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(biāo)準(zhǔn)的水質(zhì)。長期以來，工業(yè)污水處理技術(shù)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(shè)備運轉(zhuǎn)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(shù)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(shè)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(luò)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?dāng)嚢铏C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。

　　（2）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(cè)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(shè)置在適當(dāng)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(zhuǎn)速信號。當(dāng)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(yán)重時甚至導(dǎo)致處理失效，因此需要增加曝氣機轉(zhuǎn)速以增加供氧量；當(dāng)溶解氧值偏高時，導(dǎo)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(zhuǎn)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(shè)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。

　　（1）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(zhuǎn)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(shè)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?dāng)嚢杵鲉⑼?、污泥回流泵等設(shè)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，其配套的設(shè)備也有較大的不同，所以其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不同的結(jié)構(gòu)對應(yīng)不同的控制系統(tǒng)，因此需要根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)特點設(shè)計相應(yīng)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(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，設(shè)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(zhuǎn)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(shè)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(yán)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(shè)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(shè)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(jié)果

　　工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)廠自動化控制系統(tǒng)設(shè)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(shè)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(shè)計目標(biāo)，即出水各項指標(biāo)達到設(shè)計要求。

　　3.1硬件系統(tǒng)的調(diào)試

　　按照系統(tǒng)設(shè)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(shè)備供電是否正常，然后檢查設(shè)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(guān)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：

　　（1）供電線路的設(shè)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)；

　　（3）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(zhuǎn)速等；

　?。?）變頻器單獨調(diào)試，檢測能否正常進行參數(shù)設(shè)置；

　?。?）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(jié)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(jié)果

　　通過系統(tǒng)調(diào)試，能夠?qū)崿F(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(dāng)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(yīng)的指示燈亮。

　　4結(jié) 論

　　工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)是一個比較復(fù)雜的綜合系統(tǒng)，它包括與之相關(guān)的生產(chǎn)工藝流程、相關(guān)生產(chǎn)設(shè)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(yīng)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(shè)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(jié)構(gòu)、硬件選型和PLC的外圍電路設(shè)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(shè)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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