基于专家PID控制的污水处理系统pH值的研究与应用

【摘要】：水是生命之源,它孕育并维持着地球上的万物生灵。随着工业的不断发展和城市人口的急剧增加,大量工业和生活污水的处理问题受到越来越广泛的重视,水污染已经成为当前中国水危机中最严重、最紧迫的问题。人们对环境保护的呼声越来越高,污水处理己经迫在眉睫。而且我国是一个干旱缺水严重的国家,淡水资源的短缺已经成为我国急需解决的重要问题。经处理后的污水可以直接灌溉农田,可以缓解水危机问题。 本课题以甘肃省某污水处理厂为背景,根据污水处理系统的工艺特点,以及对污水处理系统的研究和分析,应用先进的工业控制计算机、可编程控制器、工业自动化组态软件、电力电子控制技术以及网络通信技术等,开发和设计了一套包括现场控制层、显示操作层和远程信息监视层的污水处理自动控制系统。该系统主要由智能控制系统和现场智能监控仪器等组成,从硬件设计和软件设计两方面进行了探讨,研究了数据采集、处理和控制算法,利用组态软件编写了监控中心管理软件,确保系统的稳定性和可靠性。 在污水处理系统中,为实现对pH值的有效控制,保障设备稳定高效运行,针对pH值具有非线性、时变性以及不确定性的特点,将专家控制与传统PID控制相结合,构成一套基于专家控制思想的污水处理自动控制系统。 作为污水处理系统的核心,PLC有着举足轻重的作用。本系统在众多的品牌中,选择美国Allen-Bradley公司的ConTROLLOGLX 1756-L61可编程控制器系统。CONTROLLOGLX系列PLC是世界知名品牌之一,代表着世界PLC的发展方向,有较高的市场占有率。美国Allen-Bradley公司的CONTROLLOGLX系列PLC系统具有网络功能强、可靠性高等特点,尤其是性价比高。 上位监控系统利用组态王开发了污水处理自动控制系统的监控界面,监控界面主要用于实现生产工艺流程的实时监控、设备工作状态的参数显示和系统故障报警提示。通过监控界面能对污水处理系统设备进行控制,对历史数据进行记录、查询、报表打印等。 本设计实现了污水处理系统的自动监控,提高了污水处理的管理水平,对于解决环境污染问题和实现可持续发展具有重大的现实意义。 【关键词】：污水处理 专家控制 PID PLC 组态王
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP273.5
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 插图索引11-12
• 第1章 绪论12-17
• 1.1 课题研究背景12-13
• 1.2 国内外污水处理研究现状13-15
• 1.2.1 国外污水处理研究现状13
• 1.2.2 国内污水处理研究现状13-15
• 1.3 污水处理PH 值控制发展趋势15
• 1.4 论文研究的内容15-17
• 第2章 污水处理系统工艺17-23
• 2.1 污水处理基本概念17-18
• 2.1.1 污水处理方法17
• 2.1.2 污水的水质指标17-18
• 2.2 污水处理工艺介绍18-19
• 2.3 氧化沟工艺概述19-21
• 2.3.1 氧化沟工艺基本原理和主要设计参数19
• 2.3.2 氧化沟的技术特点19-20
• 2.3.3 氧化沟工艺发展20-21
• 2.3.4 氧化沟脱氮除磷工艺21
• 2.4 本章小结21-23
• 第3章 污水处理系统硬件设计23-28
• 3.1 系统硬件的选择与配置23-26
• 3.1.1 PLC 控制器的选择23-24
• 3.1.2 PLC 控制器的配置24-26
• 3.2 监控系统选型与设计26
• 3.3 OPC 技术在系统中的应用26-27
• 3.4 本章小结27-28
• 第4章 污水处理系统软件设计28-45
• 4.1 控制方式的选择28
• 4.2 PLC 系统的软件开发28-31
• 4.2.1 AB 编程软件特点28-31
• 4.2.2 pH 值控制系统31
• 4.3 PH 值控制策略31-35
• 4.3.1 pH 值概念及特性31-32
• 4.3.2 污水处理中和过程机理及特点分析32-34
• 4.3.3 专家PID 控制pH 值34-35
• 4.4 PID 控制算法35-36
• 4.5 专家控制理论36-38
• 4.5.1 专家系统36-37
• 4.5.2 专家系统特点37-38
• 4.5.3 专家控制38
• 4.6 PH 值专家 PID 控制器的设计38-43
• 4.6.1 基本操作知识的获取39-41
• 4.6.2 知识更新41-42
• 4.6.3 深层知识的获取42-43
• 4.7 PH 值专家 PID 控制软件实现43
• 4.8 传统PID 控制与专家PID 控制误差曲线比较43-44
• 4.9 本章小结44-45
• 第5章 上位计算机监控软件设计45-55
• 5.1 组态软件概述45-46
• 5.1.1 组态软件发展45
• 5.1.2 组态软件的功能45-46
• 5.2 上位监控系统设计46-50
• 5.2.1 各个生产现场监控画面绘制46-47
• 5.2.2 数据报表的设计与历史数据存储47
• 5.2.3 报警记录功能47-48
• 5.2.4 报表记录画面48-49
• 5.2.5 历史趋势画面49
• 5.2.6 安全登录和密码保户49-50
• 5.2.7 专家经验数据更新画面50
• 5.3 组态王开发50-54
• 5.3.1 建立新工程50
• 5.3.2 创建组态画面50-52
• 5.3.3 定义IO 设备52
• 5.3.4 构造数据库52-53
• 5.3.5 建立动画连接53-54
• 5.3.6 运行调试54
• 5.4 本章小结54-55
• 第6章 系统的抗干扰措施55-58
• 6.1 硬件抗干扰措施55
• 6.2 软件抗干扰措施55-56
• 6.3 控制中心机房的抗干扰措施56
• 6.4 电缆的选择和敷设56-57
• 6.5 系统的接地57
• 6.6 系统的防雷57-58
• 结论与展望58-60
• 参考文献60-64
• 致谢64-65
• 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录65-66
• 附录 B 部分电气原理图66-68

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基于专家PID控制的污水处理系统pH值的研究与应用    陈仕彬

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