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我国水资源本来就不丰富,而在另一个方面,由于经济和社会发展、城市扩张等带来的生活污水通过污水管道不断得流入水体,使水资源受到了严重的污染。随着水环境问题的日益凸显,我国加大了处理污水的力度,经过多年的发展,污水处理行业得到了快速地发展。但是污水处理是一个复杂的生化反应过程,具有高度非线性、强耦合、不确定性等特点,并且外界流入组分波动影响很大,常规控制比较困难。要使得控制达到出水排放标准,并且降低污水处理厂的操作费用,应用先进的控制技术是一种很有前景的方法。针对以上情况,本文以污水处理CASS工艺流程为研究对象根据污水处理工艺的要求,提出了一套基于自制物联网控制器和组态软件的污水处理控制系统的软硬件设计方案。第一,本论文首先介绍了国内外污水处理自动控制系统的发展状况以及讨论了污水处理CASS工艺的原理和过程,并根据污水处理工艺要求对污水处理物联网控制器进行了整体的设计。第二,重点介绍了满足污水处理工艺要求的硬件系统,硬件方面包括一套专用于城镇生活污水处理厂的专用控制器,控制系统采用STM32F407作为核心处理器。在输入输出接口方面通过采用光耦隔离、ULN2003增加驱动等方式有效的保护了核心处理器,并使整个系统具有了同时驱动多个被控动力元件的能力。在通信接口方面我们通过采用DP83848、MAX3232、SN65VHD230等芯片与控制器连接,使系统具有丰富且稳定的通信接口(以太网接口、UART接口*2、CAN接口),这些接口有效地保障了系统内部互相协调、处理器与远程及现场监控显示设备通信的可靠、稳定运行。第三,主要介绍基于组态王软件的软件系统,软件方面包括上、下位机的软件知识介绍及软件各模块所要实现的功能。第四,本文在污水处理优化控制部分,通过选择溶解氧作为控制输入,以总氮转换量为控制输出,研究了污水处理控制的智能预测控制策略,并根据动态矩阵控制算法的缺点对其进行改进,以传统的PID控制和动态矩阵控制的结合来弥补动态矩阵在控制方面的不足,PID的引进使得动态矩阵控制算法在鲁棒性方面有了很好的改进,使得整个控制系统在优化控制方面更高效,同时使得整个系统的实时性更好,最后我们用MATLAB对其进行仿真,观测输出效果。