基于Controllogix的污水处理控制系统研究

论文摘要

随着我国经济的高速发展和城市进程的不断加快,城市污水的排放量越来越大。为了保证经济的可持续发展,污水处理早已成为城市开发建设中不可缺少的配套设施。本文以青岛市某污水处理厂为背景,设计了一套自动控制系统。污水处理工艺采用改良活性污泥法——ICEAS(间歇循环延时曝气活性污泥工艺),控制系统基于ControlLogix平台,该平台功能齐全,组态灵活,界面友好,宜于扩展,而且技术成熟,性价比高。控制系统软件上位机采用Windows 2000环境下的RSView32开发,下位机(PLC)采用RSLogix5000进行梯形图及语句表设计,实现了整个系统的无缝集成。由于污水处理系统工艺流程复杂,且具有大滞后性和非线性的特点。在溶解氧控制坏节中,利用MATLAB模糊控制工具箱和SIMULINK仿真平台,建立了模糊PID参数优化的仿真模型。用模糊控制算法在线调整PID参数,实现PID参数的自整定,使控制系统具有良好的鲁棒性,为保证出水水质的稳定性及污水处理成本的经济性奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的背景和意义
• 1.2 国内外污水自动控制系统研究现状
• 1.3 本文的主要内容
• 第二章 SBR法污水处理工艺介绍
• 2.1 SBR法的发展历史
• 2.2 SBR工艺的流程
• 2.3 SBR工艺的特点
• 2.4 SBR的新型工艺
• 2.5 SBR工艺自动控制的意义
• 2.6 SBR工艺自动控制的发展趋势
• 第三章 ControlLogix系统概述
• 3.1 Allen-Bradley系统介绍
• 3.1.1 A-B系统的三层网络
• 3.1.2 A-B可编程序控制器系列
• 3.1.3 A-B的I/O模块及编程软件
• 3.2 ControlLogix控制系统
• 3.2.1 ControlLogix系统概述
• 3.2.2 Logix5550处理器
• 3.2.3 1794 FlexI/O模块
• 3.2.4 通讯模块
• 3.3 A-B系统的软件
• 3.3.1 RSLogix5000编程软件
• 3.3.2 RSView32组态软件
• 3.4 基于ControlLogix的控制方案
• 第四章 控制系统的硬件设计
• 4.1 青岛某污水处理厂的工艺流程
• 4.2 系统技术要求和结构设计
• 4.2.1 技术要求
• 4.2.2 系统结构设计
• 4.3 控制系统网络结构
• 4.3.1 设备层（DeviceNet网络）
• 4.3.2 控制层（ControlNet网络）
• 4.3.3 中央信息层
• 4.4 污水处理厂控制系统配置
• 4.4.1 ControlLogix控制器
• 4.4.2 DeviceNet网络
• 4.4.3 EtherNet网络
• 第五章 控制系统的软件设计
• 5.1 软件设计任务
• 5.2 PLC程序设计
• 5.2.1 污水提升泵房程序控制系统
• 5.2.2 生物池溶解氧控制系统
• 5.3 PLC站的程序设计
• 5.3.1 控制系统程序框架
• 5.3.2 程序实现
• 5.4 监控系统
• 5.4.1 监控系统
• 5.4.2 监控系统的设计
• 第六章 模糊PID在溶解氧控制中的应用
• 6.1 溶解氧控制存在的问题
• 6.2 模糊自整定PID参数控制算法
• 6.2.1 PID控制器原理
• 6.2.2 模糊自整定PID参数控制器设计
• 6.3 模糊自整定PID参数控制实现
• 6.4 MATLAB仿真及结果
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果
• 致谢