城市污水处理DCS控制系统研究

摘要

本文以黑龙江省某市污水处理厂为研究对象，通过对该厂所采用的CASS处理工艺的工艺流程、优点等的介绍，根据现场仪表以及控制对象特点设计一套满足该厂要求的DCS系统。本文详细论述了该系统的结构，根据结构分别对系统结构中过程控制层、中央控制层和生产管理层三个层次进行详细描述。整套系统设计部分分为上位机设计与下位机设计，下位机PLC将控制系统划分为四个PLC分站，根据每个分站的特点，对其进行硬件配置、地址选取以及硬件组态设计。上位监控机采用KingSCADA组态软件来对该厂CASS工艺流程以及各处理环节的仪器仪表运行状况进行实时数据采集，进而完成工艺流程的画面显示、记录仪表检测数据、分析水质参数趋势变化图、及时诊断现场故障并报警，完成人工无法做到的高级控制策略。设计的系统上位监控机与下位PLC之间采用工业以太网与现场总线相结合的通讯方案进行通信。
　　 本文最后就污水处理中溶解氧(DO)控制过程进行理论分析，考虑污水处理的纯滞后、大惯性、不确定性的特点，将模糊智能控制理论引入到传统PID理论中，设计溶解氧(DO)模糊控制器，并将模型进行Matlab仿真，通过仿真曲线分析可知，采用自适应模糊PID控制器后，该系统超调量较小，响应速度较快，具有性能稳定等优点。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 污水处理国内外发展的现状

1．2 国内外自控系统技术的研究现状

1．2．1 我国自控系统技术的研究现状

1．2．2 国外自控系统技术的研究现状

1．3 课题的目的及意义

1．4 论文研究的主要内容

第2章 城市生活污水处理工艺

2．1 污水处理工艺过程

2．2 本系统的工艺介绍

2．2．1 循环式活性污泥CASS工艺

2．2．2 本系统的工艺流程

2．3 污水处理过程主要水质参数及其意义

2．4 本章小结

第3章 污水处理DCS控制系统设计

3．1 系统总体设计

3．2 系统组成结构及功能

3．3 系统硬件设计

3．3．1 硬件设计原则

3．3．2 硬件配置

3．4 下位机硬件组态设计

3．5 下位机软件编程

3．6 污水处理系统各PLC站控制

3．6．1 细格栅间工作站PLC1控制

3．6．2 鼓风机房PLC2站控制

3．6．3 污泥浓缩脱水间PLC3站控制

3．6．4 紫外线消毒间PLC4站控制

3．7 控制系统监控组态软件设计

3．7．1 组态软件简介

3．7．2 监控组态设计

3．7．3 组态的下载与传送

3．8 系统通信方案选择

3．9 系统运行

3．9．1 悬浮物浓度(SS)指标分析

3．9．2 化学需要量(COD)指标分析

3．10 本章小结

第4章 污水曝气过程溶解氧控制策略研究

4．1 控制策略

4．1．1 模糊控制理论

4．1．2 系统被控方案的选择

4．2 溶解氧的模糊自适应PID控制器设计

4．2．1 模糊控制器的结构

4．2．2 确定量的模糊化

4．2．3 模糊控制规则及其生成

4．2．4 模糊推理及模糊判决

4．3 基于Simulink模糊控制器的仿真

4．3．1 模糊控制器的仿真设计

4．3．2 传统PID控制的仿真

4．3．3 基于Matlab的模糊自适应PID控制仿真

4．4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢