[精品论文]企业成本控制的论文计算机控制技术论文

毕业设计课程定做 QQ1714879127企业成本控制的论文计算机控制技术论文计算机控制技术在人工湿地处理系统中的应用摘要:人工湿地处理系统作为一种节能、经济、简易和有效的生态化污水处理技术,近几年来在我国一些城市应用较为广泛。根据人工湿地污水处理工艺流程的特点和过程控制的要求,采用计算机集散控制技术,设计人工湿地污水处理过程的分布式计算机控制系统。通过采用优化设定控制技术、解决人工湿地污水处理过程中存在的非线性、耦合等技术问题,实现人工湿地污水处理过程的计算机自动控制,使人工湿地的处理水达到国家相关排放标准。 关键词:人工湿地;污水处理;自动控制;可编程控制器PLC 1 概述 人类急需解决的问题是当今水环境的保护问题。跟其他工业过程相比,污水控制手段和处理控制方法相对比较落后,大多数是集中于人工手动操作方式和简单的开关控制,操作和 运行稳定性比较差,处理出水指标波动较大,处理效率低。 人工湿地处理系统以一种人工建造和监督控制的、与沼泽地相类似的地面,通过自然生态系统中的物理、化学和生物三者协同作用以达到对污水的净化。人工湿地的工艺流程有多种,目前采用的主要有:推流式、阶梯进水式、回流式和综合式4种。人工湿地污水处理系统一般包括前处理和人工湿地两部分。前处理一般包括化粪池、格栅、沉砂池、沉淀池、厌氧池和兼性塘等。后处理以多级湿地流床处理为主。流程简图如图1。 根据人工湿地处理系统和处理流程的特点和控制的要求,结合实际情况给出计算机控制的解决方案。 1.1 人工湿地处理系统控制过程要求 保证出水水质稳定、合格是人工湿地处理系统的首要任务。可以达到国家规定的排污标准,同时还可以降低成本。在系统的设置和运行操作上要注意以下几点: 1)生产率:改进操作方式,提高湿地污水处理过程的能力; 2)可靠性:保证干扰事件情况下污水处理过程正常运行,降低过程故障发生率; 3)稳定性:当过程出现一些问题,可能对出水水质造成一定的影响,但通过控制技术可以避免这类事件。 4)操作费用:减少生物填料、化学药剂和能源消耗,降低生产成本。 1.2 人工湿地处理系统对自动控制系统的要求 人工湿地处理系统的管理方式和工艺过程与其它工业过程差别较大,而且操作和控制也没有达到规范化,因此要想使控制系统发挥理想的效果。主要的要求有如下几点: 1)要求计算机控制系统有良好的适应性; 2)要求计算机控制系统采用分布式结构,具有良好互通能力; 3)要求计算机控制系统有好看的人机界面和良好的后备能力; 4)要求计算机控制系统有良好的计算能力; 5)要求计算机控制系统对水质,水速等参数进行在线测量; 6)要求计算机控制系统具有全面的故障诊断和报警记录能力。 2 人工湿地处理过程计算机控制系统体系结构和功能 2.1 人工湿地处理过程计算机控制系统总体结构 根据人工湿地处理过程的工艺特点、控制要求,针对人工湿地处理系统野外范围大,处理情况复杂,控制点多等具体特点,计算机控制系统采用了PC-PLC分级分布式控制形式。在系统中采用中央操作站与主PLC相结合的控制结构,通过现场总线技术实现各点互联通讯处理,达到提高系统安全性、实现分布式控制思想的目的。系统总体结构体系分为三个层次:1)上层:中央控制室计算机监控系统;2)中间层:主PLC控制器作为中央控制单元;3)下层:分布在生物降解、格栅截留、生物接触处理场、生物填料,面流及潜流控制场、出水道的两个分控站的8个现场就地分控站。 2.2 人工湿地处理过程控制系统功能 人工湿地处理控制系统功能主要包括以下几个方面:1)人工湿地处理过程控制; 2)多点数据采集和处理设备控制;3)人工湿地处理过程监控。如图2所示。 1)人工湿地处理过程控制 主要控制回路包括料液泵站控制和泵站负荷分配控制、生物填料自整定PID控制、填料优化设定控制。 2)多点数据采集和处理设备控制 数据采集主要实现各处理参数的实时检测,例如:污液浓度、液位、滤水量、生物填料量、生物填料加量、温度、PH值等处理参数的采集、报警等功能。处理设备控制主要实现逻辑控制和顺序控制,例如:主要电气设备启动、停止、联锁,设备状态报警等功能。 3)人工湿地处理过程监控 本监控系统具有良好的通用性和严格的工程性。具有以下几个特点:控制方式灵活、安全。操作人员可以通过监控画面实现过程联锁控制、手动开关控制和单元连锁控制。控制画面生动直观,过程选取非常简洁,而且实用性强;报警显示配有声光显示,画面自动切换和打印存储功能,极大地方便了报警处理和故障诊断分析工作;数据处理能力强,系统提供启动次数累计和电量累计功能。 2.3 人工湿地处理自动化控制 人工湿地处理系统是一个完整的生态系统。它有良好的内部循环处理功能,并具有较好的经济效益和生态效益。人工湿地系统的循环处理特点是,要求计算机控制系统必须能够兼顾处理流程和单元控制,单元控制是计算机控制系统的基础,是实现人工湿地处理系统优化控制的条件,因此人工湿地处理的各站单元控制点需根据湿地处理控制要求,实现系统工程控制的目的。 1)人工湿地处理系统污液流、水流泵站控制 人工湿地中的污液流、水流的控制状况以及运行效果直接影响污水处理效果。各部点泵站的控制要求:1)各部点泵站响应能力较快,才能保证人工湿地污液流、水流的顺畅;2)人工湿地污液流、水流水位、流速变化在一定范围内变化。各部点泵站按照检测的污液位差和水流差变化率、污液流速和水流速变化率,按最佳的菌类消化响应过程,引入模糊控制方法,采用PD控制结构控制泵的运行台数,提高各泵站对各水量变化的响应能力。控制器采用了五个模糊变量污液位差YC; 污液流速变化率YL; 水位差SC; 水位流速变化率SU;启动泵台数MC。这些模糊控制思想由PLC编程实现。PLC间隔20S检测各点参数,根据量化公式计算并转化为控制表位置,查询得到实际应该启动的泵站台数并执行控制。 2)生物填料自整定PID控制技术 生物填料可控处理是人工湿地处理系统控制的一个关键环节。它直接涉及到污液水处理效果和处理成本。生物填料投加量少会影响净水效果,因此,在系统设计处理中要分析浮选生物填料的处理过程,采用经济、高效的生物填料控制方法。 根据人工湿地处理的实际情况,考虑到影响指标的诸多因素:污液的浓度、PH值、水质、水流和搅拌、生物填料的种类、数量、填料方式等,采用污液的进水浊度、污液的PH值、污液入口流量、作为前馈变量,浮选污液出口浊度、PH值作为反馈变量,利用PID控制调节生物填料投加(有自动投加和手动投加两种)。如图3所示。 从受控系统看,这是一个水、电、机一体化的复杂系统。在实际系统运行过程中,由于测点的变化、水温随季节变化、生物填料变化等因素的影响会使控制过程相应发生变化。可采用基于性能指标的自整定PID技术自动确定PID控制器的控制参数,稳定较快跟踪污液的浓度、PH值、和流量的变化,随时加以调整可控。 3)人工湿地处理系统流床控制技术 人工湿地流床处理污水按其中的流动处理方式可分为两种类型:自由水面人工湿地(简称FWS,或称地表径流型人工湿地);潜流型人工湿地(简称SFS)。为达到最佳的处理效果可采用综合式处理方式。人工湿地流床是由许多人工建造的长满植物的碎石床,各天然物理类介质清污床并联和串联组成.是一个完整的生态处理系统。 解决过程控制中存在的技术问题,实时调节影响处理效果的PH值控量及添加剂投放量和投放配比,优化人工湿地流床处理过程分布式计算级控制系统的污水浊度、PH值、添加剂数量等回路设定值,使处理水质参数BOD、COD达到国家规定的排放标准。主要的计算机控制技术是:1)在各处理运行点按控制要求分布监控,采集跟踪污液水的浓度、PH值、温度和流量的变化;2)用PID控制技术自动确定PID控制器的控制参数,调控添加剂的投放(有自动投放和手动投放两种);3)监控人工湿地流床和各天然物理类介质清污床的滤水状况、天然植物的生长状况,及时预报和做故障诊断分析工作并报警显示处理。 3 结束语 人工湿地处理系统是一种正处于研究、应用和发展的污水处理实用技术,在我国具有非常广泛的应用前景。尽管目前在人工湿地研究和应用中仍然存在一些不足之处,但将计算机控制技术引入其中,处理效果是非常明显的。特别是计算机控制技术提供了非常有用的量化处理方式,解决了人工湿地处理系统中污水处理过程控制中存在的监控、采集、非线性、耦合、跟踪控制等关键技术问题,实现了人工湿地处理系统的新的应用和发展。 参考文献: 1 毛慧欧,柴天佑,乔金华. 城市污水处理计算机控制系统的应用研究J.环境污染治理技术与设备,2001,2(5):32-36. 2 乔金华.城市污水处理计算机控制系统的应用研究J.环境污染治理技术与设备