城市污水处理厂DCS自动控制系统设计及研究

摘要

人类对水资源的需求以惊人的速度扩大和日益严重的水污染蚕食大量可供消费的水资源。目前城市生活污水处理已经受到各地政府和许多研究人员的关注。为了提高污水处理的效果和管理，实现污水处理自动化控制是关键。当前我国污水处理自动化控制还比较初步，有待于进一步的提高和完善。 本文针对污水处理工艺的特性，结合当前自动化控制技术，系统地研究了DCS系统在污水处理中的实现。并对以下内容进行较为深入的分析和研究： 首先分析了改良SBR工艺(CAST工艺)的特点，针对该工艺提出各个子控制站详细的控制方案，并且对污水处理提升泵房控制站设计了自适应控制器和改进型PID控制器两种优化控制方案，分别应用于连续进水和间歇进水两种不同场合。相对以往常用的控制方案，此方案减少了潜水泵的启停次数，并提高了潜水泵持续在高液位运行的机率和潜水泵的使用寿命，同时相应的有着很好的节能效果。 DCS控制系统方案设计采用“PC机-PLC-智能仪表”模式，实现中央控制室集中监控和管理，远程分散控制。提出了基于工业以太网、Modbus总线和OMRON Controller Link总线三层通信网络结构设计。其中，中央控制室监控系统通过工业以太网和远程控制站通信；远程I/O子控制站通过Controller Link总线和远程控制站通信中转，实现和中央控制室通信；智能仪表通过Modbus总线和远程控制站PLC通信经由工业以太网将数据传输到中央控制室主监控系统中。文章对其设计过程及实现进行了详细的分析和研究。 监控系统的设计：利用组态王强大的监控与显示能力，对监测系统的生产过程监视、数据采集、实时控制、报警功能、安全操作功能和生产数据功能进行组态设计，并通过对组态王监控系统的网络配置、驱动连接设置和网络发布，实现了中央监控和远程浏览监控功能。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题的研究意义

1.1.1污水处理的意义及现状

1.1.2污水处理自动控制研究意义及现状

1.1.2自控控制系统技术发展现状

1.2本课题研究的主要内容

第二章城市生活污水处理工艺

2.1污水处理工艺过程

2.2活性污泥工艺

2.2.1 SBR工艺

2.2.2 CAST工艺

2.3部分水质参数及其意义

第三章城市生活污水处理自动控制系统设计

3.1污水处理工艺过程

3.2硬件模块配置

3.3自动控制过程设计

3.3.1格栅单元控制

3.3.2进水泵房单元控制

3.3.3改良SBR池单元控制

3.3.4鼓风机房单元控制

3.3.5加氯间单元控制

3.3.6脱水机房单元控制

3.4进水泵房控制器的研究

3.4.1 A2/O工艺进水泵房自适应控制器研究

3.4.2改良SBR工艺进水泵房控制的设计

3.5现场调试注意事项及扩展

3.5.1自控控制系统的调试步骤

3.5.2自控系统运行中的故障判别

第四章现场通信系统设计及研究

4.1通信配置

4.1.1基本要求

4.1.2现场情况

4.1.3本项目最终方案

4.2 Controller Link总线协议

4.2.1 Controller Link总线协议

4.2.2 Controller Link总线在本项目中的应用

4.3工业以太网通信

4.3.1工业以太网

4.3.2工业以太网在本项目中的应用

4.4 ModBus通信协议

4.4.1 ModBus协议及协议宏

4.4.2 ModBus_RTU协议宏的配置及在本项目中应用

第五章监控系统设计

5.1监控系统的功能及组成

5.1.1生产过程监视功能

5.1.2数据采集

5.1.3控制功能

5.1.4报警功能

5.1.5安全操作功能

5.1.6生产数据管理功能

5.2组态王的特点

5.3组态王在本项目中的硬件驱动配置及网络发布

5.3.1网络配置

5.3.2驱动连接

5.3.3网络发布

5.4组态王在本项目中的应用举例

5.4.1改良SBR池监控单元

5.4.2报表系统

5.4.3报警系统

5.4.4高低压系统单元

第六章结论及展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

作者攻读硕士学位期间发表的论文

作者攻读硕士学位期间参与的项目