pH值控制广泛的存在于污水处理、化工生产、制药、印染以及造纸等工业工程中。在污水处理过程中,pH值控制起着至关重要的作用,不仅关系到污水处理能否达到国家排放标准,还影响到污水处理后续过程的处理效果。而且,还可能由于控制的不精确,导致资源的大量浪费。但是,由于pH中和反应过程的强烈非线性、时变性、滞后性以及强干扰性,使pH值控制问题成为工业控制过程中最难解决的问题之因此,对污水处理中的pH值控制的研究具有非常重要的价值。对于pH值的控制方法层出不穷,各有优缺点。本文通过对pH中和反应过程的机理模型进行分析,提出了一种基于机理模型的非线性预测控制策略。首先建立了pH中和反应理想状态下的数学模型,再依据此模型建立系统的非线性预测模型,在此之后确定模型的优化目标函数,再加入反馈校正环节,最终实现对pH值的控制,然而,非线性的目标函数求解问题成了另一个难点问题,尤其目标函数是一个多变量,多极值的一个函数,而且约束条件众多,为此,采用遗传算法实现对目标函数的滚动优化,在控制量的约束条件范围内对控制量进行初始值编码,将非线性预测控制的性能指标作为遗传算法的目标函数,直接求取最优控制量,算法中通过提高初始种群质量来解决快速性问题。同时,通过Matlab对系统进行建模仿真,对系统的跟踪性能,抗干扰性能等进行实验,证明了该方法能够对设定的pH值进行很好的跟踪,并且响应时间较快,实现了对pH值的有效控制。本文针对辽源纺织工业园排放污水的实际情况,设计一套基于组态王6.5以及西门子S7-200的污水处理pH值自动控制系统,包括上位机组态监控、下位机PLC软硬件设计。该系统结构简单、功能齐全、经济节能、并且操作简单。为实现对pH值控制方法的实验研究提供的便利的条件。