污水處理控制系統(tǒng)中PLC和變頻器的組合應用

小編合肥自動化鴻昇科技針對技污水處理控制系統(tǒng)中PLC和變頻器的組合應用做一下介紹：

在污水處理控制系統(tǒng)中，PLC和變頻器組成的自動化控制系統(tǒng)實現了pH值的自動控制。重點分析了該系統(tǒng)硬件構成和軟件編程的特點?，F場運行的結果表明，該系統(tǒng)具有很好的可擴展性、靈活性和可靠性。

 隨著生活水平的提高及環(huán)境意識的增強，人們對自身生活環(huán)境的要求越來越高，對各種污染問題越來越關注。政府部門為了緩解并逐步解決污染問題，要求各個工廠和城鎮(zhèn)建立污水處理廠。

 根據環(huán)保部門要求處理后水的pH值應在6～8之間，當pH值小于6呈酸性時，需要加入堿性藥水來中和；當pH值大于8呈堿性時，需要進入酸性藥水。通常某工廠的生產工藝穩(wěn)定后，pH值要么呈現酸性，要么呈現堿性，不可能來回擺動，所以加入藥水的性質也是一定的。由于水的pH值在7附近極易波動，如果加入的中和用藥水過多或過少，都會使其pH發(fā)生偏差。采用人工控制的方式很難完成控制要求，故需要依靠自動化控制系統(tǒng)，并配以PID算法來保證控制精度。在工廠中，通常有大量的強電設備，電源和電磁環(huán)境有時非常復雜，采用單片機自身在性能上的局限性，所以無法滿足控制要求。采用工控機為核心的自動化控制系統(tǒng)，在性能方面沒有問題，但成本相對較高。由于可編程邏輯控制器可靠性高、環(huán)境要求低，有多種輸入/輸出開關量點數組合，開關量和模擬量有良好的可擴展性，可獨立組成成本較低的自動化控制系統(tǒng)，所以在污水處理控制系統(tǒng)中大量采用。

1系統(tǒng)描述

　采用三菱公司的 系列plc編程控制系統(tǒng)邏輯控制器實現的自動化控制系統(tǒng)，配置模擬量輸入、輸出模塊FX-4AD和FX-2DA各一塊。系統(tǒng)組成如圖1所示。

 plc編程控制系統(tǒng)邏輯控制器通電后立即對A/D和D/A模塊進行初始化參數設定，對它們的工作狀態(tài)進行規(guī)定；在運行過程中則負責控制A/D模塊轉換，接收傳輸來的pH模擬量，并且通過科學計算得到相應的控制用數字量，再把這個數字量傳輸到D/A模塊。

　A/D模塊負責接收在線檢測pH計傳輸過來的模擬量信號，將其轉換為數字量信號傳輸給PLG。FX-4AD總共有4路A/D通道，最大轉換精度為12位，典型轉換時間每通道每次為15ms，最快為6ms，可以通過初始化設定緩存字段中的數據來選擇。在A/D模塊中有31個緩沖字段，除了少數幾個保留未用外，其它各個字段都有特殊的含義和用途，在編程的過程中，合理地使用它們，可以使控制品質提高，控制更加有效。

D/A模塊接收PLG發(fā)出的數字信號，根據初始化時PLC對它的參數設定，把它轉換為4～20mA的模擬量信號以控制變頻器的輸出頻率，實現對藥水泵轉速的控制，使污水加入的藥水量能根據信號大小而增減。采用三菱公司的F540系列變頻器，功率為3.7kW。這種系列的變頻器主要適用于風機、水泵類的負荷，有較高的可靠性和性價比，非常適合這種場合使用。

工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)中，應采用性能穩(wěn)定、壽命較長的在線pH計，最好帶自清洗裝置，定期清洗pH探頭，保證系統(tǒng)能長期在高污染的水中測量。PH計由二次儀表和探頭兩部分組成，探頭應固定在能比較真實地代表被測污水整體pH值的位置，二次儀表放置在離PLC系統(tǒng)較近的位置，便于pH值的位置，二次儀表放置在離PLC系統(tǒng)較近的位置，便于pH值信號的傳輸。PH計二次意表輸出的模擬量信號大小為4～20mA與pH測量范圍（0～14）成線性對應關系。

2系統(tǒng)工作流程

PLC在上電工作時，首先初始化設定A/D模塊和D/A模塊的工作狀態(tài)，然后才根據輸入條件做出相應的輸出反應。

在PLC的輸入端口中，X0用于判斷系統(tǒng)是否進入pH調節(jié)程序段（包括手、自動兩種方式）。當X0閉合時，Y0控制中間繼電器J11得電，并使變頻器上電；同時變頻器的輸入端STF也得到J11輸出的另一路閉合信號，使變頻器可以輸出電機正轉的信號，變頻器處于預備運行狀態(tài)。

X1只有在X0閉合時才有效，它是手、自動切換開關。當X1的開關沒有閉合時，PLC不進行加藥自動控制；這時，可以手動調節(jié)頻率設定器來人為控制藥水的流入量。通常在某些設備發(fā)生故障不能使用自動方式來控制時，才會采用手動調節(jié)頻率控制方式。　當X1輸入端閉合后，PLG即會自動地向待處理污水水池中加入中和藥水，進行pH值控制。在自動控制中，PLC會通過讀取A/D模塊中特殊存儲器中的數據獲取表針pH值的數字量，利用PLC內部PID（第88號）特殊指令可以計算出輸出數值，再將該數值輸出給D/A模塊。如前所述，D/A會輸出與該數值相應的電量信號來控制藥水泵的轉速以控制加藥量，完成對污水pH值的控制，使pH能穩(wěn)定在6～8之間，中心位置是7。

3軟件編制

軟件的編制分別為初始化、采樣、分析和輸出四個部分。PH值控制的總體框圖如圖2所示。

3.1 初始化

程序的初始化部分是pH控制軟件編制中最為重要的部分之一，主要完成對A/D和D/A模塊工作狀態(tài)的設置，調入數據處理和計算時所需的各個參數。如圖3所示，在FX-4AD中，用1＃通道接收表示pH值的4～20mA信號，其它通道不使用，這就需要設定第0＃字段，數值為“H3331”其中三個“3”表示第2、3、4號通道不使用，“1”代表第1＃通道接收4～20mA的pH值信號。在第1＃字段中置入的數值表示A/D要經過幾次累加后取出平均值作為轉換的結果，若在這個字段中置入10，表示A/D模塊自動累加10次A/D轉換數值后，再除以10，得到A/D數字量。這樣，可以起到濾波的作用，防止A/D信號突變。對于其它字段，如數據采集速度，各個通道的偏差量和增益量等可以根據實際情況設定。對于FX-2DA，它的第0＃字段，數值設為：“H11”，“1”表示輸出的電量信號為4～20mA。另外還要設置停機后數據是否要求保存到下次開機、各個通道的偏差量和增益量等。

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