临清市污水处理自动监控系统

摘要

随着生活水平的提高和可持续发展战略的需要,污水处理越来越受到社会的重视.它既能够起到环保作用,又可以进行处理水重复利用,节约水资源.为了提高污水处理的质量和效率,同时又能节省大量的人力物力资源,设计一套自动化监控系统,是十分必要的.该文以临清市污水处理厂为例,简要介绍了小型污水处理厂的自动监控系统的整体设计方案.临清市污水处理厂日处理污水能力为30000立方米,相对于污水处理行业来说规模较小.整个监控系统分为三部分:一是现场数据采集部分,完成数据采集功能;二是现场控制单元,分现场控制柜和PLC站,现场控制柜主要完成手动控制,PLC站主要完成数据处理和自动控制及通讯功能;三是上位机监控部分,主要是监视现场各工艺流程运行状况并实施遥控功能.现场主站采用西门子可编程控制器PLC S7-300,4个远程RIO与ET200M组成4个从站与主站连接.各个远程RIO分别接各现场仪表和控制柜.各现场仪表对井、池的液位、流量、压力、温度、溶氧量和PH值等参数进行检测,控制柜用来监控各个泵、阀、配电屏等开关量和模拟量.上位监控部分采用了西门子公司SIMATIC WinCC组态软件开发,设计了污水处理工艺流程监控画面,以及各模拟量的历史存档、变化趋势图和报警报表等.网络通讯技术的在该系统的应用有两方面:现场总线PROFIBUS负责现场采集与控制单元PLC与上位机监控单元操作员站和工程师站之间的数据信息传递,采用DP协议通讯;领导层的管理系统则采用了以太网来实现.在该系统的设计中,采用了模糊控制理论.由于工艺的要求,需要对溶氧量进行控制.在被控对象没有变化规律可寻的情况下,依据其实测参数采用模糊的概念来进行控制.PLC依据溶氧量对鼓风充氧部分采用了模糊控制,通过对阀门开度的调节,使溶氧量达到期望的要求.该文简单介绍了污水处理工艺流程及参数,对WinCC和STEP7软件、PROFIBUS总线及其应用作了详细介绍.对上位控制和模糊算法作了深入研究.该系统已在临清市污水处理厂顺利运行,达到了预期的目的,能够满足现场的要求.该套系统对于今后污水处理行业自动化的发展有很好的应用价值.

目录

文摘

英文文摘

原创性声明和关于学位论文使用授权的声明

第1章前言

1.1国内污水处理现状

1.2临清市污水处理工程监控系统简介

第2章污水处理工艺流程

2.1城市污水处理工艺简介

2.1.1城市污水的污染指标

2.1.2城市污水处理方法

2.2临清污水处理工艺简介

2.3临清污水处理工艺流程图

第3章自动监控系统方案设计

3.1设计思想

3.2系统结构图

3.3各单元功能描述

3.3.1中央控制级

3.3.2分布式控制站

3.3.3各现场电控柜

第4章自动监控系统硬件配置

4.1 RIO1远程站

4.1.1进水井

4.1.2粗格栅

4.1.3曝气沉砂池

4.1.4进水泵房

4.1.5细格栅

4.1.6 RIO1站控制柜

4.2 RIO2、RIO3远程站

4.2.1曝气池

4.2.2二沉池

4.2.3污泥泵房

4.2.4 RIO2站控制柜

4.2.5 RIO3站控制柜

4.3 RIO4远程站

4.3.1污泥浓缩池

4.3.2污泥脱水机房

4.3.3药剂制备与添加

4.3.4 RIO4站控制柜

4.4中央监控室

4.5数据通讯系统

4.5.1PROFIBUS网络

4.5.2工业以太网

第5章自动监控系统软件设计

5.1 PLC编程

5.1.1编程工具SIMATIC STEP7介绍

5.1.2临清污水项目PLC软件编制

5.2 WINCC编程

5.2.1WINCC软件介绍

5.2.2临清污水项目WinCC组态设计

第6章控制策略的研究

6.1控制应用背景

6.2模糊控制介绍

6.2.1模糊控制的发展

6.2.2模糊控制的特点

6.2.3模糊控制的系统结构

6.2.4模糊集合论

6.2.5模糊语言变量

6.2.6模糊逻辑推理

6.2.7模糊控制系统

6.3模糊控制器的设计

6.3.1系统分析

6.3.2模糊控制器的设计步骤

第七章结束语

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的论文

附录