污水处理曝气过程中溶解氧浓度智能控制系统

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1、污水处理曝气过程中溶解氧浓度智能控制系统　　摘要：基于城市生活污水问题，开展活性污泥法溶解氧浓度的智能控制研究。从污水处理的工艺流程出发，利用PLC与现场总线相结合建立自动化污水处理系统，采用PLC控制器为核心的自动污水处理系统，利用现场总线实现与中控室PC机实时通信的功能，控制溶解氧浓度维持恒定，提高污水处理的效率，促进污水处理系统智能控制、动态监控等多方面的全面发展。关键词：PLC；现场总线；智能控制；动态监控中图分类号：R12文献标识码：A7城市生活污水的治理程度与水环境的保护和合理利用息息相关，加强城市生活污水的治理是我国改善并保护水资源、促进社会持续稳定发展的重要举措。目前，活性污泥

2、法是城市生活污水处理过程中使用极为普遍的方法之一，它具有处理废水效率高、效果好，而且处理后的水质良好的特点。在活性污泥法处理污水的过程中，核心的装置就是曝气池，而曝气池内溶解氧的浓度不是越大越好，它的高低不仅会影响废水中有机物的去除程度，而且也会涉及到运行的成本以及出水的效果。若能控制溶解氧浓度维持恒定，则对处理过程的控制以及减少运行过程的能量消耗具有非常重要的价值。而且混合液里溶解氧浓度能够快速、形象的展现整个废水处理过程的进行情况，如果池内的氧浓度太多或者太少，都将严重破坏微生物的生长环境，因此，如何构造恰当的控制器来确保曝气池内溶解氧的浓度是及其有价值的。1活性污泥法的主要流程活性污泥方

3、法控制系统的整套设备包括：曝气池、二沉池、污泥回流以及排除几个主要部分，活性污泥法的重要构成装置包括曝气池以及二次沉淀池。曝气池内包含待净化的废水、附着在活性污泥上的微生物，并且需通过鼓风机确保池内的溶解氧含量，鼓风也可以实现微生物与废水的均匀混合。由于活性污泥上附着的微生物属于好氧菌，所以在充足的氧气下，这些微生物通过复杂的生物化学反应来去除废水中的各类有机物，反应充分后，在二沉池进行固液分离，上层是处理干净的清水，下层则是活性污泥，一部分回流到曝气池内，以确保曝气池装置里充足的微生物浓度，多余的部分则排放处理。2控制系统的基本组成根据曝气池控制系统对被控变量溶解氧浓度的控制要求，该控制系统

4、由以下硬件组合而成：研华工控机、西门子S7-300系列PLC、溶解氧浓度检测仪（DO仪）、提升泵、回流泵、西门子420变频器、鼓风机等组成，全局构成装置如下图1所示。73智能算法实现通过先进的智能控制算法改善控制效果，是当前通用的方法，但是如何将智能控制算法应用于实际的污水处理系统是需要解决的重要任务之一。由于PLC梯形图编程繁琐，且内存有限，如果利用PLC的梯形图编程来实现滑模控制算法是很困难的；同样，由于组态王的计算能力不够强大，且调试不方便，若借助组态王来完成智能控制及其仿真是不现实的。MATLAB软件拥有强大的计算功能，且易于程序的编写、调试、修改及仿真，故利用MATLAB实现智能控制

5、算法是很容易的。但MATLAB和组态王之间不能直接传递数据，需要由DDE来完成。其控制过程详见图2。在本曝气池自动控制实验系统中，现场采集的溶解氧浓度信号先传给S7300PLC，由PLC再传给组态王，然后利用DDE通讯将其传给MATLAB，MATLAB计算完成后，将滑模控制器的输出值回传给组态王，经由组态王传给PLC，再由PLC控制变频器，进而控制鼓风机实现对溶解氧浓度的控制。3.1DDE在MATLAB中的应用当MATLAB作为客户端时，需用到几个特定的DDE函数，具体如下：（1）初始化：channel=ddeinit（‘VIEW’，‘TAGNAME’）；（2）建立链接：rc=ddeadv（c

6、hannel，item，7callback，upmtx，format，timeout）；在这里：callback代表的是item中数据改变时程序将调用执行的控制子函数；upmtx用于存储接收的数据，当设置它是非空时说明建立的是热链，否则建立的就是温链；format指的是数据格式；timeout代表的是时间，单位为毫秒；（3）请求数据：data=ddereq（channel，item，format，timeout）；（4）发送数据：rc=ddepoke（channel，i-tem，data，format，timeout）；（5）释放链接：rc=ddeunadv（channel，item，form

7、at，timeout）；（6）链接终止：rc=ddeterm（channel）。3.2组态王里DDE设备的建立由于组态王支持DDE通讯，故可以达到同MA7TLAB实时互换数据的目的。在组态王里建立DDE设备的具体步骤如下所述：打开组态王，在工程浏览器界面点击“设备”，然后再选中下一级“DDE”，在右边会出现“新建”的图标，然后对其双击，即会显示一个配置向导的窗口，然后单击“DDE”，点下一步，弹出