键词】：污水处理 自动监控系统 现场总线 PLC 模糊控制 组态王
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP277
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-13
• 1.1 选题背景11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.3 主要研究内容及意义12-13
• 2 污水处理技术13-19
• 2.1 污水水质指标13-14
• 2.2 污水处理方法种类14
• 2.3 某城市污水处理厂工程背景14-15
• 2.4 污水处理工艺的选择15-19
• 2.4.1 污水处理工艺选择依据15-16
• 2.4.2 污水处理工艺设计16-19
• 3 污水处理自动监控系统的总体设计19-33
• 3.1 工业控制系统的发展历程19
• 3.2 污水处理厂网络的选择19-20
• 3.3 现场总线技术20-22
• 3.3.1 现场总线的国际标准20-21
• 3.3.2 现场总线控制系统21-22
• 3.4 PROFIBUS现场总线22-24
• 3.4.1 PROFIBUS协议结构22-23
• 3.4.2 PROFIBUS总线的传输方式23-24
• 3.5 PROFIBUS-DP总线24-25
• 3.6 控制系统结构的设计25-28
• 3.6.1 总体方案设计25-26
• 3.6.2 系统网络结构设计26-28
• 3.6.3 系统可靠性及安全性措施28
• 3.7 主要硬件设备28-33
• 3.7.1 PLC概述及特点28-31
• 3.7.2 变频器的选择31
• 3.7.3 硬件与PROFIBUS连接31-33
• 4 监控系统控制功能的实现33-55
• 4.1 PLC软件开发系统及设计33-34
• 4.2 预处理阶段控制系统34-42
• 4.2.1 格栅控制34-35
• 4.2.2 提升泵控制35-38
• 4.2.3 沉砂池设备控制38-40
• 4.2.4 预处理段PLC1配置40-41
• 4.2.5 PLC1子站的组态编程41-42
• 4.3 生物处理阶段控制系统42-50
• 4.3.1 奥贝尔氧化沟原理42-43
• 4.3.2 氧化沟溶解氧浓度的模糊控制43-49
• 4.3.3 生物处理段PLC配置49-50
• 4.3.4 PLC2子站的组态编程50
• 4.4 污泥处理段控制方法50-55
• 4.4.1 二沉池51
• 4.4.2 污泥泵房及浓缩脱水车间51-52
• 4.4.3 污泥处理段PLC3配置52-53
• 4.4.4 PLC3子站的组态编程53-55
• 5 上位机组态监控系统设计55-65
• 5.1 概述55-56
• 5.2 组态王软件56-57
• 5.3 上位机系统设计57-60
• 5.3.1 设备配置57-58
• 5.3.2 数据交换机理58
• 5.3.3 数据库变量的定义58-60
• 5.4 监控界面的设计60-65
• 5.4.1 主界面设计60-61
• 5.4.2 各工艺流程分界面设计61-65
• 结论65-67
• 参考文献67-71
• 致谢71-73
• 作者简介73

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