導航：安全管理網>> 安全論文>> 環境保護論文>>正文

論污水廠自控系統設計方案

文檔作者：周關軍胡穎文檔來源：天津市中環系統工程有限責任公司		點擊數：	更新時間： 2025年05月10日
下載地址：點擊這里	文件大小： 2.93 MB 共2頁	文檔格式： PDF	下載點數： 1 點（VIP免費）

全屏查看

內容預覽 [文件共2頁]

本文件共2頁，如需編輯使用，請下載。

注：預覽效果可能會出現部分文字亂碼（如口口口）、內容顯示不全等問題，下載是正常的。

	文件大?。?.93 MB 共2頁文件格式：PDF 下載點數：1 點（VIP會員免費）

上一篇：膜進樣∕飛行時間質譜實時分析水源水中揮…

文本預覽

僅提取頁面文字內容，供快速閱讀使用。

數控技術數字技術
與應用
8
系統概述:在本次系統設計中,本著系統“夠用、好用、實用”的
原則,整個設計緊密圍繞技術先進、結構合理為核心,做到技術、設
備先進且經濟實用的原則,同時系統選型和配置具有相應的開放
性、可靠性、易用性。
整個系統保持了一定的先進性,采用的設備和技術是當前世界
先進的技術和發展方向,能適應將來的科技發展,并且具有廣泛的
行業成功應用經驗,對系統的運行的下列各項指標均可很好地滿
足。
所提供的包括系統硬件和系統軟件在內的所有產品,在當前均
具有先進性,同時所提供產品的廠家具有良好的產品及系統兼容
性,當更新的、更先進的產品出現時,可完全和目前的產品保持兼
容。
總體設計思路:系統設計及產品選型保證了監控系統具備良好
的擴展能力,以適應今后系統的擴建或改造,并滿足監控要求。由于
采用標準化的主流產品最大限度地降低了在系統擴展時對現行的
設備及軟件重新設置,而且對系統的擴展或修改不會降低系統的可
靠性、可用性及安全性。
計算機管理系統就是要實現信息及資源的共享,完成不同廠商
間硬件和軟件的互連。在一個復雜的網絡系統里,必然有多個廠商
的硬件及軟件,為了確保網絡系統具有互操作性,應建立一個開放
式的、遵循工業標準的網絡系統。在本設計中,對每個產品都進行嚴
格選型,提供能夠保護用戶投資的、性能價格比較好的配置方案,為
將來的擴展消除任何不必要的技術障礙。
由于軟件系統平臺是基于內部工業局域網絡環境,因此在規劃軟
件系統平臺時,充分考慮利用高速可靠網絡的特點,發揮它的整體優勢。
1 控制層次
整個系統由三層組成,從上到下依次為信息管理層、控制層、現
場設備層金字塔結構,實現系統“集中管理、分散控制”的設計理念。
第一層:信息管理層,由操作員站、投影儀、工業以太網交換機
和打印機等組成的控制設備構成。
第二層:控制層,由分散在各主要構筑物內的現場PLC監控站
和工業以太網交換機組成。采用基于I E E E 8 0 2 . 3 標準的全雙工
100Mbps快速光纖以太網。傳輸介質采用光纖。
第三層:現場設備層,由現場PLC、低壓電氣柜上智能單元、專
用工藝設備附帶的智能控制器、受控設備及檢測儀表等組成。
2 控制方式
主要電控設備的控制采用現場手動控制、就地檢修控制、遙控
控制、自動控制控制模式,控制級別由高到低為:現場手動控制、就
地檢修控制、遙控控制、自動控制。
（1）現場手動模式:設備的現場控制箱或MCC控制柜上的“就
地/遠程”開關選擇“就地”方式時,通過現場控制箱或MCC控制柜
上的按鈕實現對設備的啟/停、開/關操作。
（2）就地檢修維護模式:現場控制箱或MCC控制柜上的“就地/
遠程”開關選擇“遠程”方式時,設備控制權在LCS(Local control
station)控制站。操作人員通過LCS控制站的操作面板上選擇“手動”
方式,利用監控畫面或鍵盤對設備進行檢修操作。
（3）遙控模式:即遠程手動控制方式?，F場控制箱或MCC控制
柜上的“就地/遠程”開關選擇“遠程”方式,且LCS控制站的操作面
板上選擇“遙控”方式時,操作人員通過中控系統操作站的監控畫面
用鼠標器或鍵盤選擇“遙控”方式并對設備進行啟/停、開/關操作。
（4）自動模式:現場控制箱或MCC控制柜上的“就地/遠程”開
關選擇“遠程”方式,且LCS控制站的“自動/遙控”設定為“自動”方
式時,設備的運行完全由各LCS根據污水處理廠的工況及生產要求
來完成對設備的運行或開/關控制,而不需要人工干預。
手動方式是操作人員的專有權利,因為過程連鎖在此模式下無
效；而自動模式下,安全連鎖是有效的,并限制操作的可能性,可防
止非正常狀態下運行。離工藝過程越近的控制層具有更高的優先
權。
3 控制原則
（1）下級優先。當控制場所“就地/遠程”開關選擇“就地”方式
時,LCS控制站及中心調度計算機系統只對現場設備的運行工況進
行監視,無權進行控制。當選擇“遠程”控制時,允許LCS控制站及計
算機系統對現場設備進行控制。
當被控設備退回“就地”控制時,在LCS控制站及計算機側操作
控制該設備,系統彈出報警窗口,提示“禁止操作！設備在現場操作
位置”。
手動干預是操作人員的專有權利；而自動模式下,安全連鎖是
論污水廠自控系統設計方案
周關軍 胡穎
（天津市中環系統工程有限責任公司 天津 300060）
摘要:系統采用現代先進控制思想的分布式計算機控制系統即集散型計算機控制系統,實現“集中管理,分散控制”的設計原則。由可編程序控
制器（PLC）及自動化儀表組成的檢測控制系統及現場分控站,對污水處理廠各過程進行分散控制；再由通訊系統、數據服務器、監控計算機組成
的中央控制系統及中央控制室,對全廠實行集中管理。各分控站與中央控制室之間由工業以太網進行數據通信。網絡系統采用冗余的環形光纖網絡,
100Mbps傳輸速率,全雙工通信。
關鍵詞:水廠 自控 設計
中圖分類號:X703.3 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9416(2015)03-0008-01
收稿日期:2015-03-26
作者簡介:周關軍（1970 —）,男,漢族,河南人,畢業于中國工業工程學院,現就職于天津市中環系統工程有限責任公司項目一部,大學?？?
助理工程師,研究方向:水廠自動化控制;胡穎（1988 —）,女,漢族,天津人,畢業于吉林建筑工程學院,現就職于天津市中環系統工
程有限責任公司項目一部,大學本科,助理工程師,研究方向:水廠自動化控制。
圖1 ······下轉第10頁
數控技術數字技術
與應用
10
? ? ? ? ?
?
?? ? ? ?
?
?
? ? ? ?
? ? ? ?
? ? ? ?
?
? ? ?
?
?
D
P
I
i
i
i
i i
k k
k k
k k
w k
w k w k
u k u k K w k x k
? ? ?
? ? ?
? ? ?
( 1) ( )
( 1) ( )
( 1) ( )
( )
( ) ( 1) ( ) ( )
3 3
2 2
1 1
3
1
3
1
（ ）
（ ）
(1-6)
其中
)( ( ) ( ))
( )
( 1) sgn( ( 1) e k e k
u k
Kz k y k ? ?
?
? ?
? ? ? ,
? ? ?
? ?
? ?
?
1, 0
1, 0
sgn( )
x
x
x
2 基于免疫遺傳算法改進神經元PID控制
免疫遺傳算法首先接收一個抗原(對應特定問題),然后隨機產
生一組初始抗體(對應初始候選解),接著計算每一抗體的適應度,對
抗體進行交叉和變異。再通過基于濃度的群體更新策略生成下一代
抗體群,直至滿足終止條件,算法結束。
免疫遺傳算法優化神經元網絡的基本步驟:
(1)讀入初始化文件。根據給定問題(視為抗原)進行具體分析,
從中提取最基本的特征信息,根據這種信息而得出的一類解即為抗
體。
(2)產生初始群體( 抗體) 并編碼。如果是記憶中的抗原, 則從
記憶細胞中提取出相應的抗體組成IGA的初始群體; 否則,隨機產
生初始群體。采用二進制編碼, 將待優化的4個參數 K 、 P ? 、 I ? 、 D ?
組成基因碼串, 每個參數的范圍均在0～3之間,設置種群規模
N=30, 進化代數G=100。
(3)計算目標函數值(個體適應值)。按編碼規則來計算群體中每
一個體的適應值。為獲取滿意的過渡動態特性,采用誤差絕對值時
間積分性能指標作為參數選擇的最小目標函數;同時,為了防止控
制能量過大,在目標函數中加入控制輸入的平方項。
選取的最優指標為:
?? ? ? ? ?
0 3
2
1 2 ( ( ) ( )) u J w e t w u t dt w t (2-1)
式中, e(t)為系統誤差, u(t)為控制器輸出, u t 為上升時間 1 w , 2 w ,
3 w ,為權值。為了避免超調,可采用懲罰功能,即一旦產生超調,將超
調量作為最優指標的一項,此時最優指標為:
if e(t) ? 0 (2-2)
?? ? ? ? ? ?
0 4 3
2
1 2 ( ( ) ( ) ( )) u J w e t w u t w e t dt w t (2-3)
式中, 4 w 為權值, 且 4 1 w ? w 。
(4)演變記憶細胞。若是新抗原,則用當前群體中適應度值高的
個體代替記憶細胞中適應度值低的個體;否則,將當前群體中適應
度值高的個體加入至記憶細胞中。
(5)產生新抗體。按交叉概率pc、變異概率pm進行與標準遺傳算
法相同的交叉和變異操作。
(6)信息熵及相似度計算。按
??
?
M
M j
H N
1
( ) 1 得抗體群的平均信息
熵, 其中
??
?
n
j
j ij ij H N p p
1
2 ( ) log
為第N個抗體基因座j的信息熵, pij為第
i個符號出現在基因座j上的概率,M為抗體長度。按 ?1 ( )?
1
A（N）? ? H N
得到抗體群的親和度,如其值小于閾值A0(A0值隨群體規模增加而
減少,本文取0.2),說明多樣性符合要求,則計數器加1,判斷是否達
到截至代數,如是,輸出最高親和度的個體,否則,轉入(3) ;如其值
大于A0,說明多樣性不符合要求,則程序向下執行。
(7)隨機產生P個新抗體, 使抗體總數為N+P。
(8)抗體濃度的群體更新及多樣性保持?？贵w濃度按式(12)計算
Ci=(抗體i親和度大于的抗體數)/N(12),其中Aij=1/[ 1+H(2)](13)
為抗體間相似度,Aij為相似度常數,本文取0.8。綜合評價抗體的適
應度與抗體濃度, 得到抗體的聚合適應度公式
fitness, ? fitness ? exp(k ?Ci) (14)聚合適應度fitness' 實質是對抗體適
應度fitness進行修正。對于最大優化問題,式(14) 中k為負數,本文
取k=- 0.8;
(9)判斷是否達到截至代數或抗體平均濃度穩定, 如不是,則計
數器加1,并轉入(3);否則輸出聚合適應度最高的最優抗體,并譯碼。
免疫遺傳算法優化神經元網絡的流程圖,如圖2-1所示。
3 仿真圖形
經過免疫遺傳算法的一系列的操作全局尋優過程,得到最優的
加權函數并設計基于免疫算法的神經元自適應控制器。針對被控系
統可能出現的四種參數變化情況,應用本文設計的控制器對其進行
仿真,仿真結果如3-1所示。
本文設計的基于免疫算法優化的神經元自適應PID控制器在針
對系統模型參數發生變化時,其表現出的控制效果符合系統控制的
各項性能指標,而且通過免疫算法的尋優節省了大量的人工和時間
去反復試驗設計。
4 結語
免疫算法和神經元自適應PID控制進行了結合,設計了基于免
疫算法優化的控制器。仿真結果表明,采用免疫算法優化設計的神
經元自適應PID控制器在汽輪機轉速控制系統中取得了良好的控制
效果,同時也表明了采用免疫算法對于找出符合性能要求的加權函
數是有效合理的。
參考文獻
[1]肖增弘,徐豐.汽輪機數字式電液調節系統[M].北京:中國電力出
版社,2003.
[2]李浩,孫海蓉.300 MW 機組數字電液控制系統 DEH 仿真機研發
[J].電力科學與工程,2013,29(5):62-66.
[3]邢宏.汽輪機數字電液控制系統故障分析與處理[J].電源技術應
用,2013,(8):342.
[4]宮赤坤,華澤釗.RBF 網絡在線辨識的神經元控制[J].自動化儀表,
2002,23(11):17-20.
[5]李紹銘,劉寅虎.基于改進型RBF 神經網絡辨識的PID 控制[J].自
動化與儀表,2006,21(5):40-43.
泵相關機械或電氣方面的故障將不會影響整個高壓水系統的正常
運行。
以上改造主要針對程序、畫面及參數等方面的改動,而牽扯到
成本的硬件改動并不大。成本低廉,效果顯著,便是這套系統改造的
特點,也是我們工程技術人員的改造的初衷目標。后經證實,以上改
造對設備故障率的減少、生產的穩定起到了關鍵性的作用。
滑泵一用兩備,兩條線材同時生產時,采用兩用一備。對于電控系統
的改造涉及增加備用泵選擇(任何一臺潤滑泵備用),備用泵模式選
擇(一用兩備或兩用一備)等轉換開關,通過原設計中已有的潤滑壓
力表反饋來決定備用泵的投入與否,當潤滑壓力小于0.2Mpa持續1
秒以上時,便自動啟動備用泵。這樣,由于備用泵可隨時啟動,潤滑
有效的,并限制操作的可能性,可防止非正常狀態下運行。離工藝過
程越近的控制層具有更高的優先權。
（2）設備的分組控制。設備的分組控制,是指在工藝上具有邏輯
關聯的幾臺設備之中,只要有一臺設備故障或退到“就地”控制,這
幾臺設備便要全部退出系統。這時,將這些設備的控制分在一組進
行監控。
（3）現場設備故障情況的處理。當現場單體儀表、被控設備發生
故障,且不會影響工藝正常運行和造成事故時,計算機系統報警,并
提示處理方式。但不進行復雜的判斷和自動故障處理。系統停留在發
生報警時刻的狀態。由運行人員決定是否將現場設備退回現場操作。
（4）全自動運行時現場設備故障情況的處理。當現場設備發生
故障,影響工藝正常運行或有可能造成事故時,計算機彈出該設備
的報警信息,并記錄到數據庫。同時現場控制站啟動事故處理程序,
使工藝設備置于安全狀態并自動啟動備用設備。
（5）水泵、閥門的“一步化”。各類泵,凡涉及到與其聯動控制的
設備（一般指泵的進/出口閥門）,需要按一定順序啟/停的場合,稱
作“一步化”控制。該“一步化”的順序控制過程由PLC控制系統完成。
······上接第7頁

網友評論 more

環境保護論文最新內容

05-10