工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)的功能要求
1 工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)的功能要求
工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)的主要功能是完成對城市污水的凈化的作用,將城市中排除的污水通過該系統(tǒng)處理后,輸出符合國家標準的水質(zhì)。長期以來,工業(yè)污水處理技術雖然經(jīng)過了迅速發(fā)展,但仍滯后于城市發(fā)展的需要,工業(yè)污水處理率低、設備運轉率低等極大地影響了城市發(fā)展。為實現(xiàn)工業(yè)污水處理技術的簡易、高效、低能耗的功能, 并且實現(xiàn)自動化的控制過程,采用PLC作為核心控制器是個較好的方案。
PLC作為工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)使得設計過程變得更加簡單,可實現(xiàn)的功能變得更多。與各類人機界面的通信可完成plc控制系統(tǒng)的監(jiān)視,同時使用戶可通過操作界面功能控制PLC系統(tǒng)。由于PLC的CPU強大的網(wǎng)絡通信能力,使得工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸與通信變得可能,并且也可實現(xiàn)其遠程監(jiān)控。
利用PLC作為控制器的工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)主要涉及兩個方面:一是信號輸入;二是控制輸出信號。
1.1信號輸入
工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)信號輸入檢測方面主要涉及四類信號的監(jiān)測,主要包括:按鈕的輸入檢測、液位差的輸入檢測、液位高低的輸入檢測,以及曝氣池中含氧量的輸入檢測。
?。?)按鈕輸入檢測。大多數(shù)為人工方式控制的輸入檢測,主要有自動按鈕、手動按鈕、格柵機啟動按鈕、清污機啟動按鈕、潛水泵啟動按鈕、潛水攪拌機啟動按鈕、污泥回流泵按鈕、曝氣機工頻、變頻按鈕,以及變頻加速減速按鈕等。
?。?)液位高低輸入檢測。檢測進水泵房和污泥回流泵房中液位的高低,用來控制潛水泵或污泥回流泵的啟動和停止,以及投入運行的潛水泵的數(shù)量。
?。?)液位差輸入檢測。檢測粗細格柵兩側液位差,用來控制清污機的啟動與停止。
?。?)含氧量輸入檢測。以上三種都為數(shù)字量輸入,該輸入為模擬量輸入。曝氣過程是工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)中重要的環(huán)節(jié),為了保證微生物所需要的氧氣,必須檢測污水中的含氧量,并通過曝氣機增加或減少其含氧量。通過將溶解氧儀設置在適當位置上,將檢測值反饋到PLC中,通過運算輸出控制曝氣機的轉速信號。當溶解氧值偏低時,降低了微生物分解的效果,延長了處理時間,嚴重時甚至導致處理失效,因此需要增加曝氣機轉速以增加供氧量;當溶解氧值偏高時,導致微生物過氧化,降低了其活性,也不利于處理,因此減小曝氣機轉速以減少供氧量,終使污水中的溶解氧保持在一定的范圍內(nèi)。
1.2控制輸出信號
信號輸出部分主要包括兩個方面:一個是數(shù)字量輸出,即各類設備的接觸器;另外一個是模擬量輸出,用來控制曝氣機變頻器。
?。?)模擬量輸出通過PLC中PID運算后的數(shù)據(jù),通過其功能模塊輸出控制信號,該控制信號輸入到變頻器的控制端子上,改變變頻器的輸出頻率,從而控制曝氣機的轉速,后達到控制污水中含氧量的要求。
?。?)數(shù)字量輸出??刂聘黝愒O備的啟動和停止,包括:格柵機啟停、清污機啟停、潛水泵啟停、潛水攪拌器啟停、污泥回流泵等設備。
2 硬件系統(tǒng)配置
氧化溝是工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié),其結構的不同形成了不同的氧化方法例如,奧貝爾、卡魯賽爾和一體化氧化溝法,對于不同的結構,其配套的設備也有較大的不同,所以其結構比較復雜,不同的結構對應不同的控制系統(tǒng),因此需要根據(jù)不同的結構特點設計相應的控制系統(tǒng)
2.1主要組成部分
工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)的結構比較復雜,設備較多,在氧化溝中其控制過程及原理大致相同,都是通過控制曝氣機的轉速來調(diào)節(jié)污水中的含氧量,其基本組成如圖2所示。
2.2電氣控制系統(tǒng)
電氣控制系統(tǒng)主要包括操作面板、顯示面板、電氣控制柜等單元。由于在該系統(tǒng)中需要檢測較多的數(shù)字輸入量,并且還要檢測模擬量的輸入,根據(jù)設定的程序進行數(shù)據(jù)處理后,輸出控制信號,因此系統(tǒng)的控制邏輯與時序就需要嚴格照檢測信號的輸入進行控制。
(1)顯示面板。顯示面板由于要顯示較多的數(shù)據(jù),因此一般采用觸摸屏或者人機界面。
(2)操作面板。操作面板主要包括手動、自動、各類設備的啟動按鈕等。
(3)電氣控制柜。電氣控制柜是電氣控制的核心設備,主要包括變頻器、各類傳感器的輸入信號、PLC及其擴展模塊等。
3調(diào)試和運行結果
工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)廠自動化控制系統(tǒng)設計、安裝完成后,進行系統(tǒng)的調(diào)試和試運行,確定符合實際進水水量和水質(zhì)的各項控制參數(shù),發(fā)現(xiàn)并解決設備、儀表、程序、工藝等方面出現(xiàn)的問題,檢驗系統(tǒng)是否實現(xiàn)工藝設計目標,即出水各項指標達到設計要求。
3.1硬件系統(tǒng)的調(diào)試
按照系統(tǒng)設計要求將各硬件接線接好。調(diào)試過程首先檢查總供電及各設備供電是否正常,然后檢查設備的電氣控制是否正常,能否正常開機,各種閘閥能否正常開啟和關閉,檢查儀表及控制系統(tǒng)是否正常。在對系統(tǒng)進行必要的檢查后,開始具體調(diào)試。
硬件功能調(diào)試主要是測試硬件的功能是否正常,這部分的調(diào)試內(nèi)容包括:
?。?)供電線路的設置和檢驗,主要用萬用表檢測電路的連通是否實現(xiàn),以及保證接線的正確性,防止220V與24V線路的錯位接線發(fā)生;
?。?)電機直接加三相電源調(diào)試,檢測電機工作狀態(tài);
?。?)變頻器加電機進行調(diào)試,檢測能否正常進行變頻調(diào)速,在外部控制模式下,控制端子是否能正??刂齐姍C啟動,調(diào)節(jié)電機轉速等;
?。?)變頻器單獨調(diào)試,檢測能否正常進行參數(shù)設置;
(5)PLC加變頻器聯(lián)機調(diào)試,檢查PLC、變頻器是否能實現(xiàn)對此系統(tǒng)控制;
?。?)PLC單獨檢測,檢查PLC單元能否正常工作,指示燈是否正常,該部分工作實際上在計算機模擬調(diào)試前就己經(jīng)完成;
經(jīng)過測試,結果表明上述功能一切正常,可以進行總體調(diào)試。
3.2運行結果
通過系統(tǒng)調(diào)試,能夠實現(xiàn)PLC在系統(tǒng)控制中的手動、自動模式的控制。啟動電源后按下手動或自動模式選擇按鈕,當在手動模式時,可通過各控制按鈕實現(xiàn)對工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)中各電機的控制運行同時相應的指示燈亮。
4結 論
工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)是一個比較復雜的綜合系統(tǒng),它包括與之相關的生產(chǎn)工藝流程、相關生產(chǎn)設備,現(xiàn)場計量自控檢測儀表的選用、控制流程的模型建立、對 PLC控制系統(tǒng)軟硬件應用研究等。本文詳細闡述了工業(yè)污水處理工藝流程、控制系統(tǒng)總體方案以及具體的軟硬件實現(xiàn)。
在設計過程中主要從硬件和軟件兩個方面的問題進行,工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)中,主要的硬件問題包括機械結構、硬件選型和PLC的外圍電路設計和接線處。在PLC的外圍硬件連線方面,主要是增加一些保護設備。調(diào)試時,可根據(jù)功能模塊分類分別調(diào)試,后進行總體調(diào)試。在該控制程序中,需要根據(jù)外界輸入的狀態(tài)來控制清污機、潛水泵,以及污泥回流泵的啟停,因此需要按照液位傳感器和液位差計反饋來的信息進行判斷處理,然后再進行輸出控制。
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