發(fā)布時(shí)間：2017-05-09 13:00

  本文關(guān)鍵詞：污水處理控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,水資源污染問題成為我們不得不面對(duì)的重大問題,尤其是如何處理生活污水已經(jīng)是我們?nèi)粘Ｉ畹闹刂兄亍ｋm然傳統(tǒng)污水處理方法能在一定程度上解決水污染問題,但效果并沒有想象中的那么好。因此本文所研究的主要內(nèi)容是如何在傳統(tǒng)污水處理技術(shù)基礎(chǔ)上,引入新的控制方法,提高生活污水處理水平。本文所設(shè)計(jì)的污水處理控制系統(tǒng)主體由S7-300 PLC CPU315(主站)、S7-200 PLC CPU226(從站)、WINCC上位機(jī)、觸摸屏TP177等組成。S7-200 PLC的EM235模擬量輸入/輸出擴(kuò)展模塊獲取溶氧儀檢測(cè)到溶解氧(DO)濃度值,并利用通訊模塊EM277將數(shù)據(jù)傳送到主站S7-300 PLC中,然后通過模糊推理運(yùn)算,經(jīng)CPU實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)模糊PID控制。S7-300 PLC通過PROFBUS-DP總線傳送命令給S7-200 PLC,S7-200 PLC根據(jù)接受到的命令做出回應(yīng),即通過EM232模擬量輸出擴(kuò)展模塊輸出4~20mA信號(hào),控制變頻器,通過改變變頻器的頻率來(lái)調(diào)節(jié)羅茨風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)溶解氧濃度的實(shí)時(shí)精確控制,并將羅茨風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)和任務(wù)執(zhí)行情況返回給上位機(jī),最終完成對(duì)污水處理控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控。污水處理的過程比較復(fù)雜,在這個(gè)過程中,有很多反映水污染指標(biāo)的參數(shù),往往是選用易于判斷水質(zhì)是否合格的參數(shù),本文則是選取相對(duì)比較容易控制的DO濃度值作為被控對(duì)象。DO濃度控制系統(tǒng)具有典型的非線性、大滯后、時(shí)變性等特點(diǎn),我們采用常規(guī)PID控制要想達(dá)到較好的控制效果是相當(dāng)困難的。因此,為了能夠?qū)⒖刂菩Ч蠓忍嵘?本系統(tǒng)加入了新的智能算法—模糊控制算法,將該算法與傳統(tǒng)PID控制器相結(jié)合,形成一種混合的智能控制器,即運(yùn)用模糊自適應(yīng)PID控制策略來(lái)對(duì)DO濃度進(jìn)行控制。根據(jù)仿真結(jié)果及實(shí)際應(yīng)用得出這樣的結(jié)論:它不僅可以顯著降低系統(tǒng)運(yùn)行過程中的超調(diào)量,還能夠明顯加快響應(yīng)速度,提高其穩(wěn)定性,且基本無(wú)超調(diào)波動(dòng),魯棒性較好,這是常規(guī)PID控制所不能具備的特點(diǎn)。而且,與傳統(tǒng)PID控制相比,參數(shù)自適應(yīng)模糊PID控制最重要的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是:在滿足控制系統(tǒng)基本要求的前提下,采用這種控制方法,溶解氧濃度控制系統(tǒng)的過渡時(shí)間大大減短了,從而大大提高了工作效率。
【關(guān)鍵詞】：可編程邏輯控制器 參數(shù)自適應(yīng)模糊PID控制 溶解氧濃度 上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X703;TP273
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 引言9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外污水處理研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.1 國(guó)外污水處理研究現(xiàn)狀10
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)污水處理研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 本課題研究?jī)?nèi)容及意義11-12
• 1.3.1 課題研究的內(nèi)容11-12
• 1.3.2 課題研究的意義12
• 1.4 本文章節(jié)安排12-14
• 第2章 污水處理系統(tǒng)工藝14-18
• 2.1 污水生物處理的種類14
• 2.2 活性污泥法的基本工藝14-18
• 2.2.1 活性污泥法的基本概念14-15
• 2.2.2 活性污泥系統(tǒng)的組成15-16
• 2.2.3 活性污泥系統(tǒng)的工藝參數(shù)16
• 2.2.4 氧化溝污水生物處理工藝16
• 2.2.5 影響活性污泥法處理污水的重要因素—溶解氧含量16-18
• 第3章 控制算法的研究與實(shí)現(xiàn)18-34
• 3.1 智能控制方法的選擇18
• 3.2 模糊自適應(yīng)PID相關(guān)理論18-21
• 3.2.1 PID控制19
• 3.2.2 模糊控制19-20
• 3.2.3 模糊自適應(yīng)PID控制20-21
• 3.3 污水處理控制對(duì)象分析及模型建立21-23
• 3.3.1 控制對(duì)象分析21-22
• 3.3.2 控制對(duì)象模型建立22-23
• 3.4 模糊自適應(yīng)PID控制器設(shè)計(jì)23-29
• 3.4.1 模糊控制器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)23
• 3.4.2 模糊控制器的模糊語(yǔ)言變量設(shè)計(jì)23-24
• 3.4.3 語(yǔ)言值選擇及隸屬函數(shù)設(shè)計(jì)24-27
• 3.4.4 模糊規(guī)則集的設(shè)定27-29
• 3.4.5 確定量化因子29
• 3.5 溶解氧濃度系統(tǒng)MATLAB動(dòng)態(tài)仿真29-34
• 3.5.1 Simulink簡(jiǎn)單介紹29-30
• 3.5.2 系統(tǒng)Simulink模型的建立與仿真分析30-34
• 第4章 污水處理控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)34-49
• 4.1 系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)34-35
• 4.2 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)35-40
• 4.2.1 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)原則35
• 4.2.2 PLC控制器的選擇35-36
• 4.2.3 主要控制設(shè)備的選擇36-38
• 4.2.4 主要硬件設(shè)備明細(xì)38-39
• 4.2.5 I/O口分配39-40
• 4.3 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)40-44
• 4.3.1 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方案40-41
• 4.3.2 SIMATIC S7 PLC與上位機(jī)Win CC的MPI通信41-43
• 4.3.3 S7-200 PLC與S7-300 PLC之間的通訊43-44
• 4.4 模糊PID控制規(guī)則的PLC實(shí)現(xiàn)44-49
• 第5章 污水處理組態(tài)畫面設(shè)計(jì)49-58
• 5.1 組態(tài)軟件簡(jiǎn)介49-50
• 5.1.1 概述49
• 5.1.2 組態(tài)軟件的功能及發(fā)展趨勢(shì)49-50
• 5.2 觸摸屏簡(jiǎn)介50
• 5.3 WinCC概述50-51
• 5.3.1 WinCC簡(jiǎn)介50
• 5.3.2 WinCC的基本功能50-51
• 5.4 觸摸屏組態(tài)畫面設(shè)計(jì)51-53
• 5.5 WinCC監(jiān)控界面設(shè)計(jì)53-58
• 5.5.1 WinCC監(jiān)控界面組成53-55
• 5.5.2 上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)55-58
• 第6章 總結(jié)與展望58-59
• 參考文獻(xiàn)59-63
• 致謝63-64
• 申請(qǐng)學(xué)位期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文64

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