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工业以太网在卷烟厂污水处理自动控制系统中的研究

关注热度:140   来源:新能源学术论文  作者:姚宇
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【摘要】: 随着全球水危机的日益严重,水资源的保护迫在眉睫,合理有效地处理排放污水具有重大的社会意义。本文以某卷烟厂污水处理工程为研究对象,采用工业以太网技术,完成了污水处理自动控制系统的设计实现。 首先,本文通过对DCS、现场总线及工业以太网三种控制网络的比较介绍,突出了工业以太网在工业过程控制中的优势。由于工业以太网具有“一网到底”的美誉,可以一直延伸到工业现场设备控制层,所以本文的污水处理自控系统选用工业以太网作为通讯网络,完成监控管理层与现场控制层的信息交换。 其次,依据卷烟厂污水处理工艺,设计了污水处理的自动控制系统。分为上、下位机两级结构,上位机选用研华工控机IPC作为监控管理主机,下位机选用西门子公司的S7-300系列PLC来完成现场控制,上下位机之间通过工业以太网通讯。将现场分为三个PLC控制站,分别详细介绍了各站的控制功能及组态实现,并设计了监控管理的组态画面。 最后,针对污水处理的动态复杂性,选择曝气过程的溶解氧浓度作为研究对象进行了控制算法的研究。根据经验,建立了曝气过程的近似仿真模型,针对此模型提出了模糊PID控制策略。在Matlab中进行了仿真实验,并与常规PID控制进行了比较,结果验证了模糊PID控制策略的有效性和可实施性。
【关键词】:工业以太网 污水处理 PLC 模糊控制
【学位授予单位】:西安建筑科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP273
【目录】:
  • 摘要3-4
  • Abstract4-8
  • 1 绪论8-14
  • 1.1 污水处理概述8-9
  • 1.2 城市污水处理概况9-10
  • 1.2.1 城市污水处理现状9
  • 1.2.2 城市污水处理方法9-10
  • 1.3 污水处理自动控制系统国内外研究现状10-12
  • 1.3.1 污水处理自动控制系统国外研究现状10-11
  • 1.3.2 污水处理自动控制系统国内研究现状11-12
  • 1.4 本文的背景和意义12
  • 1.5 本文的主要内容12-13
  • 1.6 本章小结13-14
  • 2 卷烟厂污水处理工艺过程14-22
  • 2.1 工艺流程14-18
  • 2.1.1 污水水量水质分析14-15
  • 2.1.2 工艺流程选择15-17
  • 2.1.3 工艺流程确定17-18
  • 2.2 工艺特点18-19
  • 2.3 工艺设计19-21
  • 2.4 本章小结21-22
  • 3 工业以太网22-32
  • 3.1 常用的几种控制网络22-24
  • 3.1.1 集散控制系统22
  • 3.1.2 现场总线控制系统22-23
  • 3.1.3 工业以太网23-24
  • 3.2 工业以太网介绍24-30
  • 3.2.1 以太网协议24-26
  • 3.2.2 工业以太网的主流标准26-28
  • 3.2.3 工业以太网的关键问题28-30
  • 3.3 工业以太网的研究现状及应用30-31
  • 3.4 本章小结31-32
  • 4 污水处理自动控制系统设计32-53
  • 4.1 污水处理自动控制系统整体设计32
  • 4.2 控制系统配置32-35
  • 4.2.1 上位机32-33
  • 4.2.2 下位机33-34
  • 4.2.3 上、下位机通讯34-35
  • 4.3 PLC控制站35-49
  • 4.3.1 预处理段PLC控制35-39
  • 4.3.2 生化处理段PLC控制39-46
  • 4.3.3 污泥处理段PLC控制46-49
  • 4.4 中央控制室监控设计49-52
  • 4.5 本章小结52-53
  • 5 污水处理自动控制策略研究53-72
  • 5.1 控制变量的选择53
  • 5.2 曝气过程仿真模型的建立53-55
  • 5.3 曝气过程控制策略的研究55-63
  • 5.3.1 PID控制56
  • 5.3.2 模糊控制56-63
  • 5.4 模糊PID控制算法仿真及结果分析63-70
  • 5.4.1 模糊控制器在Matlab中的设计63-67
  • 5.4.2 模糊PID控制器仿真67-70
  • 5.5 本章小结70-72
  • 6 总结与展望72-73
  • 致谢73-74
  • 参考文献74-77
  • 攻读硕士期间发表论文情况77


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关键词: 工业以太网

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