船舶生活污水处理控制系统设计与研究
摘要
海上运输作为世界文化交流的重要纽带之一，同时也是自然的交通大道，随着经济
全球化的快速发展和工业化进程的极大开展，船舶海运业也进入大发展时期，但随之而
来的问题不得不引人注视，即日益严重的海洋污染，在船舶海运期间直接或间接把一些
污染引入到海洋中，使得生态环境逐渐恶化，对生物资源和人体安康产生危害。因此，
海运防污染工作刻不容缓，本文以船舶生活污水处理为研究目标，基于船舶生活污水特
性以及国内外污水处理经验的基础上，以PLC为控制核心设计开发出一套集数据采集、
优化处理、自动控制、全局监控、智能稳定于一体的船舶生活污水处理系统。
首先主要对船舶生活污水处理工艺进行了原理介绍，对不同的处理工艺的应用场景、
处理效果以及优劣势进行对比分析，根据海运的实际情况、船员的生活习性、生活污水
的本质特征确定了整个污水处理系统的整个工艺流程，同时以实现整个系统全自动化处
理为目标，针对不同工艺处理阶段提出了相应的全面的控制策略，确切到每个泵、风机、
电加热器等每个执行器件，之后基于PLC为控制核心提出了本系统的总体设计方案。
风机曝气作为本系统在污水处理和污泥回流设计的关键一环，文章在建立了风机曝
气过程中的仿真模型的基础上，分别采用了PID控制、模糊控制、模糊自适应PID三种
不同的控制算法进行曝气量自动调节，在MATLAB中的Simulink模块建立相应的仿真
模型，并对不同控制策略系统的稳定性、响应速度、抗干扰能力等进行对比分析后择优
选取，旨在实现曝气过程的精准控制。
结合上述工艺选择和控制需求对船舶生活污水处理系统软硬件进行设计，完成硬件
组态选型、系统输入输出端口配置、电气电路设计，对不同的工艺控制过程进行相应的
分块化软件程序编写，同时设计了主界面、集控界面、参数设定界面等多界面的Wincc
组态监控软件，实现对整个系统的实时的、全过程、全自动的监控。
最后将设计的整套船舶生活污水处理系统进行样机试验，根据船只在海上运行时船
员用水的实际情况，分为高负荷用水时段、正常用水时段、低负荷用水时段三种情况每
组进行三次实验，将得到的数据进行处理分析后，得出出口处经处理的污水很好地满足
了IMO船舶污水排放的新标准，同时对于各项污染物也有很高的去除率，达到了很好
的效果，证实了本船舶污水处理系统的设计的可行性，具有推广应用的价值。
关键词：污水处理；PLC；模糊自适应PID；Simulink仿真；自动控制
船舶生活污水处理控制系统设计与研究
Abstract
Asoneoftheimportantlinksforworldculturalexchanges,maritimetransportationisalso
anaturaltransportationavenue.Withtherapiddevelopmentofeconomicglobalizationandthe
greatdevelopmentofindustry,theshippingindustryhasalsoenteredaperiodofgreat
development.However,theattendantproblemshavetobenoticed,namely,increasinglyserious
marinepollution,whichdirectlyorindirectlyintroducessomepollutionintotheoceanduring
shipping,causingthegradualdeteriorationoftheecologicalenvironment,harmfultobiological
resourcesandhumanhealth.Therefore,theworkofmarinepollutionpreventionbrooksno
delay.Basedonthecharacteristicsofshipdom