《集散控制系统及在工业废水净化中的应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《集散控制系统及在工业废水净化中的应用（64页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、太原理工大学 硕士学位论文 集散控制系统及在工业废水净化中的应用 姓名：杨虎 申请学位级别：硕士 专业： 指导教师：杜永贵 太原理工大学硕士研究生学位论文 1 集散控制系统及在工业废水净化中的应用 摘 要 本课题以工业废水处理厂工业废水处理工程为项目背景， 针对其自动化 程度要求高的特点，综合采用自动化技术、计算机技术、网络技术、数据 库技术、图形显示技术、触摸屏技术等，采用先进控制、过程优化、管控 一体的设计思路，开发“工业废水处理厂自控系统” 。主要完成某工业废水 处理厂的基于网络系统的计算机自动控制系统设计，其中以上位计算机综 合应用程序开发和一体化生物反应器控制系统的设计为主。本人在其
2、中参 与了该工程的方案设计，以及调试工作。该工程正式投产运行以来的情况 表明，自控系统运行可靠，自动化程度高，控制软件设计先进，完全满足 工艺运行和日常管理的要求。 全文主要从以下五个方面进行的工作: 工业控制网络技术的发展，分析比较 DCS、现场总路线和网络系统三 种控制技术各自的优缺点: 分析网络系统在工业控制领域应用会碰到的实时性、安全性和可靠 性等难题，并结合当前最新科技进展，提出合适的解决方案; 在分析工业废水处理的工艺特点和行业要求的基础上，提出工业废 水处理厂基于网络系统的工业废水处理控制系统方案。 具体阐述了工业废水处理厂工业废水处理控制系统的各分区的功能 及其软、硬件实现方式
3、。 太原理工大学硕士研究生学位论文 2 对全文进行总结，并对技术可行性和经济效益进行了分析。 关键词:网络系统、水处理自动化、工业废水处理控制系统 太原理工大学硕士研究生学位论文 3 Distributed control systems and in industrial waste water purification ABSTRACT This subject to a municipal wastewater treatment project for the second phase project background, in view of its high degree of
4、automation requirements of the characteristics of integrated automation technology, computer technology, network technology, database technology, graphics technology, touch screen technology, the use of advanced control, process optimization, the integrated control design, development, “Sewage Treat
5、ment Plant Automation System.“ The completion of a major sewage treatment plants computer control system design, computer-integrated above application development and integration bioreactor control system design based. Myself participated in this project plan design in among, as well as later period
6、 debugging work. A formal commissioning of the project shows that since the operation, reliable operation of the Automatic Control System, a high degree of automation, control software design advanced, fully meet the day-to-day management and operation of the request. The full text mainly carries on
7、 the elaboration from following five aspects: Industrial control network technology development, analysis and comparison of DCS, the general line and the scene of three industrial Ethernet 太原理工大学硕士研究生学位论文 4 control technology respective advantages and disadvantages: Analysis of industrial Ethernet i
8、n the field of industrial control application will meet the real-time performance, safety and reliability problems and, in conjunction with the latest technological advances, make appropriate solutions; In the process of sewage treatment characteristics and requirements of industry on the basis of t
9、he proposed Industrial Ethernet-based sewage treatment control system, and analysis of the systems economic and technical feasibility. On the basis of this specific expounded the sewage treatment control system for the function and the district software and hardware to achieve, the district also int
10、roduced by the use of major equipment. Summed up the industrial Ethernet in the field of industrial control the use of the characteristics and Industrial Ethernet technology in the field of industrial control the use of the prospect. Carries on the summary to the full text work, and has carried on t
11、he analysis to this system technical feasibility and the economic efficiency. KEY WORDS: Industry Ethernet, water treatment automation, sewage treatment control system 太原理工大学硕士研究生学位论文 7 图表索引 图 1-1 DCS 的网络拓扑结构(a)星形结构(b)环形结构(c)总线结构.10 图 1-2 总线型 FCS 网络结构 11 图 1-3 部分现场总线协议和 150/051 协议的对照 12 图 1-4 EPA 工业
12、以太网系统结构 .14 图 2-1 CSMA/CD 有三种状态:传输、竞争或空闲 17 图 2-2 交换式以太网结构简图20 图 2-3 传统 LAN 和 vLAN 分段结构示意图.21 图 2-4 单环以太网结构25 图 2-5 双环以太网结构25 图 2-6 工业以太网二级防火墙设置示意图27 图 3-1 工艺流程图31 图 3-2 污水处理厂控制系统整体结构图33 图 3-3 污水处理厂控制系统流程34 图 4-1 潜污泵的启停运行控制原理38 图 4-2 提升泵房 PLC 控制程序设计控制工艺流程框图39 图 4-3 提升泵加泵示意图41 图 4-4 提升泵减泵示意图41 图 4-5
13、细格栅沉砂池 PLC 控制程序设计控制工艺流程框图44 图 4-6 鼓风机运行控制原理45 图 4-7 鼓风机房 PLC 控制程序设计框图45 图 4-8 监控界面功能分布设计示意图57 图 4-9 全厂工艺流程监控示意图58 图 4-10 工艺过程 PLC 控制系统功能设计示意图59 图 4-11 工艺运行关键参数趋势分析示意图60 太原理工大学硕士研究生学位论文 8 表 1-1 部分现场总线的技术参数比较 12 表 2-2 QoS 参数及其描述 23 表 4-1 中控室配置的主要设备 36 表 4-2 提升泵房参数采集 39 表 4-3 细格栅沉砂池参数采集 . 43 表 4-4 鼓风机房
14、 PLC 控制程序设计框图 46 表 4-5 l#PLC 输入输出信号统计表 46 表 4-6 1#PLC 控制柜的设备表 48 表 4-7 2#反应池工序控制时序表 . 49 表 4-8 2#反应池参数采集 . 51 表 4-9 储泥池脱水机房数据采集 51 表 4-10 2#PLc 输入输出信号统计表. 52 表 4-11 Z#PLC 控制柜的设备. 56 太原理工大学硕士研究生学位论文 9 第一章第一章 引言引言 1.1.课题研究的意义课题研究的意义 随着网络化、信息化概念向自动化领域的不断渗透，水处理自动化控制理念和 技 术也在不断发展。随着集散系统技术的不断发展，它不仅在办公自动化领
15、域，而且在工 业自动化场合得到了广泛应用，许多控制器、PLC(Programmable Logic Controller )、 智能仪表和执行器，乃至 DCS(Distributed Control System)系统己经 带有集散系统接 口，这些都标志着网络系统己经成为真正开放互连的工业网络的 发展方向，它将对水 处理自动化技术产生很大影响。 由于集散系统具有应用广泛、价格低廉、通信速率高、软硬件产品丰富、应用支 持 技术成熟等优点，目前它已经在工业企业综合自动化系统中的资源管理层、执行制造层 得到了广泛应用，并呈现向下延伸直接应用于工业控制现场的趋势。从目前国际、国内 网络系统技术的发展来
16、看，目前网络系统在制造执行层已得到广泛应用，并成为事实上 的标准。 未来网络系统将在工业企业综合自动化系统中的现场设备之间的互连和信息集 成中发挥越来越重要的作用。 所谓网络系统，一般来讲是指技术上与商用集散系统(即 IEEE802.3 标准)兼容，但 在产品设计时，在材质的选用、产品的强度、适用性以及实时性、可互操作性、可靠性、 抗干扰性和本质安全等方面能满足工业现场要求 1。 本文以工业废水处理厂工业废水处理控制网络为例， 充分考虑工业废水处理行业的 工艺技术特点，并结合集散系统和现场总路线技术的最新进展情况，研究基于网络系统 的工业废水控制系统。 1.2 工业现场自动控制技术的发展工业现场自动控制技术的发展 计算机和通信技术的发展促进了工业控制技术的变革， 目前市场上常见的工业控制 技术主要是以下三种:集散型计算机控制系统(DCS )、现场总线控制系统 FCS (Fieldbus Control System )、网络系统控制系统。下面将分别简要介绍一下这三 种技术各自的特点。 太原理工大学硕士研究生学位论文 10 1.2.1 集散型计算
