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污水处理工艺过程计算机监控系统设计

作　者: 刘慧敏
导　师: 曹玉强
学　校: 山东大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 污水处理 DCS 溶解氧 模糊PID
分类号: TP277
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 26次
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内容摘要


随着城市化进程的加快,城市用水需求也不断增加,城市污水的排放问题日益受到重视。如何有效地解决城市污水的处理问题,已成为我国可持续发展及科学发展战略的重要课题之一。由于污水处理过程是一个复杂的生化反应过程,具有高度非线性、时变性、不确定性和时滞性等特点,增加了污水处理自动控制的难度。目前污水处理的重点就是改善出水水质,加强污水处理监控。针对上述情况,本文结合污水处理工艺过程的生产特点和管理要求,设计了污水处理工艺过程的计算机监控系统,主要工作如下：(1)结合污水处理过程的生产特点和管理要求,设计了污水处理工艺过程的计算机监控系统,介绍了该监控系统的总体结构、系统功能和系统的控制方式等,选择合适的仪表、设备,并对这些仪表、监控设备和通信网络进行配置。(2)根据污水处理装置工艺特点和监控需求,构建了一套以新华集团DCS系统为主控系统的全局监控的集成自动化控制系统。详细说明了这个项目的硬件配置,给出了部分控制逻辑的组态画面,结合软件的特点以及使用方法,说明实现各种人机界面动作的制作过程。(3)以节能为目标,重点实现了进水泵站控制和曝气池溶解氧模糊控制子系统。进水泵站采用优先级轮换的方式,设法提高提升泵的工作效率。针对曝气过程溶解氧控制对象的非线性、时变性及不确定性等特点,本文采用模糊PID控制策略实现溶解氧控制,弥补了常规PID控制的不足。本DCS系统主要实现生产过程信息的集中显示、操作管理,提供了远程操作、自动报表打印、数据采集及现场装置的控制。该设计提高了污水处理控制系统的自动化运行水平,实现了远程监控功能,降低了操作人员的工作强度。

全文目录


摘要  8-9
ABSTRACT  9-10
第1章 绪论  10-17
  1.1 课题背景及意义  10-11
  1.2 污水处理控制技术现状  11-12
  1.3 集散控制系统概述  12-15
    1.3.1 DCS的概念  12-13
    1.3.2 DCS的组成与发展  13-14
    1.3.3 我国DCS产业的应用现状  14-15
    1.3.4 DCS在污水处理中的应用  15
  1.4 本文的主要研究内容  15-17
第2章 污水处理技术介绍  17-26
  2.1 污水处理过程工艺原理  17-22
    2.1.1 SBR工艺  17-19
    2.1.2 SBR工艺参数  19-20
    2.1.3 CASS工艺  20-22
  2.2 本系统工艺流程介绍  22-24
  2.3 污水处理水质参数  24-26
第3章 污水处理计算机监控系统总体方案设计  26-48
  3.1 污水处理监控系统的设计要求  26
  3.2 常用监控系统结构形式  26-28
  3.3 计算机监控系统总体架构  28-29
  3.4 控制系统配置与规划  29-48
    3.4.1 系统概述  29-30
    3.4.2 硬件系统  30-32
    3.4.3 软件系统  32-36
    3.4.5 控制需求  36-38
    3.4.6 硬件系统配置  38-48
第4章 软件系统的开发与实施  48-61
  4.1 系统组态与操作界面开发的基本原则  48-49
  4.2 主要控制回路的组态与分析  49-57
    4.2.1 CASS反应池进水阀的联动控制  49-51
    4.2.2 反应池A的联锁控制  51-52
    4.2.3 曝气风机的频率控制  52-55
    4.2.4 泵房的粗格栅控制  55-56
    4.2.5 生化池溶解氧控制  56-57
  4.3 主要操作界面的开发  57-59
  4.4 现场传感器及仪表  59-61
第5章 溶解氧浓度控制回路设计与控制算法研究  61-71
  5.1 污水处理过程对溶解氧浓度的要求  61-62
    5.1.1 控制曝气量的原因  61
    5.1.2 控制曝气量的依据  61-62
  5.2 溶解氧浓度控制回路设计  62
  5.3 溶解氧浓度的常用控制策略分析  62-65
    5.3.1 常规PID控制  62-63
    5.3.2 预测模糊控制系统  63-64
    5.3.3 模糊自适应PID控制器  64-65
  5.4 自适应模糊PID控制器设计  65-71
    5.4.1 模糊控制器工作原理  65
    5.4.2 本系统模糊PID控制器设计  65-71
第6章 结论与展望  71-72
参考文献  72-75
致谢  75-76
学位论文评阅及答辩情祝表  76

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 监视、报警、故障诊断系统
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