基于STM32的污水处理pH值控制系统的设计

【摘要】：近年来,工业的飞速发展和城市人口的急剧增加造成了工业生产和生活污水的大量排放,污水处理的问题也受到越来越多的重视。按照国家相关环保法规规定,pH值作为污水排放指标的一个重要参数。在当今很多工业中(如印染、制药、酿造、造纸、废水处理及给水处理等工业过程)都存在着pH值处理的控制问题,pH值进行有效的测控,对污水处理环节来说具有重要意义。但是由于pH中和过程存在严重非线性和时滞性,在生产过程中对pH值进行测控并非易事。在我国,较长时间内只注重经济的快速发展而忽略了环保的重要性,污水处理水平相对落后,尤其是pH值测控技术相对落后,自动化水平低,很多停留在人工检测控制阶段,因此开发出低成本,控制效果良好、易于实现的自动化ph值测控系统具有重要的现实意义。 目前,各行业中pH值控制过程中通过人工方式或者半自动化控制方式还相当普遍,过程中存在着很多弊端,无法满足经济飞速发展的需求。本文利用自动控制理论与嵌入式单片机技术结合的方法为pH值控制过程设计出一套自动控制方案。文章首先对pH值中和过程进行了详细的分析和研究,了解pH中和过程的特性、pH值难于控制的原因和pH值过程控制的现状,并对pH过程的非线性问题和pH过程控制方法进行研究,在总结前人对pH值过程控制的经验的基础上,针对pH过程的纯滞后以及非线性等问题,为pH过程建立了较为合理的数学模型。其次,开发了以基于Cortex-M3内核的STM32单片机为内核的pH值智能PID控制器,实现了对现场pH值的数据采集、控制算法处理、在线控制以及与上位机监控中心数据交换等功能。 本文设计的基于分段式变增益PID污水处理pH值控制系统方案,提高了pH值控制的精度和稳定性,在利用先进控制算法解决生产实际问题上做了有益的尝试。同时,系统结构设计合理、成本低、实用性强,很好的满足了污水处理pH值自动化控制的要求。 【关键词】：废水处理 pH值 智能PID STM32单片机
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TP273
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-9
• 目录9-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 课题的选题背景和意义11-12
• 1.2 课题研究的目的12
• 1.3 国内外的研究动态、发展现状与趋势12-15
• 1.4 论文研究的主要内容及创新15-17
• 第二章 系统过程分析以及总体方案设计17-26
• 2.1 pH值概念以及其中和过程的特点17-18
• 2.2 污水处理中和过程机理及特点分析18-22
• 2.3 污水处理pH值控制系统总体方案设计22-26
• 第三章 污水处理程控制方法选取及系统仿真26-38
• 3.1 常规的PID控制方法26-30
• 3.2 分段式变增益PID控制方法30-33
• 3.3 pH处理过程系统仿真33-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第四章 系统硬件设计与实现38-56
• 4.1 系统整体设计方案38
• 4.2 系统主控制器设计38-42
• 4.3 电源处理模块42
• 4.4 模拟量输入输出模块42-45
• 4.5 实时时钟模块45-46
• 4.6 人机接口电路设计46-50
• 4.7 通信接口设计50-52
• 4.8 JTAG调试接口电路52-53
• 4.9 硬件设计注意事项53-54
• 4.10 本章小结54-56
• 第五章 系统软件设计与实现56-77
• 5.1 控制器软件设计方案56-58
• 5.2 软件开发环境选择58-59
• 5.3 软件系统主体模块设计59-76
• 5.4 本章小结76-77
• 第六章 结论77-79
• 6.1 总结77-78
• 6.2 展望78-79
• 参考文献79-81
• 致谢81-82
• 攻读学位期间发表的论文82-83
• 附录83-88

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