污水处理控制系统开发及冗余技术研究

【摘要】：本论文涉及的科研课题来源于杨凌某制药厂的污水处理工程，由我校承担其控制系统的开发。文章主要论述了污水处理控制系统的研究设计过程，并对PLC控制系统冗余问题进行了相关的研究和探讨。 文章首先对污水处理工艺及控制要求进行了叙述，确定了控制系统总体方案。随后着重对PLC(下位机)和上位机的硬件集成和程序开发进行了论述。控制系统由管理级、控制级和现场级三部分组成，控制级采用西门子冗余S7-300 PLC作为主控器，以STEP7为软件开发环境。控制程序采用模块化结构，提出了一种针对SBR工艺的新的程序设计思路。管理级偏重于数据储存和监控，采用Wonderware公司的InTouch组态软件来开发人机界面，以实现工艺状态的监控。现场级采用ET200M分布式I／O模块和信号模块相连。最后，对上下位机的冗余原理及实现方法进行了相关论述，并提出了一种基于InTouch组态软件的上位机冗余方法。 本文中的设计内容已通过仿真实验。但由于前期工程的延误，控制系统的现场联调将推迟到三月份。 【关键词】：PLC 污水处理控制系统 冗余
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：X703
【目录】：

• 创新性声明2
• 关于论文使用授权的说明2-3
• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-9
• 1.1 污水处理的国内外状况7-8
• 1.1.1 污水处理的意义7
• 1.1.2 国外污水处理状况7
• 1.1.3 我国污水处理状况7-8
• 1.2 课题的来源及研究目的8
• 1.3 本文研究内容8-9
• 第二章 污水处理工艺及控制系统9-17
• 2.1 污水处理工艺选用9-13
• 2.1.1 污水处理简介9
• 2.1.2 污水相关指标9-10
• 2.1.3 污水处理工艺的选用10-13
• 2.2 控制系统13-16
• 2.2.1 控制系统简介13-15
• 2.2.2 控制系统的结构设计15-16
• 2.3 本章小结16-17
• 第三章 控制系统硬件集成17-29
• 3.1 控制方案总体设计17-18
• 3.1.1 控制系统总体方案17
• 3.1.2 控制系统硬件组成17-18
• 3.2 控制总线的选用18-19
• 3.2.1 PROFIBUS现场总线介绍18
• 3.2.2 总线的选用18-19
• 3.3 上位机的选用19-20
• 3.4 PLC系统的集成设计20-22
• 3.4.1 PLC的简介20-21
• 3.4.2 PLC的选型21-22
• 3.4.3 PLC同步方式选用22
• 3.5 分布式 I/O的选用22-23
• 3.6 信号模块的选用23-25
• 3.7 上下位机通信方式的选用25-26
• 3.7.1 通信方式介绍25-26
• 3.7.2 通信方式的选择26
• 3.8 控制系统的硬件结构图26-28
• 3.9 本章小结28-29
• 第四章 控制系统软件开发29-56
• 4.1 PLC控制程序的开发29-47
• 4.1.1 PLC的工作原理29-30
• 4.1.2 开发软件 STEP7介绍30-32
• 4.1.3 控制需求分析32-36
• 4.1.4 PLC程序开发36-47
• 4.2 上位机监控系统的开发47-55
• 4.2.1 组态软件介绍47-48
• 4.2.2 上位机组态软件的选用48-50
• 4.2.3 上下位机通信驱动50-51
• 4.2.4 人机界面的开发51-55
• 4.3 本章小结55-56
• 第五章 PLC控制系统冗余技术的研究56-76
• 5.1 冗余系统的基本概念56
• 5.1.1 可靠性56
• 5.1.2 冗余概述56
• 5.2 冗余控制系统简介56-58
• 5.2.1 冗余系统的发展及前景56-57
• 5.2.2 冗余系统的分类57
• 5.2.3 冗余系统的硬件组成57-58
• 5.3 工程冗余机制的选择58-75
• 5.3.1 PLC冗余机制的选择58
• 5.3.2 PLC冗余系统结构58-60
• 5.3.3 PLC软件冗余的实现60-67
• 5.3.4 上位机的冗余探讨67-75
• 5.4 本章小结75-76
• 第六章 结束语76-77
• 致谢77-79
• 参考文献79-81
• 在读期间的研究成果81

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