污水處理曝氣過(guò)程中溶解氧濃度智能控制系統(tǒng)

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1、污水處理曝氣過(guò)程中溶解氧濃度智能控制系統(tǒng)　　摘要：基于城市生活污水問(wèn)題，開(kāi)展活性污泥法溶解氧濃度的智能控制研究。從污水處理的工藝流程出發(fā)，利用PLC與現(xiàn)場(chǎng)總線相結(jié)合建立自動(dòng)化污水處理系統(tǒng)，采用PLC控制器為核心的自動(dòng)污水處理系統(tǒng)，利用現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)與中控室PC機(jī)實(shí)時(shí)通信的功能，控制溶解氧濃度維持恒定，提高污水處理的效率，促進(jìn)污水處理系統(tǒng)智能控制、動(dòng)態(tài)監(jiān)控等多方面的全面發(fā)展。關(guān)鍵詞：PLC；現(xiàn)場(chǎng)總線；智能控制；動(dòng)態(tài)監(jiān)控中圖分類(lèi)號(hào)：R12文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A7城市生活污水的治理程度與水環(huán)境的保護(hù)和合理利用息息相關(guān)，加強(qiáng)城市生活污水的治理是我國(guó)改善并保護(hù)水資源、促進(jìn)社會(huì)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的重要舉措。目前，活性污泥

2、法是城市生活污水處理過(guò)程中使用極為普遍的方法之一，它具有處理廢水效率高、效果好，而且處理后的水質(zhì)良好的特點(diǎn)。在活性污泥法處理污水的過(guò)程中，核心的裝置就是曝氣池，而曝氣池內(nèi)溶解氧的濃度不是越大越好，它的高低不僅會(huì)影響廢水中有機(jī)物的去除程度，而且也會(huì)涉及到運(yùn)行的成本以及出水的效果。若能控制溶解氧濃度維持恒定，則對(duì)處理過(guò)程的控制以及減少運(yùn)行過(guò)程的能量消耗具有非常重要的價(jià)值。而且混合液里溶解氧濃度能夠快速、形象的展現(xiàn)整個(gè)廢水處理過(guò)程的進(jìn)行情況，如果池內(nèi)的氧濃度太多或者太少，都將嚴(yán)重破壞微生物的生長(zhǎng)環(huán)境，因此，如何構(gòu)造恰當(dāng)?shù)目刂破鱽?lái)確保曝氣池內(nèi)溶解氧的濃度是及其有價(jià)值的。1活性污泥法的主要流程活性污泥方

3、法控制系統(tǒng)的整套設(shè)備包括：曝氣池、二沉池、污泥回流以及排除幾個(gè)主要部分，活性污泥法的重要構(gòu)成裝置包括曝氣池以及二次沉淀池。曝氣池內(nèi)包含待凈化的廢水、附著在活性污泥上的微生物，并且需通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)確保池內(nèi)的溶解氧含量，鼓風(fēng)也可以實(shí)現(xiàn)微生物與廢水的均勻混合。由于活性污泥上附著的微生物屬于好氧菌，所以在充足的氧氣下，這些微生物通過(guò)復(fù)雜的生物化學(xué)反應(yīng)來(lái)去除廢水中的各類(lèi)有機(jī)物，反應(yīng)充分后，在二沉池進(jìn)行固液分離，上層是處理干凈的清水，下層則是活性污泥，一部分回流到曝氣池內(nèi)，以確保曝氣池裝置里充足的微生物濃度，多余的部分則排放處理。2控制系統(tǒng)的基本組成根據(jù)曝氣池控制系統(tǒng)對(duì)被控變量溶解氧濃度的控制要求，該控制系統(tǒng)

4、由以下硬件組合而成：研華工控機(jī)、西門(mén)子S7-300系列PLC、溶解氧濃度檢測(cè)儀（DO儀）、提升泵、回流泵、西門(mén)子420變頻器、鼓風(fēng)機(jī)等組成，全局構(gòu)成裝置如下圖1所示。73智能算法實(shí)現(xiàn)通過(guò)先進(jìn)的智能控制算法改善控制效果，是當(dāng)前通用的方法，但是如何將智能控制算法應(yīng)用于實(shí)際的污水處理系統(tǒng)是需要解決的重要任務(wù)之一。由于PLC梯形圖編程繁瑣，且內(nèi)存有限，如果利用PLC的梯形圖編程來(lái)實(shí)現(xiàn)滑?？刂扑惴ㄊ呛芾щy的；同樣，由于組態(tài)王的計(jì)算能力不夠強(qiáng)大，且調(diào)試不方便，若借助組態(tài)王來(lái)完成智能控制及其仿真是不現(xiàn)實(shí)的。MATLAB軟件擁有強(qiáng)大的計(jì)算功能，且易于程序的編寫(xiě)、調(diào)試、修改及仿真，故利用MATLAB實(shí)現(xiàn)智能控制

5、算法是很容易的。但MATLAB和組態(tài)王之間不能直接傳遞數(shù)據(jù)，需要由DDE來(lái)完成。其控制過(guò)程詳見(jiàn)圖2。在本曝氣池自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，現(xiàn)場(chǎng)采集的溶解氧濃度信號(hào)先傳給S7300PLC，由PLC再傳給組態(tài)王，然后利用DDE通訊將其傳給MATLAB，MATLAB計(jì)算完成后，將滑模控制器的輸出值回傳給組態(tài)王，經(jīng)由組態(tài)王傳給PLC，再由PLC控制變頻器，進(jìn)而控制鼓風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)溶解氧濃度的控制。3.1DDE在MATLAB中的應(yīng)用當(dāng)MATLAB作為客戶端時(shí)，需用到幾個(gè)特定的DDE函數(shù)，具體如下：（1）初始化：channel=ddeinit（‘VIEW’，‘TAGNAME’）；（2）建立鏈接：rc=ddeadv（c

6、hannel，item，7callback，upmtx，format，timeout）；在這里：callback代表的是item中數(shù)據(jù)改變時(shí)程序?qū)⒄{(diào)用執(zhí)行的控制子函數(shù)；upmtx用于存儲(chǔ)接收的數(shù)據(jù)，當(dāng)設(shè)置它是非空時(shí)說(shuō)明建立的是熱鏈，否則建立的就是溫鏈；format指的是數(shù)據(jù)格式；timeout代表的是時(shí)間，單位為毫秒；（3）請(qǐng)求數(shù)據(jù)：data=ddereq（channel，item，format，timeout）；（4）發(fā)送數(shù)據(jù)：rc=ddepoke（channel，i-tem，data，format，timeout）；（5）釋放鏈接：rc=ddeunadv（channel，item，form

7、at，timeout）；（6）鏈接終止：rc=ddeterm（channel）。3.2組態(tài)王里DDE設(shè)備的建立由于組態(tài)王支持DDE通訊，故可以達(dá)到同MA7TLAB實(shí)時(shí)互換數(shù)據(jù)的目的。在組態(tài)王里建立DDE設(shè)備的具體步驟如下所述：打開(kāi)組態(tài)王，在工程瀏覽器界面點(diǎn)擊“設(shè)備”，然后再選中下一級(jí)“DDE”，在右邊會(huì)出現(xiàn)“新建”的圖標(biāo)，然后對(duì)其雙擊，即會(huì)顯示一個(gè)配置向?qū)У拇翱冢缓髥螕簟癉DE”，點(diǎn)下一步，彈出