基于西门子PLC的污水处理自动控制及算法研究

发布时间：2017-04-12 05:10

  本文关键词：基于西门子PLC的污水处理自动控制及算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：污水处理厂对自动控制系统的管理要求日益智能化,自动化系统的管理需求在污水处理厂中日益提高,通过中央控制系统对污水处理厂进行监控并反映设备运行情况,对污水处理厂的运行维护、监督更加方便。本文选取上海某中小型城镇污水处理厂作为研究背景,根据中小型污水处理厂的实际运行情况,处理工艺选择了循环周期性活性污泥法污水处理工艺,针对该污水处理工艺特点,设计一套由下位机集合模糊算法的自动控制PLC、上位机实现实时监控的组态软件WINCC、通讯网络实现数据交互的现场总线PROFIBUS-DP和以太网来组建中央控制的污水处理控制系统。本控制系统主要实现对污水处理厂的溶解氧参数的检测、控制、监控;检测方法通过传感器和实验室内软测量模型预估计BOD参数得出,控制方法采用自动控制技术结合BP神经网络自整定PID算法和模糊PID-Smith预估计实现,监控技术采用组态软件与自动控制软件通讯实现对污水处理参数的实时监控。实现溶解氧参数控制在2.0mg/L左右。本文以循环周期性活性污泥工艺流程为线索,设计系统的总体框架,各自动控制站PLC的设计、污水参数的监测、软测量预测及智能控制器的设计、通讯网络的组态。通过软硬件设计实现了污水处理厂的控制要求,验证了以更智能化自动控制方式代替传统手动工艺的有效性。
【关键词】：周期性循环活性污泥法 PLC WINCC 软测量预估计 BP神经网络自整定PID算法 模糊PID-Smith预估计 溶解氧
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP273;X703
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1．绪论8-12
• 1.1 污水处理的意义8
• 1.2 污水处理控制系统的现状8-10
• 1.2.1 国内污水处理控制系统的现状8-9
• 1.2.2 我国城镇污水的处理指标9-10
• 1.3 课题的来源及背景10-11
• 1.4 课题研究内容和章节安排11-12
• 2．污水处理厂工艺过程控制设计12-18
• 2.1 CASS工艺及行业对比12-13
• 2.2 粗格栅的过程控制13-14
• 2.3 污水提升泵过程控制14-15
• 2.4 细格栅、沉砂池过程控制15-16
• 2.5 生化池过程控制16-17
• 2.6 本章小结17-18
• 3．污水处理厂的自动控制系统设计18-32
• 3.1 污水处理厂系统设计概述18-20
• 3.2 鼓风机系统设计概述20-26
• 3.2.1 鼓风机曝气池设计21-23
• 3.2.2 鼓风机系统的设计23-26
• 3.3 设备选型26-31
• 3.3.1 PLC及通信系统选型26-29
• 3.3.2 仪器仪表选型29-30
• 3.3.3 人机界面HMI选型30-31
• 3.4 本章小结31-32
• 4．溶解氧参数的算法研究32-49
• 4.1 软测量预估计BOD参数32-36
• 4.1.1 软测量模型32-33
• 4.1.2 偏最小二乘法补偿方法33-35
• 4.1.3 神经网络的BOD机理模型补偿方法35-36
• 4.2 BP神经网络的自整定PID算法设计36-39
• 4.3 模糊控制算法设计39-48
• 4.3.1 模糊PID自整定39-44
• 4.3.2 模糊PID-Smith预估计44-48
• 4.4 本章小结48-49
• 5．污水处理厂自动控制实现49-67
• 5.1 集成平台TIA49-51
• 5.1.1 系统特性50-51
• 5.2 PLC的软件程序设计51-62
• 5.2.1 通讯网络组态51-52
• 5.2.2 变量52-54
• 5.2.3 功能块设计54-58
• 5.2.4 模糊PID功能块设计58-62
• 5.3 上位机WINCC监控设计62-66
• 5.3.1 功能介绍62-64
• 5.3.2 系统设计64-66
• 5.4 本章小结66-67
• 6．总结与展望67-69
• 6.1 总结67-68
• 6.2 展望68-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-72

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1 李雄军;罗健旭;黄志清;王文佳;;污水处理溶解氧的模糊神经网络控制器研究[J];控制工程;2010年S2期

2 李微;袁德成;卢雷萍;;溶解氧去伪控制研究[J];工业控制计算机;2011年02期

3 王s，

本文编号：300775