污水处理厂曝气过程中智能控制的应用研究

【摘要】：本文简单介绍了国内外污水处理的现状以及污水处理的工艺,通过对比国内污水厂自控系统的四种主要的形式——DCS系统、工业现场总线控制系统以及IPC+PLC控制系统的优缺点,根据供水公司第一污水处理厂的实际情况选用IPC+PLC的控制方案。分别针对粗格栅间、污水提升泵房、鼓风机房及生化池这几个控制站点设计相应的自动化控制方案,实现PLC控制,并且分别设计了各个控制系统的硬件及软件配置。介绍了Profibus现场总线和光纤以太环网的特点,选择光纤以太环网与过程现场总线相结合的多层网络实现了各PLC控制站点之间的通讯功能。 同时,针对污水处理的曝气过程控制中的间歇型、非线性、大滞后以及直接控制变量难以在线测控等难点,确定了曝气过程的控制参数,建立了曝气过程的仿真模型。比较了SMITH预估控制策略和模糊控制策略的运用效果,确定了模糊控制在污水处理厂曝气系统的实际应用,并在PLC上实现模糊控制策略。 【关键词】：污水处理 曝气系统 PLC 模糊控制
【学位授予单位】：中国石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TP273.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-12
• 1.1 课题的研究意义8-9
• 1.2 国内外自动控制系统技术在污水处理中的应用现状9-10
• 1.2.1 国外自动控制系统在污水处理中的应用状况9
• 1.2.2 国内自动控制系统在污水处理中的应用状况9-10
• 1.3 课题研究内容和方案设计10-12
• 1.3.1 课题研究内容10
• 1.3.2 课题研究目标10-12
• 第2章 污水处理工艺介绍12-16
• 2.1 城市污水的污染指标12
• 2.2 城市污水处理工艺12-16
• 第3章 污水处理厂控制系统的方案设计16-21
• 3.1 控制系统方案比较16
• 3.2 数据通讯系统16-17
• 3.2.1 过程现场总线17
• 3.2.2 光纤以太环网17
• 3.3 控制系统设计17-21
• 3.3.1 监控系统配置18-19
• 3.3.2 WinCC概述19-20
• 3.3.3 监控系统实现的功能20-21
• 第4章 污水处理厂自动控制系统的实现21-30
• 4.1 粗格栅间PLC站21-26
• 4.1.1 粗格栅间控制方案21-22
• 4.1.2 污水提升泵房控制方案22
• 4.1.3 粗格栅间站PLC配置22-24
• 4.1.4 粗格栅间站PLC控制的实现24-26
• 4.2 鼓风机房PLC站26-30
• 4.2.1 鼓风机房及生化池的控制方案26-27
• 4.2.2 鼓风机房站配置及PLC控制的实现27-30
• 第5章 智能控制在污水处理曝气过程中的应用研究30-40
• 5.1 曝气过程中控制参数的选择30
• 5.2 曝气过程仿真模型的建立30-31
• 5.3 曝气过程控制策略对比研究31-38
• 5.3.1 SMITH预估算法控制策略32-33
• 5.3.2 模糊控制的控制策略33-38
• 5.4 曝气过程控制策略选择38-40
• 第6章 总结与展望40-41
• 参考文献41-43
• 致谢43-44
• 攻读硕士学位期间取得的成果44

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