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基于PLC的污水处理自动控制系统研究
摘　要：随着人们环保意识的提高，污水处理日益受到重视，本文在介绍了污水处理的相关工艺和技术难点后，从系统的硬件和软件方面阐述了基于PLC的具有远程控制功能的集散控制系统，通过远程操作和现场控制，使得污水处理系统的自动化程度大大提高。
优质期刊推荐常用自动控制系统设计的案例要求和应用对象
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　　随着自动化技术、计算机技术、集成芯片制造技术的飞速发展，自动控制系统的设计、实现也出现了飞跃式的发展，从单输人单输出系统发展到多输人多输出系统，从基本的pid（proportionalintegral differential）控制发展到目前种类繁多的最优控制、鲁棒控制、非线性控制、模糊控制、神经网络控制、滑模控制以及多种控制方法的结合控制技术，从自动控制系统的硬仵实现来看，从20世纪60年代的分立元器件到⒛世纪70年代的中、小规模集成电路、再到80年代流行的以单片机为核心的数字化自动控制系统，然后到目前的以dsp（数字信号处理器）为核心的高速、精密、智能的自动控制系统。
　　自动控制技术几乎应用于所有的工业部门，由于工业现场的工作环境、工作内容、控制对象、执行设备、动力设备、工作指标各不相同，因此工业控制的设计方法和实现手段也非常多，归纳起来，工业控制一般包括如下类别：过程控制、运动控制、速度伺服控制、位置伺服控制、点对点（i／o）控制等。过程控制和点对点（i／o）控制相对速度较慢，而运动控制和速度伺服控制以及位置伺服控制相对速度较快。
　　在过程控制、运动控制、速度伺服控制、位置伺服控制中，用得最多的控制方法是数字pid控制算法，目前虽然有很多优秀的控制方法都采用较新的控制算法，这些算法包括：积分分离pid控制算法、微分先行pid控制算法、带死区（dead-line）的pid算法、模糊pid算法等，但是这些算法都是建立在普通的数字pid控制算法的基础上的，普通的pid控制算法是其他一切控制算法的基础。虽然当前控制理论和控制技术在信息技术、集成电路制造技术的高速发展的推动下有了很大的发展，例如自适应控制、神经网络和模糊控制、鲁棒控制、滑模控制以及最优控制等很多现代控制方法都得到广泛的应用，但是数字pid控制仍然是一种稳定的、可靠的、实现简单的、使用广泛的控制方法。
　　pid控制是技术最成熟的一种控制方法，特别是在控制对象的模型未知或难以建立时，常常采用pid控制方法。pid控制原理简单、实现方便，并且适应性广、鲁棒性强，其控制品质对被控对象特性的变化不是很敏感。随着计算机技术的发展，在pid控制的基础上，出现了很多改进的数字pid控制方法，如微分先行pid控制、积分分离pid控制、带死区的pid控制（非线性pid控制）等。对于数字pid控制方法，又分为增量式pid控制算式和位置式pid控制算式。
　　本案例在dsp内部设置参考输入量，通过lf2407的片上10bit ad转换器采样，把被控对象的实际输出量采集到dsp中，经过dsp的数字运算处理后，通过外部的da转换芯片（ad7237）进行数／模转换，得到实际的模拟控制量去控制被控对象，使之按照系统的设置运行工作。 ｜
　　另外本案例将在数字pid控制器的基础上，介绍基于lf2407的模糊pi控制器的实现。虽然数字pid控制器算法简单，不需要数学模型，且稳定性好、可靠性高。如果使用同样系数的pid控制器，一旦被控对象的工况发生变化，其控制品质将随之下降。也就是说如果在被控对象空载的情况下设定了pid控制器的各个参数，而当被控对象的温度、所加负载以及速度变化时，pid控制器的控制品质将会下降。为此，控制理论提出了模糊pi控制器。模糊pi控制器是在pl控制器的基础上改进的，它的参数kp、凡将由模糊控制规则和专家经验决定。当被控对象的特性变化时，模糊pi控制器的参数纬、氏也随着发生变化，从而使得控制品质在各种不同的工况下均有良好的指标，满足工业控制的要求。
　　本案例介绍的数字pid控制器和模糊pi控制器的用途非常广泛，可以用于大多数工业控制现场，但不能应用于生物医疗设各、仪器的研制，因为采用本案例介绍的数字pid控制器和模糊π控制器为了获得较快的动态过程，在状态变化的过渡过程中存在超调，而且对超调的抑制仅仅是采用微分环的作用，而模糊pl控制器中干脆就没有微分环节，这在工业生产部门是可以容忍的，而在生物医疗设各中却万万不能出现，生物医疗设各的自动控制设计的一个显著特点就是要抑制超调，而情愿牺牲其他的动态指标。
　　把本案例介绍的数字pid控制器和模糊pi控制器应用于工业控制现场，其动态指标的各方面比普通的控制器均有所提高，详细的指标评价在案例总结中有论述。图是一个典型的采用数字pid控制器的，基于lf2407 dsp的速度控制系统的结构示意图。
　　图 基于lf2407 dsp的速度控制系统的结构示意图
　　如图所示，系统由dsp lf2407a作为控制器，由它产生一个数字控制量送入da转换器，此处da转换芯片采用ad7237，由它进行数／模转换，得到模拟控制量，送人执行器，由执行器产生具有一定电流的功率控制量去直接控制电机，以上是一个开环的过程。自动控制系统中采用测速电机来测被控电机的转速，然后转换为模拟电压信号反馈给控制器lf2407a的片
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从学信号与系统到自动控制到数字信号处理都没搞明白为什么时域分析了还要进行频域分析,频域分析有什么作用?对信号的频域分析有什么意义?频谱就是把信号的所有频率用图像描绘出来么？
对信号进行时域分析时,有时一些信号的时域参数相同,但并不能说明信号就完全相同.因为信号不仅随时间变化,还与频率、相位等信息有关,这就需要进一步分析信号的频率结构,并在频率域中对信号进行描述.动态信号从时间域变换到频率域主要通过傅立叶级数和傅立叶变换实现.周期信号靠傅立叶级数,非周期信号靠傅立叶变换.
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污水处理设备自动控制系统的工作原理
发布者：瑞凯环境科技 发布时间： 10:42:55
& & & 自动控制的整个工艺系统控制采用进口PLC作为中央控制器，主要控制调节池内的风机、提升泵的相互切换。 & & & 1、风机 & & & 风机采用HC-50IS，该风机噪声小，使用寿命长。系统工艺中采用风机进行鼓风曝气在24小时内交换使用。当调节池水泵停止时，风机间隔2小时曝气0.5小时，每台风机运行24小时自动切换一次，该过程均由控制柜控制。 & & & 2、提升泵 & & & 提升泵采用抗堵塞、撕裂型WQ潜污泵，具有排泥能力强、无堵塞，能有效通过直径10mm的固体颗粒。调节池提升泵采用两台，分工作泵和备用泵，水泵的启动受调节池浮球控制，浮球开关由全密封的玻璃结构的水银构成，外部泡沫塑料作载体，浮球根据调节池液位分三只，受控制柜控制。 & & & 全系统工作程序为： & & & 1、当调节池污水液位在停泵水位以下时，曝气生物床风机保持停半小时开十分钟，且水泵不能启动。 & & & 2、当调节池污水液位在开泵水位以下，停泵水位以上时，手动能启动水泵1和水泵2，风机能连续交替运行。 & & & 3、当调节池污水液位在报警水位以下时，二台风机交替工作，水泵不间断运行，直至污水液位降至停泵水位以下后停机。 & & & 由于电脑控制系统具备以上功能和特点，能使在24小时内全自动运行，既节省人力，又节约能源，并保证污水处理达到设计标准。
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常用自动控制系统设计的案例要求和应用对象
常用自动控制系统设计的案例要求和应用对象
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随着自动化技术、计算机技术、集成芯片制造技术的飞速发展，自动控制系统的设计、实现也出现了飞跃式的发展，从单输人单输出系统发展到多输人多输出系统，从基本的pid（proportionalintegral differential）控制发展到目前种类繁多的最优控制、鲁棒控制、非线性控制、模糊控制、神经网络控制、滑模控制以及多种控制方法的结合控制技术，从自动控制系统的硬仵实现来看，从20世纪60年代的分
随着自动化技术、计算机技术、集成芯片制造技术的飞速发展，自动控制系统的设计、实现也出现了飞跃式的发展，从单输人单输出系统发展到多输人多输出系统，从基本的pid（proportionalintegral differential）控制发展到目前种类繁多的最优控制、鲁棒控制、非线性控制、模糊控制、神经网络控制、滑模控制以及多种控制方法的结合控制技术，从自动控制系统的硬仵实现来看，从20世纪60年代的分立元器件到⒛世纪70年代的中、小规模集成电路、再到80年代流行的以单片机为核心的数字化自动控制系统，然后到目前的以dsp（数字信号处理器）为核心的高速、精密、智能的自动控制系统。　　自动控制技术几乎应用于所有的工业部门，由于工业现场的工作环境、工作内容、控制对象、执行设备、动力设备、工作指标各不相同，因此工业控制的设计方法和实现手段也非常多，归纳起来，工业控制一般包括如下类别：过程控制、运动控制、速度伺服控制、位置伺服控制、点对点（i／o）控制等。过程控制和点对点（i／o）控制相对速度较慢，而运动控制和速度伺服控制以及位置伺服控制相对速度较快。　　在过程控制、运动控制、速度伺服控制、位置伺服控制中，用得最多的控制方法是数字pid控制算法，目前虽然有很多优秀的控制方法都采用较新的控制算法，这些算法包括：积分分离pid控制算法、微分先行pid控制算法、带死区（dead-line）的pid算法、模糊pid算法等，但是这些算法都是建立在普通的数字pid控制算法的基础上的，普通的pid控制算法是其他一切控制算法的基础。虽然当前控制理论和控制技术在信息技术、集成电路制造技术的高速发展的推动下有了很大的发展，例如自适应控制、神经网络和模糊控制、鲁棒控制、滑模控制以及最优控制等很多现代控制方法都得到广泛的应用，但是数字pid控制仍然是一种稳定的、可靠的、实现简单的、使用广泛的控制方法。　　pid控制是技术最成熟的一种控制方法，特别是在控制对象的模型未知或难以建立时，常常采用pid控制方法。pid控制原理简单、实现方便，并且适应性广、鲁棒性强，其控制品质对被控对象特性的变化不是很敏感。随着计算机技术的发展，在pid控制的基础上，出现了很多改进的数字pid控制方法，如微分先行pid控制、积分分离pid控制、带死区的pid控制（非线性pid控制）等。对于数字pid控制方法，又分为增量式pid控制算式和位置式pid控制算式。　　本案例在dsp内部设置参考输入量，通过lf2407的片上10bit ad转换器采样，把被控对象的实际输出量采集到dsp中，经过dsp的数字运算处理后，通过外部的da转换芯片（ad7237）进行数／模转换，得到实际的模拟控制量去控制被控对象，使之按照系统的设置运行工作。 ｜　　另外本案例将在数字pid控制器的基础上，介绍基于lf2407的模糊pi控制器的实现。虽然数字pid控制器算法简单，不需要数学模型，且稳定性好、可靠性高。如果使用同样系数的pid控制器，一旦被控对象的工况发生变化，其控制品质将随之下降。也就是说如果在被控对象空载的情况下设定了pid控制器的各个参数，而当被控对象的温度、所加负载以及速度变化时，pid控制器的控制品质将会下降。为此，控制理论提出了模糊pi控制器。模糊pi控制器是在pl控制器的基础上改进的，它的参数kp、凡将由模糊控制规则和专家经验决定。当被控对象的特性变化时，模糊pi控制器的参数纬、氏也随着发生变化，从而使得控制品质在各种不同的工况下均有良好的指标，满足工业控制的要求。　　本案例介绍的数字pid控制器和模糊pi控制器的用途非常广泛，可以用于大多数工业控制现场，但不能应用于生物医疗设各、仪器的研制，因为采用本案例介绍的数字pid控制器和模糊π控制器为了获得较快的动态过程，在状态变化的过渡过程中存在超调，而且对超调的抑制仅仅是采用微分环的作用，而模糊pl控制器中干脆就没有微分环节，这在工业生产部门是可以容忍的，而在生物医疗设各中却万万不能出现，生物医疗设各的自动控制设计的一个显著特点就是要抑制超调，而情愿牺牲其他的动态指标。　　把本案例介绍的数字pid控制器和模糊pi控制器应用于工业控制现场，其动态指标的各方面比普通的控制器均有所提高，详细的指标评价在案例总结中有论述。图是一个典型的采用数字pid控制器的，基于lf2407 dsp的速度控制系统的结构示意图。　　图 基于lf2407 dsp的速度控制系统的结构示意图　　如图所示，系统由dsp lf2407a作为控制器，由它产生一个数字控制量送入da转换器，此处da转换芯片采用ad7237，由它进行数／模转换，得到模拟控制量，送人执行器，由执行器产生具有一定电流的功率控制量去直接控制电机，以上是一个开环的过程。自动控制系统中采用测速电机来测被控电机的转速，然后转换为模拟电压信号反馈给控制器lf2407a的片
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