城市污水处理自动控制系统的应用研究

摘要

随着城市化进程的加快，人口经济不断发展，城市用水需求也不断增加，同时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。
　　现场总线技术具有数字化、分散性、开放性和互操作性等特点，代表了今后工业控制网络发展的方向，是当前自动控制领域中倍受关注的技术之一。本文根据城市污水处理厂的实际案例，分析并设计了基于现场总线技术的城市污水处理自动控制系统。
　　本文首先在理论上对现场总线控制系统进行了全面的探讨和阐述，介绍了现场总线的概念、网络结构、通信模型以及五种典型的现场总线，并且尤为深入的对PROFIBUS现场总线进行了阐述。然后根据污水处理厂实际应用的需要，从综合自动化控制系统的完整性、可靠性、开放性及可扩充性几个方面，比较分析了DCS、现场总线、工业以太网等工业应用网络的连接方式，提出了基于PROFIBUS现场总线网络的通信方案。并且依据城市污水处理工艺实例给出了污水处理过程自动控制系统的总体设计方案和具体实施细节。
　　针对污水曝气过程控制的间歇性、非线性、大滞后、直接控制变量难以在线测量等控制难点，本文通过MATLAB仿真，比较了PID、模糊控制两种控制策略的运用结果。由于模糊控制策略控制效果较好，并且不需要对象的精确数学模型，本文选用简单易行的查控制表方法在PLC上实现模糊控制策略。在文章的最后，本文对现场总线技术与模糊控制在工业控制领域的应用前景作了展望。

目录

城市污水处理自动控制 系统的应用研究

RESEARCH ON APPLICATION OF AUTOMATIC CONTROL SYSTEM FOR MUNICIPAL WASTEWATER TREATMENT

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 污水处理现状及发展趋势

1.1.1我国水资源概况

1.1.3污水处理的发展趋势

1.2 实现污水处理自动控制的技术背景

1.3 污水处理控制技术的难点

1.4 本课题研究的内容及意义

1.5 本章小结

第2章 污水处理控制系统的总体设计方案

2.1.1 污水处理方法简介

2.1.2 城市污水处理系统

2.1.3 活性污泥法工艺概述

2.2 控制系统方案设计原则

2.3 污水处理厂网络研究

2.3.1 工业以太网与现场总线网络

2.3.2 污水处理厂网络配置

2.4 污水处理控制系统总体设计方案

2.4.1 系统构成

2.4.2 系统功能

2.5 本章小结

第3章 污水处理控制系统的实施

3.1 系统硬件设计

3.1.1 系统硬件组成

3.1.2 一次提升泵房PLC控制站组成

3.1.3 鼓风机房PLC控制站组成

3.1.4 二提泵房PLC控制站组成

3.2 系统软件设计

3.2.1 PLC控制主程序

3.2.2 预处理系统主程序

3.2.3 格栅控制子程序

3.2.4 模拟量转化程序

3.2.5 手动/自动切换程序

3.3 本章小结

第4章 曝气过程的模糊控制

4.1 模糊控制理论简介

4.2 曝气过程控制参数选择

4.3 污水曝气控制策略的研究

4.3.1 鼓风机节能分析

4.3.2 曝气过程电气控制方案

4.3.3 曝气过程仿真模型的建立

4.3.4 PID控制

4.3.5 模糊控制

4.3.6 PLC控制实现

4.3.7 模糊控制MATLAB仿真

4.3.8 控制策略比较

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学位论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理

致谢

个人简历