寺河矿矿井污水处理监控系统的开发

【摘要】：近年来，随着污水自动化处理技术的逐渐推广以及污水处理水平的不断提升，污水处理监控管理系统已应用于污水处理中，使得污水处理系统具备了较强的综合性与智能化功能。 污水处理研究内容涉及到污水处理方面的技术、通讯技术、仪表技术、计算机技术、控制技术等多种理论，属于综合性比较强的研究领域。本文在分析矿井污水处理系统现状的基础上，结合现场实际需求，研制开发出了一套基于PLC技术和组态王技术相结合的矿井污水处理监控系统。 本文以晋煤集团寺河矿污水处理站为现场背景，经过对其污水处理系统的勘察与分析研究，发现其存在监测量不全面以及控制系统缺乏等问题。针对这些问题，本文首先分析了污水处理工艺，明确污水处理流程及水质指标；其次，在分析系统污水处理监控系统工作原理的基础上，根据系统要求及实现的功能，设计了矿井污水处理监控系统的整体方案；然后，依据整体方案分别对矿井污水处理监控系统进行了硬件、软件设计及程序开发；最后，在实验室搭建了污水处理监控系统平台，进行了系统调试。调试成功后将进行工业现场试验，以期使污水处理监控系统在水环境可持续发展中发挥重要的作用。主要工作内容如下： 1、污水处理工艺及流程的了解与分析是矿井污水处理监控系统监测量确定的前提。本文通过对污水进行概述，分析矿井污水处理的工艺，确定了COD、pH、流量、浊度等为系统的监测量。 2、整体方案的合理设计是矿井污水处理监控系统开发的关键环节。本文通过对晋煤集团寺河矿污水处理站现有的处理系统的调研，深入分析系统的工作原理，在查阅国内外相关的文献和资料的基础上，结合处理站的现场实际情况，确定出矿井污水处理监控系统的方案。 3、监控系统的基础是硬件部分的设计，硬件的设计好坏会影响系统的各部分功能能否顺利实现。根据矿井污水处理的实际情况，本文进行矿井污水处理监控系统的硬件设计。设计PLC控制站、现场检测仪表、通讯系统等，确定监控室的硬件和实现的功能。 4、根据监控系统整体的要求，以及已经设计的硬件电路，进行矿井污水处理监控系统的软件设计。软件设计有：上位机软件、下位机软件。下位机软件部分具有信息采集、监测、控制等功能，利用PLC编程软件来进行；下位机软件的设计是基于组态王为平台来进行的，能够完成对数据的存储、分析等功能，并能对现场设备进行远程控制。 5、根据模糊PID控制原理，设计了模糊PID控制加药的策略，给出了模糊PID的控制方案和控制器的设计，利用SIMUlink来进行建模，并对其进行仿真分析。 6、实验室系统调试是测试系统性能的有效手段。本文在实验室搭建污水处理监控系统试验平台，实现对下位机软件的测试；对监控室的上位机软件部分进行测试；上下位机之间通讯的测试等。 【关键词】：矿井 污水处理 PLC 组态王 监控系统
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP273
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 课题的研究背景11-12
• 1.2 国内外污水处理研究现状12-14
• 1.2.1 国外研究现状12-13
• 1.2.2 国内污水处理研究现状13-14
• 1.3 课题的研究目的和意义14-15
• 1.4 本课题的主要研究内容15-17
• 第二章 矿井污水处理监控系统整体方案17-29
• 2.1 污水概述17-18
• 2.2 污水处理方法18-20
• 2.2.1 污水处理的分级18-19
• 2.2.2 处理方法分类19-20
• 2.3 系统研究对象20-22
• 2.3.1 矿井水质指标20-21
• 2.3.2 矿井污水处理流程21-22
• 2.4 监控系统的介绍22-24
• 2.4.1 系统的设计要求22-23
• 2.4.2 监控系统的组成23
• 2.4.3 常见的监控系统23-24
• 2.4.4 污水处理的控制方式24
• 2.5 系统总体方案的设计24-27
• 2.5.1 系统的整体结构24-26
• 2.5.2 系统硬件设计原理26
• 2.5.3 系统实现的功能26-27
• 2.6 本章小结27-29
• 第三章 矿井污水处理监控系统硬件设计29-43
• 3.1 PLC 站设计29-33
• 3.1.1 PLC 概述及特点29-31
• 3.1.2 PLC 选型31-33
• 3.2 仪表系统的选型33-40
• 3.2.1 仪表的选型原则33-34
• 3.2.2 传感器选型34-40
• 3.3 通讯系统设计40-41
• 3.3.1 通讯网络概述40
• 3.3.2 通讯网络设计40-41
• 3.4 中央监控室41-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第四章 矿井污水处理监控系统软件设计43-63
• 4.1 下位机软件设计43-48
• 4.1.1 主程序的设计44
• 4.1.2 模拟量处理程序44-46
• 4.1.3 报警保护程序46
• 4.1.4 通讯程序46-48
• 4.2 上位机软件设计48-52
• 4.2.1 软件总体功能48-49
• 4.2.2 数据库的开发49-51
• 4.2.3 组态王与下位机的通讯51-52
• 4.3 监控系统程序的开发52-61
• 4.3.1 系统的报警功能54-56
• 4.3.2 历史曲线56-57
• 4.3.3 报表信息57-58
• 4.3.4 各工艺段界面设计58-61
• 4.4 本章小结61-63
• 第五章 寺河矿矿井污水处理加药控制策略63-77
• 5.1 传统 PID 控制63-64
• 5.2 模糊 PID 控制64-72
• 5.2.1 模糊 PID 控制方案的设计64-66
• 5.2.2 模糊 PID 控制器的设计66-72
• 5.3 仿真分析72-75
• 5.4 本章小结75-77
• 第六章 系统实验室调试77-83
• 6.1 实验平台的搭建77-78
• 6.2 硬件组态78-79
• 6.3 程序测试79-81
• 6.4 工业现场实施方案81-82
• 6.5 本章小结82-83
• 第七章 结论与展望83-85
• 7.1 研究结论83-84
• 7.2 工作展望84-85
• 参考文献85-89
• 致谢89-91
• 作者在攻读硕士学位期间的研究成果91

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