基于现场总线的污水处理自动控制系统的研究

【摘要】：现场总线技术具有数字化、全分散性、开放性和互操作性等特点,代表了今后工业控制网络发展的方向,是当前自动控制领域中倍受关注的技术之一。本文根据城市污水处理厂的实际案例,分析并设计了基于现场总线技术的城市污水处理自动控制系统。 本文首先在理论上对现场总线控制系统进行了全面的探讨和阐述,介绍了现场总线的概念、网络结构、通信模型以及五种典型的现场总线,并且尤为深入的对PROFIBUS现场总线进行了阐述。然后根据污水处理厂实际应用的需要,从综合自动化控制系统的完整性、可靠性、开放性及可扩充性几个方面,比较分析了DCS、现场总线、工业以太网等工业应用网络的连接方式,提出了基于PROFIBUS现场总线网络的通信方案。并且依据城市污水处理工艺实例给出了污水处理过程自动控制系统的总体设计方案和具体实施细节。 另外,城市污水处理过程工艺复杂,具有连续生产、参数检测困难、非线性、间歇性、大滞后、干扰多等特点。本文针对污水处理过程中的污水曝气过程进行了控制策略的研究,并且通过用MATLAB软件仿真,比较了传统PID控制法和模糊控制法的运行结果。由于模糊控制策略控制效果较好,而且不需要控制对象的精确数学模型,本文选用了简单易行的查控制表方法在PLC上实现模糊控制策略。 在文章的最后,本文对现场总线技术在工业控制领域的应用前景作了展望。 【关键词】：现场总线 DCS PROFIBUS 工业以太网 PLC 模糊控制 污水处理
【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】：X703.3
【目录】：

• 第一章 绪论9-14
• 1．1 污水处理现状及发展趋势9-11
• 1．1．1 我国水资源概况9-10
• 1．1．2 城市污水处理情况10
• 1．1．3 污水处理的发展趋势10-11
• 1．2 实现污水处理自动控制的技术背景11-12
• 1．3 本课题研究的内容及意义12-13
• 1．4 本章小结13-14
• 第二章 现场总线技术综述14-41
• 2．1 现场总线技术14-22
• 2．1．1 现场总线的概述14-16
• 2．1．2 现场总线的网络结构16-18
• 2．1．3 现场总线的通信模型18-20
• 2．1．4 五种典型的现场总线20-22
• 2．2 PROFIBUS现场总线22-35
• 2．2．1 PROFIBUS现场总线概述22-26
• 2．2．2 PROFIBUS-DP26-32
• 2．2．3 PROFIBUS-PA32-33
• 2．2．4 PROFIBUS-FMS33-35
• 2．3 可编程逻辑控制器35-40
• 2．3．1 PLC的发展35-37
• 2．3．2 PLC的特点及主要功能37-39
• 2．3．3 PLC的编程语言39-40
• 2．4 本章小结40-41
• 第三章 污水处理控制系统的总体设计41-51
• 3．1 污水处理的主要方法41-45
• 3．1．1 污水处理方法简介41
• 3．1．2 城市污水处理系统41-44
• 3．1．3 活性污泥法工艺概述44-45
• 3．2 控制系统方案设计原则45
• 3．3 污水处理厂控制网络的选择45-47
• 3．4 污水处理过程自动控制系统的总体设计47-50
• 3．4．1 系统构成及功能47-50
• 3．4．2 系统网络50
• 3．4．3 系统防雷50
• 3．5 本章小结50-51
• 第四章 污水处理控制系统的实施51-70
• 4．1 污水泵站控制区51-56
• 4．1．1 污水泵站工艺及控制要求51-55
• 4．1．2 污水泵站 PLC控制柜的设计55-56
• 4．1．3 污水泵站 PLC程序功能56
• 4．2 反应池站控制区56-61
• 4．2．1 反应池站工艺及控制要求57-60
• 4．2．2 反应池站 PLC控制柜的设计60
• 4．2．3 反应池站 PLC程序功能60-61
• 4．3 鼓风机站控制区61-63
• 4．3．1 鼓风机站工艺及控制要求61-62
• 4．3．2 鼓风机站 PLC控制柜的设计62-63
• 4．3．3 鼓风机站 PLC程序功能63
• 4．4 数据通讯网络63-64
• 4．5 过程监控层的实现64-69
• 4．5．1 过程监控层的结构64
• 4．5．2 监控系统的软件实现64-69
• 4．6 本章小结69-70
• 第五章 污水曝气过程控制策略的研究70-86
• 5．1 曝气过程工艺概述70-71
• 5．2 曝气过程控制参数的选择71-72
• 5．3 曝气过程仿真模型的建立72-73
• 5．4 曝气过程控制策略的研究73-85
• 5．4．1 PID控制73-74
• 5．4．2 模糊控制74-84
• 5．4．3 控制策略的比较84-85
• 5．5 本章小结85-86
• 第六章 总结与展望86-88
• 6．1 工作总结86
• 6．2 前景展望86-88
• 参考文献88-90
• 致谢90-91
• 硕士期间发表论文情况91

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