基于SHCAN2000污水处理自动控制系统的设计与实现

论文摘要

随着我国经济和工业的快速发展,资源、环境之间的矛盾日趋尖锐,使我们的现代化建设和生态环境面临严峻的挑战。尤其是我国水资源的短缺和污染严重,已经引起了国家的高度重视,污水处理项目的实施已经刻不容缓。目前我国污水处理的自动化、信息化管理水平相对偏低,安全性能低,管理不当,效率普遍低于世界标准。因此开发和应用先进的自动控制系统,采用高效先进的控制算法,提高污水处理和监控的自动化程度是急需解决的主要问题。基于此本文依据某企业废乳化液治理工艺的特点,提出了上位机采用美国Intellution公司的FIX组态软件、下位机采用SHCAN2000现场总线的控制系统的设计实现方法。本文在分析了课题的意义之后,首先对废乳化液治理工艺作了总体的介绍,此部分主要介绍了污水处理基本概念和几个综合污染指标,以及污水处理按处理技术分为物理法、化法、物理化学法和生物法,按处理程度分为一级、二级和三级处理,并在此基础上分析了废乳化液自动控制系统的总体工艺要求,系统的设备控制和系统的控制方案。在第三章和第四章分别介绍了废乳化液治理现场总线控制系统的构成和实现。在构成部分对SHCAN2000型废乳化液现场总线控制系统硬件体系和软件体系作了详细的介绍。硬件体系有上位机操作站、CAN总线网络和SHCAN型智能测控组件,软件体系有组态软件FIX简介、I/O驱动程序-SHCANIO、SHCAN下载与调试-SHCANCFG及SHCAN智能测控组件。实现部分主要介绍了SHCAN2000现场总线控制系统在“SKF（大连）轴承与精密技术产品有限公司废乳化液现场总线控制系统”的应用以及调试运行结果。最后针对污水的鼓风曝气过程的非线性、大滞后以及时变的特点,选择水中溶解氧浓度DO作为控制参数建立起曝气过程的近似数学模型,采用SIMULINK仿真的方法,以超调量、响应时间以及静态误差为标准,对比了PID控制、SMITH预估控制以及模糊控制这三种控制策略对DO设定值的响应曲线,由仿真结果决定采用模糊控制。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 水污染现状
• 1.2 污水处理自动化系统的现状和发展趋势
• 1.2.1 污水处理的国内外现状
• 1.2.2 自动化系统的现状和发展趋势
• 1.3 课题研究意义
• 1.4 本课题研究的目标及方案
• 本章小结
• 第二章 废乳化液治理控制系统总体介绍
• 2.1 污水处理基本概念
• 2.2 污水处理技术概述
• 2.3 废乳化液治理控制系统方案设计
• 2.3.1 总体工艺要求
• 2.3.2 系统的设备控制
• 2.3.3 系统的控制方案
• 本章小结
• 第三章 废乳化液治理现场总线控制系统的构成
• 3.1 SHCAN2000 型废乳化液治理现场总线控制系统硬件体系
• 3.1.1 上位机操作站
• 3.1.2 CAN 总线网络
• 3.1.3 SHCAN 型智能测控组件
• 3.2 SHCAN2000 型废乳化液治理现场总线控制系统软件体系
• 3.2.1 组态软件FIX 简介
• 3.2.2 I/O 驱动程序-SHCANIO
• 3.2.3 SHCAN 下载与调试工具—SHCANCFG
• 3.2.4 SHCAN 智能测控组件的组态软件
• 本章小结
• 第四章 废乳化液治理现场总线控制系统的实现
• 4.1 废乳化液治理控制系统的硬件体系结构
• 4.2 废乳化液治理控制系统的软件体系结构
• 4.2.1 上位机监控组态
• 4.2.2 下位机功能组态
• 4.3 废乳化液治理现场总线控制系统调试运行结果
• 本章小结
• 第五章 废乳化液治理曝气过程控制策略的研究与仿真
• 5.1 曝气过程控制参数的选择
• 5.2 曝气过程仿真模型的建立
• 5.3 曝气过程控制策略的研究与改进
• 5.3.1 PID 控制
• 5.3.2 SMITH 预估控制
• 5.3.3 模糊控制算法
• 5.4 控制策略的比较
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢