污水处理智能化监控系统开发研究

【摘要】：随着经济的发展,水污染问题日益严重。目前,我国污水处理自动化水平低,污水处理效率不高,经济效益也比较差,严重的影响了我国经济和社会的发展。所以要求找到一种新的智能化监控系统。 污水处理系统中顺序控制、时序控制、连锁控制较多,用传统的仪表控制方法难以得到理想的控制效果。随着自动化技术和计算机技术的发展,出现了以PLC和工业控制计算机为代表的、以程序控制取代人工控制的智能控制系统。 本文在模糊控制技术理论研究的基础上,对污水处理的关键技术(CAST池含氧量)进行了研究。根据污水处理中CAST池的控制特点,采用模糊控制方法控制CAST池含氧量。为保证污水处理高效控制提供了理论基础。 该项目的现场控制系统采用的是德国SIEMENS公司的S7-300系列PLC做主站,远程PLC做从站,构成的PROFIBUS-DP二级总线控制系统。运用与之相配套的STEP7编程软件进行编程和组态。 上位机选用的是性能稳定、抗干扰性能好的研华工控机,采用以太网与两台PLC进行通信。选用组态王软件对上位机的人机界面进行设计和组态,实现各种现场数据的实时监控、显示和记录。人机界面包括导航画面、污水处理过程监控画面、历史趋势曲线画面、报警画面、CAST池循环控制画面等操作显示画面。 【关键词】：PLC 组态软件 污水处理 含氧量模糊控制 监控
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TP277
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 绪论8-12
• 1.1 污水处理智能控制的意义8
• 1.2 国内外污水处理控制研究现状8-10
• 1.3 课题来源及研究的主要内容10
• 1.4 课题解决的主要技术问题及应用意义10-12
• 2 污水处理控制方案论证12-18
• 2.1 污水处理自动控制的技术背景12-13
• 2.2 污水处理控制系统的特点13-14
• 2.3 污水处理系统控制方案的选择14-18
• 3 场级控制系统设计18-24
• 3.1 主要硬件设备选型18-20
• 3.1.1 控制设备18-20
• 3.1.2 测量设备及执行器20
• 3.2 现场级控制要求20-24
• 4 STEP7程序组态开发24-39
• 4.1 STEP7程序开发24-25
• 4.1.1 STEP7软件简介24-25
• 4.2 STEP硬件组态模块25-30
• 4.2.1 硬件组态25-27
• 4.2.2 通信组态27-30
• 4.2.3 编辑符号表30
• 4.3 STEP7软件模块30-34
• 4.4 PID控制功能的实现34-39
• 5 上位监控软件的开发39-51
• 5.1 概述39
• 5.2 组态王简介39-44
• 5.2.1 组态王软件的组成39-41
• 5.2.2 组态王软件的优点41-43
• 5.2.3 应用组态王软件制作工程的步骤43-44
• 5.3 组态王在污水处理控制系统中的具体应用44-51
• 5.3.1 污水处理监控画面的开发44-45
• 5.3.2 CAST池循环监控画面开发45-46
• 5.3.3 趋势曲线模块46-47
• 5.3.4 报警模块47
• 5.3.5 系统安全管理47-49
• 5.3.6 组态王网络配置49-51
• 6 含氧量模糊控制系统研究及仿真51-61
• 6.1 模糊控制简介51-52
• 6.2 模糊控制器的设计52-55
• 6.2.1 模糊控制器的结构52
• 6.2.2 模糊控制语言的变量值及论域52-53
• 6.2.3 确定隶属度函数53
• 6.2.4 确定模糊控制规则表53-54
• 6.2.5 模糊推理54-55
• 6.3 模糊控制器在MATLAB模糊工具箱上实现仿真55-61
• 6.3.1 定义输入输出变量55-56
• 6.3.2 定义语言变量隶属度56-57
• 6.3.3 定义模糊控制规则57
• 6.3.4 输出特性曲面预览57-59
• 6.3.5 在Simulink中的模糊控制系统仿真59-61
• 7 结论61-63
• 8 展望63-64
• 9 参考文献64-68
• 10 攻读硕士学位期间发表论文情况68-69
• 11 致谢69

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