白昊[1]2013年在《现代水厂自动控制系统的研究与实现》文中研究说明水是城镇建设与发展中所依赖的基础性资源，随着城镇规模的扩大和居民生活质量的提高，人们对用水安全和用水质量日渐关注；水厂的水处理设备不断增多和自动化程度日新月异的同时，设备运行的能耗也在增高，这已逐渐成为抬高水厂运营成本的主要原因。所以在保证供水质量，利用新的技术对水厂设备进行改造升级的基础上，能够进一步降低设备运行能耗、创造更大经济效益就变得尤为重要。本文通过研究水厂现有的控制方式，针对分布式控制的开放性与低成本优势，以及可靠的层级结构，提出结合PLC和现场总线技术的水厂分布式自动控制系统方案，设计具有较高兼容性和可靠通讯的控制系统，使系统易于兼容新设备和升级改造；通过研究水厂现有的供水方式，对传统的手动调节控制和恒压控制的方式的缺点进行分析，针对恒压供水方案在用水量峰值波动较大的情况下，能耗较高和管网漏损严重的不利因素，在恒压供水方案的基础上进行优化，确定了变压变量供水的改进方向，同时，对多个变压变量供水的可行方案进行比较，针对中小城镇的设备运行和管网现状提出了分时段变压变量的供水方式。本文基于西门子S7-300系列控制器和模块，完成了PLC和变频器“一拖叁”方式控制水泵变频运行的硬件电气设计，通过西门子S7-300程序设计软件，实现了供水系统以PID的方式调节供水压力的控制方案。使用“组态王”软件完成上位机的监控系统设计，达到人机交互，易于控制的目的。并针对凤翔水厂的实际工程，对自动化控制方案进行系统的分析，最终对系统投用后的效果进行了讨论。该控制系统相比传统水厂供水系统的自动化控制系统，能耗明显降低，达到了节省运营成本和管网漏损，同时提高供水质量的目的，在中小城镇的水厂自动控制系统有着良好的应用前景。
王鼎顺[2]2007年在《现代自来水厂自动化控制系统的研究与实现》文中认为现代自来水厂自动化控制系统主要有水质检测技术、水处理控制技术、变频节能技术与综合自动化系统四个方面。论文在结合实际工程的基础上,主要研究了其中的叁个方面,即水处理控制技术、变频节能技术与综合自动化系统。水处理控制技术是保证供水水质的关键,主要包括药剂的投加和滤池的反冲洗。本文在分析研究现有加矾和加氯自动化控制系统的基础上,提出了相应的改进型方案。一是提出综合考虑取水量和源水浊度的复合加矾控制方案。该方案根据源水流量和浊度来控制计量泵的冲程,根据流动电流检测仪反馈电流与设定值的偏差来控制计量泵的频率。该方案结合了取水流量和取水浊度的扰动变化,即投加量的扰动变化,同时结合了斜管浊度偏差,具有控制精度高、稳定速度快的特点,在一定程度上解决了稳定性与控制精度的矛盾。还可以克服在线仪器测量不是很稳定的缺点。二是对水厂滤后加氯设计了前馈+串级的控制方案,该控制方案可以自动调整滤后加氯标准,无须人工干预,降低了人为误差的影响,实现了真正的自动化。变频节能技术是水厂降低电耗的关键。本文综合分析了变频节能和循环变频软启动的原理,并对变频节能的两种实现方式——变压变量和恒压变量进行了研究。恒压变量供水方式根据出厂水压力的变化,通过PID控制器来调节变频器,以使出厂水压力恒定。变压变量方式则根据出厂水的压力和送水量来调节变频器的转速和频率,以使出厂水压力随着送水量的变化而变化,更大程度上节约了电耗,是一种更好的节能方案。论文还推导了变压变量供水方式的工程公式,该公式可以方便的投入到实际工程中,可以取得较好的节能效果。供水综合自动化系统是随着现代网络技术而不断发展的。现代化水厂不仅仅是一个独立的个体,还要与外界共享水厂信息,便于上级部门的管理和监控。为了实现管控一体化的目标,设计了供水系统的一个网络架构,并结合现有的GSM/GPRS网络设计了远程数据采集终端。结合榔梨水厂工程实际,设计了水厂滤池反冲洗流程和变压变量自动供水系统。同时还对监控软件Intouch和上位机监控系统进行了介绍。
王文云[3]2018年在《自来水厂水处理自动化控制系统研究》文中指出经过长期的发展和完善,国内外在自来水生产技术方面已经非常成熟,对于自来水的处理也有很多的方法,但是从目前的发展实际来看,仍然是在传统水处理技术的基础之上,对水进行混凝、沉淀、过滤以及消毒等处理操作。在水处理过程当中通过自动化控制能够不影响水处理设备正常工作的情况之下对可能存在的隐患进行及时的发现和处理,按照水质和水量变化等情况对水处理工艺参数进行及时调整,保障城市供水的稳定性,实现自来水厂水处理的高效和稳定运行。本文针对九江市河东水厂的水处理系统进行自动化控制系统的研究和设计,主要涉及以下几个方面的内容:(1)结合PLC技术对自来水厂水处理的自动化控制进行实现。在自来水厂水处理自动化控制系统当中,主要选择S7-300型号PLC作为主站,而选择分布式I/O作为从站;(2)在水处理的滤池自动化控制方面,主要选择V型滤池对水处理的恒水位过滤以及滤格自动反冲洗等进行自动化控制;(3)对水泵变频恒压供水的自动化控制进行分析。通过压力传感器对水压进行检测,并向PLC主控制器进行数据传送,如果不符合既定的水压上下线设定值,则通过PID调节器对水泵转速进行调节控制。加药加氯是自来水厂水处理过程当中非常重要的环节。因而,本文重点对加药加氯进行了研究。在河东水厂水处理的加药控制系统当中,主要采用SCDMA检测仪进行控制,通过检测处理之后向加药间的PLC控制器传送相关信号,PLC控制器则进行比较,结合加药计量泵对加药量进行调整。自来水厂水处理自动化控制系统符合水处理自动化控制方面的实际需求。自来水厂水处理自动化控制系统满足实用性和可靠性等要求,能够进行水处理相关工艺的自动化控制,也可以实现水处理的集中化监控管理,保障了自来水厂在水处理方面的自动化控制。
丁小丽[4]2012年在《基于模糊控制的自来水厂控制系统的研究与实现》文中提出进入21世纪的今天,自动化技术发展日新月异,它在水行业的应用也日趋成熟。在水环境的恶劣发展和市场经济双重压力下,不仅要求自来水厂提升水处理的能力,而且要求水厂的自动化控制系统能长期保持最佳运行状态。本论文以金西水厂的自动化控制系统为研究背景,深入研究自来水厂的水处理工艺和工艺参数,分析水处理工艺控制的目标要求,采用先进的控制理论和控制技术,实现自来水厂的自动化控制系统,以达到自来水厂的出厂水水质优、生产安全性高、控制实时性好的目标。水处理工艺的加矾控制系统,是大滞后、多变量、非线性的复杂过程系统,控制非常困难。目前仍然采用人工经验结合计算机远程控制的投加方式,系统投加量的主观因素太大,从而降低了加矾控制系统稳定性。根据现场采集的大量实验数据,分析源水流量、源水浊度和源水温度等对水处理的影响因素,采用流动电流(SCD)检测技术,结合模糊控制理论研究,设计了加矾模糊控制器和程序实现流程。同时,分析了滤池控制系统的恒水位控制对滤后水浊度的影响和PID控制算法的缺陷,设计了滤池恒水位的模糊控制器和程序实现流程。由此,为自来水厂的出厂水水质提供了有效地控制方法。针对自来水厂原PLC控制系统的功能缺陷、安全性低和不易扩展的分析,采用昆腾系列PLC实现控制的硬件系统。主要研究水处理工艺的加氯、加矾和一期滤池叁个工艺过程的控制功能,根据设备选型原则,配置加氯、加矾和一期滤池的PLC控制站的I/0模块和模块结构。同时,采用InTouch9.5强大的组态功能,完成了水厂中心控制系统的人机界面和报警功能,实现了中心控制室的远程监控功能。新PLC控制系统投入运行后,一直保持着高安全性的良好运行状态。在论文的最后,分析自来水厂基于RS485串口的Modbus Plus总线型控制网络存在的一些缺陷,设计了基于工业以太网的水厂新控制网络。工业以太网投入运行后,满足了系统的网络功能,提高了自动化控制系统的实时性。
常永滑[5]2007年在《净水厂混凝投药控制的研究》文中研究表明混凝控制事实上主要就是混凝剂投加量的控制,混凝投药是净水工艺中不可缺少的和关键性的环节,准确投加所需要的混凝剂量是获得较好混凝效果及经济效益的关键问题。目前国内众多水厂混凝投药控制的效果都不太理想,如何控制适合水质变化的最佳混凝剂投加量,长期以来一直是给水行业普遍关心而又亟待解决问题。针对混凝过程影响因素众多,例如受原水水质、配水流量和混凝工艺等因素的影响;机理研究复杂,并且混凝过程具有滞后性、非线性和时变性,因而控制难度大,难以确定准确的数学模型。本文在总结传统经典控制方法的基础上,引入神经网络的理论和思想,介绍了BP和GRNN神经网络的结构、建模原理、仿真分析、预测和实现方案。本文首先介绍了选题的背景和混凝投药控制的方法、方式的现状,进而论述了国内外混凝投药控制概况。对适应于混凝过程建模的BP神经网络的结构和算法进行了分析,针对它的特点作了有效改进,引入了改进的算法—量化共轭梯度法(SCG)。分析了GRNN神经网络的结构和特点。在分析混凝过程特性和投药控制方案的基础上,分别设计了以原水浊度、温度、pH、碱度、流量作为BP和GRNN神经网络模型输入神经元参数,投加量为输出神经元。通过对相关水厂实际运行数据进行收集和整理,运用神经网络模型进行了仿真分析,并验证了模型的泛化能力。为了比较模型的优劣,运用数值分析上的最小二乘法,建立了原水水质与投加量的多元数学模型,找出了主要影响因素原水浊度与混凝剂投加量的定量数学表达式。从投药实际值与仿真值的对比图、相关系数和均方根误差(σ)等可以看出神经网络模型明显优于传统控制数学模型。从模型的性能指标看,GRNN模型的性能最好,它能够根据原水水质适时有效预测混凝投药量。应用Visual Basic 6.0开发出控制模型分析的应用界面,便于使用。最后,结合选定水厂投药控制的现状,通过对系统模型的整合和优化,提出了前馈控制系统的实现方案。
郑恩[6]2013年在《基于iFix的水厂自动化系统的设计与开发》文中指出自来水厂是城市的心脏，城市供水关乎着城市居民的日常生活起居。城市饮用水水质的高要求与落后的供水能力的矛盾日益尖锐，加快对老旧城镇水厂的改造升级的要求越来越紧迫。如何利用信息技术，引入现代化科技手段提升供水管理水平成为一个重要的研究课题。本课题主要研究如何利用科技手段保证安全、连续、优质供水，包括用于生产的自动控制和办公自动化。生产的自动控制主要通过软件组态技术实现对水厂的多级控制以及控制系统与办公系统的无缝连接,以构造安全、高效、节能的水厂自动化供水系统。水厂自控系统的设计采取“集中监控，分散控制”的原则，分叁级组成控制网络，分别是就地控制、现场控制和中央控制。现场控制分站由分布在工艺流程的各个监控分站和相关在线检测仪表以及检测、执行设备组成。主要包括：取水泵房控制站、送水泵房控制站、加药间控制站、反冲洗泵房控制站以及中央控制室。中控室两个监控主站采用IFix组态软件，利用以太网与下面4个PLC主站通讯。PLC主站采用星状网络拓扑结构，每个主站的工业控制机监控各自站的数据，以避免故障发生时，单个主站的问题导致整个工厂产生监控盲点。通过对组态软件的技术的探讨，结合水厂自动化控制的需要，最后采用了GE智能平台(GE-IP)的iFIX解决方案。利用该方案实现了生产操作的过程可视化、数据采集和数据监控。系统能够精确地监视、控制生产过程，并优化生产设备和企业资源管理，提高应急反应能力，减少原材料消耗，提高生产率。同时，通过进一步研究iFix软件的内部架构，利用其预设的接口，将iFix组态软件应用于无缝连接水厂自动控制系统和办公自动化系统，解决了自动化系统数据安全问题，进一步优化友好操作界面，帮助员工更加高效地完成水厂控制工作。自动控制系统充分组态软件的功能特性，设计合理，实现规范。经叁年多的使用，水厂自动化控制系统运行正常，提升了水厂的信息化管理水平。
蒋燕旭[7]2014年在《水厂监控系统的设计研究及实现》文中研究指明水是人类依存和发展的重要资源,随着城镇化结构的调整,工业和农业快速发展的需求,人们对水的需求量与日俱增,同时对差异化需求也越来越复杂,不同领域对供水量、供水质量等方面的要求也不断提高。为适应这些变化,城镇水厂也面临着越来越高的挑战。如何实现水厂更高水平的实时监控和自动化控制,保证供水需求和质量,成为水厂迫切需要解决的问题。然而大多数城镇自来水厂的控制系统存在设备简单、设备控制自动化水平低等问题,其供水量和供水质量已然不能满足发展的需求。本文以城镇自来水厂的监控系统为研究背景,对水厂的监控系统设计和实现问题进行了研究,本文的主要内容如下:一、通过对水厂需求的分析,对水厂监控系统进行总体设计,设计以PC机为控制核心的集散控制系统,构建系统网络。二、在水处理控制系统中,为解决消毒工艺落后及设备陈旧简易的问题,保证供水消毒质量。本文提出采用二氧化氯的消毒工艺,配备高纯二氧化氯发生器等配套设备,确保水处理系统的稳定性和安全性。叁、在取水控制系统中,传统的系统采用手动控制,电机采用直接启动的方式,为实现自来水厂系统全自动化控制,合理使用各个水源井,提高系统的性能,降低能源消耗。本文通过PLC进行自动控制,通过变频器实现软启动方式,根据系统的特点采用恒液位控制来实现远程取水,提高系统的响应速度。四、在供水控制系统中,传统的系统多采用变频恒压供水,但它的缺点是在供水量变化时不能确保水压符合需求,为解决这个问题,本文采用变频变压供水,以此来满足系统的供水压力。因供水系统是多变量、非线性、时滞的系统,本文采用传统PID和模糊控制器相结合的方法,并在MATLAB/Simulink的环境下对控制效果进行仿真,系统具有响应快、超调量小、精度高、稳态性能好等特点,能实现良好的控制效果。五、在理论分析的基础上,在本文中给出了取水控制系统和供水控制系统的硬件选型设计及电气实现原理图,逻辑控制程序功能图,设计变压变量控制的模糊控制的实现方法。六、本文采用触摸屏进行现场监控,采用组态软件结合计算机进行远程监控,以此来实现水厂系统的监控。采用以太网和GPRS技术相结合的方式,用带MODBUS通信协议的仪器仪表及组态王软件进行上位机监控系统的设计及实现。考虑到取水控制站和主控制地理位置的问题,系统利用移动通信网络覆盖优势和高数据传输率,使取水控制站各设备更加便捷地接入互联网,使取水控制站设备通讯更加简化,本文采用GPRS网络。为解决采集模拟量信号需要大量的连接线和传统仪表自带不同通讯协议无法兼容的问题,为了便于集成且能提高系统的可靠,系统设计采用MODBUS通信方式。系统的设计满足了城镇供水系统的基本监控要求,融合了各种先进的技术如通信、网络、模糊控制、自动化等,体现了现代科学技术在监控系统中的应用。
徐孝全[8]2004年在《运用数学模型方法建立水厂投药的自动化控制》文中进行了进一步梳理本文在分析研究国内外有关给水处理厂的投药系统的现状的基础上，结合我国的实际情况，尝试运用数学模型法来实现水厂投药系统的自动化控制，成功地解决了长期困扰水厂的投药系统运行不可靠的难题，系统建设既经济又可靠，适合于大、中、小型水厂，具有较强的应用空间。 本文通过对影响混凝剂投加量的诸多因素进行分析，对那些连续变化且很难找出它与混凝剂投加量函数关系式的因素(例如原水温度)划分成若干的区间范围，当其在一个较小的区间范围上变化时，对加药量的影响很小，我们就可以近似认为这些变量为常量。同时对那些常年在一个很小范围内变化，只是在个别较短时间段内变化幅度较大的影响加药量的因素(例如原水碱度、原水pH值)，我们可以将这些因素在小范围内变化时，作为常量处理，当变量在很短时间段内有较大的变化时，我们可以投加生产试剂，使它们处于正常的范围内，从而达到调整这些因素对混凝剂投加量大小影响的目的，因此我们也可以将它们作为常量处理。通过这些处理方法，我们将影响加药量的诸多因素变成常量，只有原水浊度一个变量对混凝剂投加量有影响，我们就不难找出它与混凝剂投药量之间的关系。 通过对相关的水厂实际运行数据进行收集和整理，运用数学上的最小二乘法，我们找出了主要影响因素原水浊度与混凝剂投加量的定量数学关系式，并验证了该定量数学关系式，从而建立起了针对特定水厂的投药自动化数学模型，并将该数学模型运用到实际的生产中，取得了良好的实际生产效果。实践证明，运用数学模型法实现的水厂自动化投药系统具有运行稳定可靠的特点。这种以数学模型法为核心的投药自动化系统，在成都市自来水总公司二厂投入运行以来，保证了水质的安全，取得了良好的经济和社会效益。
王婷婷[9]2015年在《水厂自动化控制系统的应用分析》文中研究说明城市化进程的加快需要城市供水的充分保证,传统的水厂供水控制系统不能满足现代化生活及企业运作的水源需要,水厂引进自动化控制系统实现水厂的常规处理工艺自动化、智能化,提高了水厂的生产效率、供水质量,并充分节约了资源降低了生产成本。本文对水厂自动化控制系统的构成及设计进行分析,分析自动控制系统的功能及重要作用。
陈立[10]2015年在《水厂自动化控制与仪表系统的技术分析》文中提出水是生命之源,供水是对国计民生都有重要影响的一个产业。随着我国经济的快速发展,人们的生活水平显着提高,对自来水水质的质量要求也逐渐提高。而使用自动化控制系统,可以有效保证水厂供水的稳定性、连续性和安全性。基于此,该文对水厂自动化控制与仪表系统的技术进行分析。
参考文献：
[1]. 现代水厂自动控制系统的研究与实现[D]. 白昊. 长安大学. 2013
[2]. 现代自来水厂自动化控制系统的研究与实现[D]. 王鼎顺. 湖南大学. 2007
[3]. 自来水厂水处理自动化控制系统研究[D]. 王文云. 南昌航空大学. 2018
[4]. 基于模糊控制的自来水厂控制系统的研究与实现[D]. 丁小丽. 昆明理工大学. 2012
[5]. 净水厂混凝投药控制的研究[D]. 常永滑. 天津大学. 2007
[6]. 基于iFix的水厂自动化系统的设计与开发[D]. 郑恩. 湖南大学. 2013
[7]. 水厂监控系统的设计研究及实现[D]. 蒋燕旭. 上海交通大学. 2014
[8]. 运用数学模型方法建立水厂投药的自动化控制[D]. 徐孝全. 重庆大学. 2004
[9]. 水厂自动化控制系统的应用分析[C]. 王婷婷. 决策论坛——科学制定有效决策理论学术研讨会论文集（上）. 2015
[10]. 水厂自动化控制与仪表系统的技术分析[J]. 陈立. 科技资讯. 2015