工业以太网及其在污水处理行业的应用研究

【摘要】：随着信息网络技术的发展和以太网技术本身的完善,构建以工业以太网为基础的全球开放的工业控制网络是自动控制技术发展的趋势。因此,如何将传统上用于管理层的以太网技术应用于过程监控层甚至现场设备层是目前研究的热点问题。 文章首先对控制层和现场设备层的常用的控制技术做了综述,分析比较了DCS、现场总线和工业以太网技术各自的优缺点。在此基础上重点讨论了以太网在工业控制领域应用的可行性和必要性。文中深入分析了以太网在工业控制领域应用中所遇到的实时性、可靠性和安全性问题,并结合最新的技术进展,提出了系统解决方案。 本文根据污水处理的工艺特点和技术要求,以某污水处理厂为对象,设计了基于工业以太网的污水处理控制系统,并借助于MATLAB软件对该系统进行了模糊控制策略的研究。该系统在过程监控层采用工业以太网进行通讯,成功地实现了上位机+PLC+工业以太网的分布式监控。而在现场设备层,考虑到目前国内现场设备的实际情况,仍然以Profibus总线技术主,但由于本系统中的PLC采用的是带有以太网接口的PLC,因此在现场设备层,如果现场设备也带有以太网接口,将能很方便的通过工业集线器与PLC实现通讯。 最后,对以太网在工业控制领域的应用前景作了展望。 【关键词】：工业以太网 实时性 可靠性 安全性 污水处理 模糊控制
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TP273.5
【目录】：

• 第一章 绪论10-19
• 1.1 本课题研究的意义10
• 1.2 工业现场自动控制技术的发展10-16
• 1.2.1 集散型计算机控制系统(DCS)10-12
• 1.2.2 现场总线控制系统(FCS)12-15
• 1.2.3 工业以太网控制系统15-16
• 1.3 国内外工业以太网技术的发展现状16-18
• 1.4 本课题的主要研究内容18-19
• 第二章 工业以太网关键问题研究19-31
• 2.1 工业以太网的实时性19-26
• 2.1.1 以太网的实时性分析19-22
• 2.1.2 实时性解决方案22-26
• 2.2 工业以太网的可靠性26-27
• 2.3 工业以太网的安全性27-29
• 2.3.1 工业以太网信息安全性27-29
• 2.3.2 工业以太网本质安全性29
• 2.4 工业以太网的总线供电29-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第三章 污水处理控制系统整体结构设计31-43
• 3.1 行业背景31-33
• 3.1.1 污水处理控制技术的难点31-32
• 3.1.2 重要的污水处理指标32-33
• 3.2 工程概述33-38
• 3.2.1 设计原则33-34
• 3.2.2 设计水质质量与排放标准34
• 3.2.3 工艺流程34-38
• 3.3 基于工业以太网的污水处理厂控制系统38-42
• 3.3.1 设计指导思想38-39
• 3.3.2 方案的可行性分析39
• 3.3.3 控制系统的整体结构设计39-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第四章 控制系统的具体实现43-57
• 4.1 1号PLC控制区43-47
• 4.1.1 1号PLC控制区系统结构43-44
• 4.1.2 控制功能的实现44-47
• 4.2 2号PLC控制区47-51
• 4.2.1 2号PLC控制区系统结构47-48
• 4.2.2 控制功能的实现48-51
• 4.3 3号PLC控制区51-52
• 4.3.1 3号PLC控制区系统结构51
• 4.3.2 控制功能的实现51-52
• 4.4 监控系统的软件实现52-56
• 4.4.1 WinCC简介52-53
• 4.4.2 监控系统的功能53-56
• 4.5 本章小结56-57
• 第五章 污水处理COD模糊控制算法研究57-72
• 5.1 控制对象的特性分析57
• 5.2 模糊控制器的设计57-70
• 5.2.1 模糊化58-61
• 5.2.2 建立模糊推理规则61-63
• 5.2.3 模糊推理和解模糊63-65
• 5.2.4 用Matlab建立模糊控制表65-70
• 5.3 模糊控制器的Simulink仿真70-71
• 5.4 本章小结71-72
• 第六章 总结与展望72-74
• 6.1 工作总结72
• 6.2 前景展望72-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-78
• 硕士期间发表论文情况78

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