基于LONWORKS技术的污水处理控制系统的研究

【摘要】： 随着经济的发展，在全世界范围内的工业发展过程中，环境保护已经变得越来越重要。而污水处理系统的自动化控制是提高效率、节约能耗、保护环境最有效的办法之一。 LonWorks技术集计算机、网络和控制于一体，以其高可靠性、安全性、易于实现和互可操作性等特点，成为当前最为流行的现场控制总线之一，在楼宇、运输、能源、环境监测等领域得到广泛应用。 本论文以“宜宾惠美线业染整废水治理工程”的改造项目为基础，根据原污水处理厂的实际需要，构建了一个基于LonWorks技术的污水处理的控制系统。在硬件实现上，将污水处理自动化系统与LonWorks现场总线技术相结合，主要针对曝气过程控制要求采用电力线载波通信方案，研制了基于PL3150智能电力线芯片为硬件平台的专控节点。在理论上，探讨了智能控制策略在污水处理的曝气过程中应用的有效性，综合对比了PID控制和纯模糊控制策略，提出了模糊自调整控制策略；另外，为了增强监控系统的可视性，采用OPC服务器作为LonWorks现场总线体系结构的中间层，将现场信号按照统一的标准与组态王King View6.5的监控软件无缝连接起来，并且把硬件和应用软件有效地分离开。 建立高度自动化污水处理系统，不仅可以加强整个系统的可靠性、准确性，还可以减少劳动强度，降低处理成本和节约能源。污水处理自动控制系统的建设将降低生产和维护成本，减轻生产及维护工人的劳动强度，并为生产工艺的进一步改进提供方便，具有很好的经济效益和社会效益。 【关键词】：污水处理 LonWorks 电力线载波 King View6.5
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 污水处理工艺简介9-10
• 1.2 污水处理控制系统10-12
• 1.2.1 国内外的动态11
• 1.2.2 PLC控制系统存在的问题11-12
• 1.3 LONWORKS总线技术12-14
• 1.3.1 LONWORKS总线简介12-13
• 1.3.2 可行性分析13-14
• 1.4 课题来源14-15
• 1.5 研究论文所完成的主要工作15-16
• 1.6 本章小结16-17
• 第2章 LONWORKS现场总线技术17-32
• 2.1 LONWORKS概述17-18
• 2.2 LONWORKS网络主要技术18-27
• 2.2.1 NEURON芯片18-20
• 2.2.2 LONTALK协议20-25
• 2.2.3 网络变量(Network Variables NVs)25-27
• 2.3 软件编程27-28
• 2.3.1 NEURON C编程语言27-28
• 2.3.2 LONWORKS应用程序开发28
• 2.4 LONWORKS开发工具28-29
• 2.5 系统的集成29-31
• 2.5.1 硬件方式29
• 2.5.2 软件方式29-31
• 2.6 本章小结31-32
• 第3章 污水处理系统设计32-42
• 3.1 污水处理系统简介32-33
• 3.2 控制系统整体设计33-35
• 3.3 现场层专控节点的实现35-40
• 3.3.1 格栅渠的控制35-36
• 3.3.2 提升泵房的控制36-37
• 3.3.3 调节池与中和池37-38
• 3.3.4 生化反应池38-39
• 3.3.5 加氯加药间39-40
• 3.3.7 污泥处理系统40
• 3.3.8 配电间40
• 3.4 通用控制模块40-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第4章 曝气池控制系统智能节点的设计42-59
• 4.1 节点功能描述42
• 4.2 节点通信方案42-45
• 4.2.1 电力线载波技术42-44
• 4.2.2 曝气过程控制节点方案44-45
• 4.3 芯片介绍45-48
• 4.3.1 PL3150/PL312045-46
• 4.3.2 芯片 MAX18646-47
• 4.3.3 DS123347-48
• 4.4 节点实现48-54
• 4.4.1 PL3150芯片配置48-50
• 4.4.2 数据采集部分50-52
• 4.4.3 电力线接口部分电路52-53
• 4.4.4 电源模块部分53-54
• 4.5 与RS232协议的通信模块54-58
• 4.5.1 硬件电路设计54-56
• 4.5.2 软件设计56-58
• 4.6 本章小结58-59
• 第5章 曝气过程控制策略59-75
• 5.1 曝气过程的控制模式59-60
• 5.2 控制策略60-63
• 5.2.1 常规控制策略60
• 5.2.2 基于模型的控制策略60-62
• 5.2.3 智能控制策略62
• 5.2.4 混合控制策略62
• 5.2.5 国内外现状62-63
• 5.3 曝气过程控制策略及仿真63-73
• 5.3.1 PID控制及仿真63-64
• 5.3.2 模糊控制策略及仿真64-69
• 5.3.3 基于模糊控制策略的PID控制器69-73
• 5.4 软件编程73-74
• 5.5 本章小结74-75
• 第6章 监控软件及组态设计75-83
• 6.1 组态王(King View)软件简介75
• 6.2 污水处理监控系统的组态功能需求75-76
• 6.2.1 显示功能75-76
• 6.2.2 数据库功能76
• 6.2.3 设备的控制和管理功能76
• 6.3 监控软件的设计76-79
• 6.3.1 工艺流程图76-77
• 6.3.2 参数显示77
• 6.3.3 实时和历史数据的管理77-78
• 6.3.4 报警和事件管理78
• 6.3.5 打印数据报表78
• 6.3.6 访问权限和安全管理78-79
• 6.4 与现场设备的通信79-82
• 6.4.1 基于 OPC Server的现场信息采集80-81
• 6.4.2 组态王与 OPC的连接81-82
• 6.5 本章小结82-83
• 结论83-84
• 致谢84-85
• 参考文献85-89
• 攻读硕士学位期间发表的论文89

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