污水处理自动化控制系统的设计分析,机械工程硕士论文.docx

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1、污水处理自动化控制系统的设计分析,机械工程硕士论文水环境污染问题逐步成为我们国家社会经济发展经过当中的突出问题，对人们生产、生活产生的污水进行科学化处理就成为了当下社会发展当中非常急迫的一项工作。近年来，国际社会都非常重视水污染问题，在污水处理、污水处理自动化控制方面进行了各方面的研究和实践，也构建了较为完善的污水处理系统。就国内而言，我们国家各级也提高了污水处理的重要性认识，不但加强了在保卫水环境和污水处理方面的宣传，还进一步进行了污水处理厂和污水处理自动化控制方面的发展建设。随着国内越来越重视环保问题和污水处理问题，国内在污水处理技术研发应用、污水处理项目建设等方面都加大了力度，有效推动了

2、污水处理的发展，提高了污水处理技术水平和实际应用效果。本文开展关于污水处理技术和自动化控制系统设计方面的研究对于我们国家污水处理技术升级和污水处理效率提升等方面均由非常重要的作用和意义。而且，本文在智能控制策略的基础之上，进行污水处理自动化控制系统的分析和设计工作，不仅能够有效提升污水处理的效率和水平，还能够保障污水处理的质量，优化整个污水处理的经过。 本文根据现有污水处理工艺流程，结合污水处理控制系统设计方式方法对污水处理自动化控制系统进行开发设计。本污水处理自动化控制系统主要选择工控机作为整个控制系统的上位机，通过PROFIBUS网络实现控制系统上位机和下位机之间的连接。对于污水处理自动化

3、控制系统上位机而言，主要结合MCGS组态软件进行控制系统的组态设计，实现上位机监视系统的设计。对于下位机而言，结合Step7软件进行污水处理自动化控制系统各控制功能的软件程序设计。在本污水处理自动化控制系统当中，主要采用的是模糊PID控制实现对溶解氧的模糊控制，不仅能够提高污水处理的效果，还能够降低污水处理的能耗。本文结合MATLAB仿真系统，通过直接调用从属度函数的方式，实现PID参数、溶解氧浓度偏差e、偏差率ec的模糊化处理。在进行污水处理的经过当中，通过鼓风机将空气灌输到生化池当中，进而实现生化池内溶解氧的输送。在溶解氧调节控制方面，主要通过鼓风机转速调节的方式实现，控制灌输到生化池当中

4、的空气。随着鼓风机功率的加大，生化池当中的溶解氧越多。在污水处理控制系统中，通过实际溶解氧的检测，同系统设定参数之间进行比照，并运用模糊控制器进行计算，进而控制变频器对鼓风机功率进行调节控制，完成对溶解氧的模糊控制。 本文关键词语： 污水处理；控制系统；模糊PID控制；溶解氧。 ABSTRACT Water pollution has gradually become a prominent problem in the process of social and economic development in China. Scientific treatment of sewage pro

5、duced by people s production and life has become a very urgent work in the current social development. In recent years, the international community has attached great importance to the problem of water pollution, has carried on the research and the practice in the sewage treatment, the sewage treatm

6、ent automation control aspect, has also constructed the relatively perfect sewage treatment system. At home, our governments at all levels have also raised the awareness of the importance of sewage treatment, not only to strengthen the publicity in protecting the water environment and sewage treatme

7、nt, but also to further develop and build sewage treatment plants and sewage treatment automation control. With more and more attention to environmental protection and sewage treatment in China, the domestic sewage treatment technology research and application, sewage treatment project construction

8、and other aspects have increased efforts, effectively promote the development of sewage treatment,improve the level of sewage treatment technology and practical application results. In this paper, the research on sewage treatment technology and automatic control system design is very important for t

9、he upgrading of sewage treatment technology and the improvement of sewage treatment efficiency in China. Moreover, on the basis of intelligent control strategy, the analysis and design of sewage treatment automation control system can not only effectively improve the efficiency and level of sewage t

10、reatment, but also ensure the quality of sewage treatment. Optimize the wholeprocess of sewage treatment. According to the existing sewage treatment process and the design method of sewage treatment control system, this paper develops and designs the sewage treatment automation control system. Autom

11、atic control system of sewage treatment mainly selects industrial control computer as the upper computer of the whole control system, and realizes the connection between the upper computer and the lower computer of the control system through the PROFIBUS network. For the upper computer of sewage tre

12、atment automation control system, the configuration design of the control system is mainly combined with the MCGS configuration software to realize the design of the upper computer monitoring system. For the lower computer,the software program design of each control function of sewage treatment auto

13、mation control system is carried out with Step7 software. In the automatic control system of sewage treatment, adaptive fuzzy PID control is mainly used to realize the fuzzy control of dissolved oxygen, which can not only improve the effect of sewagetreatment, but also reduce the energy consumption

14、of sewage treatment. This paper combines the MATLAB simulation system to realize the fuzzy processing of PID parameters, dissolved oxygen concentration deviation e deviation rate by directly calling the membership function. In the process of sewage treatment, the air is instilled into the biochemica

15、l tank by blower to realize the transportation of dissolved oxygen in the biochemical tank. In the aspect of dissolved oxygen regulation control,the air instilled into the biochemical tank is controlled mainly by the way of blower speed regulation. With the increase of blower power, the more dissolv

16、ed oxygen in biochemical tank. In the sewage treatment control system, the actual dissolved oxygen detection is compared with the system setting parameters, and the fuzzy controller is used to calculate, so as to control the frequency converter to adjust and control the blower power. Complete the fu

17、zzy control of dissolved oxygen. Keywords ： Sewage treatment; Control system; Adaptive fuzzy PID control;Dissolved oxygen (do)。 文章为硕士论文，如需全文请点击底部下载全文链接】 1.2.2、国内研究现在状况 1.2.3、研究述评. 1.3、主要的研究内. 第2章 污水处理工艺流程及控制系统方案 2.1、污水处理主要工艺流程 2.1.1、提升泵房 2.1.2、沉砂池 2.1.3、调节池 2.1.4、酸化池 2.1.5、 缺氧池、好氧池 2.1.6、MBR池. 2.1.7

18、、反响沉淀池. 2.1.8、深度处理系统 2.1.9、V型滤池. 2.2、研究方案 2.2.1、污水处理自动化控制系统整体构造. 2. 2.2、控制方案 2.2.3、仪器仪表系统及选型 第3章 污水处理自动化控制系统设计. 3.1、污水处理自动化控制系统功能分析. 3.1.1、控制系统性能要求 3.1.2、控制系统主要功能 3.2、污水处理系统PLC控制设计. 3.2.1、PLC的型号选择 3.2.2、软件程序设计. 第4章 污水处理自动化控制系统模糊PID控制设计 4.1、模糊PID控制系统 4.1.1、污水处理主要控制策略. 4.1.2、模糊PID控制的基本原理分.析 4.1.3、模糊PI

19、D控制器主要原理和控制流程分析 4.2、控制对象分析. 4.3、模糊PID控制器设计. 4.3.1、模糊控制方案 4.3.2、模糊化处理 4.3.3、量化因子和比例因子确实定 4.3.4、模糊控制规则 4.3.5、模糊控制的实现 4.3.6、解模糊化处理. 4.4、污水处理自动化控制系统仿真分析. 第5章 污水处理自动化控制系统监控系统设 5.1、监控软件. 5.2、组态设计 5.2.1、控制系统数据库的建立 5.2.2、建立污水处理控制系统报警机制. 5.3、污水处理控制系统组态系统测试分析 5.3.1、污水处理控制系统运行测试分析. 5.3.2、污水处理控制系统调试分析. 第6章 结 论

20、本污水处理自动化控制系统主要选择工控机作为整个控制系统的上位机，通过PROFIBUS网络实现控制系统上位机和下位机之间的连接。主要采用模糊PID控制实现对溶解氧的模糊控制，不仅能够提高污水处理的效果，还能够降低污水处理的能耗。在进行污水处理的经过当中，通过鼓风机将空气灌输到生化池当中，进而实现生化池内溶解氧的输送。在溶解氧调节控制方面，主要通过鼓风机转速调节的方式实现，控制灌输到生化池当中的空气。随着鼓风机功率的加大，生化池当中的溶解氧越多。在污水处理控制系统中，通过实际溶解氧的检测，同系统设定参数之间进行比照，并结合模糊PID控制器进行模糊推理、模糊分析和模糊运算，得出变频器的控制精到准确量

21、，通过调节鼓风机功率的方式稳定溶解氧浓度，使其保持在控制系统设定的范围之内，保障污水处理自动化控制系统的污水处理效果。 在本文关于污水处理自动化控制系统的研究和设计工作中，主要进行了三个方面的研究工作： 1分析污水处理自动化控制系统的控制对象，对模糊PID控制器进行设计，在对污水处理自动化控制系统实际操作经历体验以及相关技术理论分析总结的基础上，深切进入分析溶解氧DO同曝气量等指标之间的互相关系，进而构建模糊控制规则。根据污水处理自动化控制当中的实际操作情况，根据不同操作特点和需要，归纳总结不同的模糊控制策略，并结合Simulink仿真工具进行污水处理自动化控制系统的仿真分析。 2进行污水处理

22、自动化控制系统软硬件的开发和设计。在污水处理自动化控制系统当中，污水处理自动化控制系统中的硬件构成包含了上位机、PLC、变频器、水泵、溶解氧检测仪、鼓风机等相关设备，将PLC作为污水处理控制的主要器件，利用溶解氧检测仪实时检测生化池中溶解氧的实际值，结合模糊PID控制器进行模糊推理、模糊分析和模糊运算，得出变频器的控制精到准确量，通过调节鼓风机功率的方式稳定溶解氧浓度，使其保持在控制系统设定的范围之内，保障污水处理自动化控制系统的污水处理效果。 3根据现有污水处理工艺流程，结合污水处理控制系统设计方式方法对污水处理自动化控制系统进行开发设计。本污水处理自动化控制系统主要选择工控机作为整个控制系统的上位机，通过PROFIBUS网络实现控制系统上位机和下位机之间的连接。对于污水处理自动化控制系统上位机而言，通过MCGS组态软件进行控制系统的组态设计，实现上位机监视系统的设计。对于下位机而言，结合Step7软件进行污水处理自动化控制系统各控制功能的软件程序设计。 以下为参考文献