污水處理智能化電氣控制分析

導語：污水處理智能化電氣控制分析一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1高效污水處理工藝

微絮凝與活性污泥法相結合，是當前污水處理高效工藝的主要技術。在生化處理時，污水會先進入到前置的反硝化區域內，10%左右的進水會流進前置池內，再進入到厭氧池、后置反硝化池、好氧池分別進行生化處理，最后進入到二沉池內。這種反應裝置可以采取內分流與外分流兩種處理機制，好氧池中的出水流即內回流污水，會從好氧池中進入到后置硝化池與厭氧池；外回流污水則是污泥回流池內的出水流，會返回到前置反硝化池內，停留20-30h后，通過生物處理，將進水中有機物所包含的硝態氧全部去除，消除硝態氧對于厭氧池的不利影響，保證厭氧池能夠穩定處理。這一工藝使用了乙酸鈉、PAC和PAM兩種絮凝藥劑，整個系統由粗細格柵、沉砂池、污泥回流池、高密度沉淀池、高效過濾池和紫外消毒池等構筑物組成，大幅提高了污水處理效果，并能夠與超濾反滲透處理工藝結合使用，從而實現中水的二次循環利用。

2污水處理智能化電氣控制系統設計

2.1系統設計目的與要求智能化控制系統需要能夠自動控制污水處理全部環節的操作，如進水、混合、攪拌、分流、清污、出水等；需要做到實時采集、挖掘、分析各類傳感器與測定儀的現場生產數據，能夠結合各環節工藝參數與裝置運行參數，通過模式辨識與優化，合理調整裝置運行狀態直至達到最佳要求，確保各裝置的運行效率、運行效益與處理質量，并能夠在線診斷各種常見工藝故障，最后完成自修復。2.2總體設計方案通過PLC控制系統設置一個集散型自動控制系統，由設備層、控制層、監控層與系統層組成，TCP/IP工業以太網負責完成PLC與第三方設備的通信連接，現場PLC與遠程IO運用PROFIBUS–DP標準總線實現數據通信。PLC與中控室計算機則通過光纖單環網完成高速度、大容量、實時性數據交換。2.3上位機設計上位機由工業級PC機組成，界面軟件語言使用VISUALBASIC進行編制。使用分色動態化模式將澄清水路、污水路等顯示在計算機上，以便于工作人員能夠及時、準確地掌握電機與閥門的實時運行狀態，能夠根據故障狀態，切實解決運行問題。在計算機上能夠將PH值、流量、溶解氧、溫度等參數以直方圖的形式顯示出來，通過鼠標控制其分布與放大，將各參數1h、1d甚至1個月之內的曲線圖全部顯出來，從而使曲線圖更為立體化，更便于同時對現場運行狀態進行監控。人機交互畫面使用MCGS軟件開發，MCGS內部設置有變量數據庫，通過該數據庫能夠完成MCGS和下位機之間的變量轉換。MCSG數據庫可以建立多個變量數據庫，開關量、字符串以及模擬量等都可以包含在其中，通過該軟件組態畫面就能夠將PLC中的各種內在信息實時顯示出來，以便于中控室上位機進行實時監控。如，在數據庫中以“一號提水泵自動”命名其開關量狀態變量，再將“一號提水泵自動”數據庫與其PLC所使用的對應輸入端口相連接，在MCGS與PLC完成連接后，設備連接中的“一號提水泵”通道鏈接就與該端口完成了連接，最后將該系統變量與其相應的畫面控件相連接，就能夠對一號提水泵進行實時監控。該變量數據庫也同時存儲了各類故障信號變量，當設備、儀表數據等出現異常和故障時，就會在連接過程中發出報警信號。2.4PLC控制系統控制系統由PLC組成，可以與中控室、現場設備進行雙向通訊，完成總體邏輯控制，確保污水處理能夠滿足工藝要求。在選擇PLC時，要先準確判斷能夠滿足控制要求的I/O、A/D數量，確保設計最優化。選擇合適的PLC及適配電源模塊，根據準確的I/O數目，選擇合適的數字輸入模塊，通過該模塊將現場數字信號電平有效轉換為適宜于PLC識別的內部信號電平，再輸入到緩沖器中，以便于CPU采集和處理。選擇合適的數字量輸出模塊，通過該模塊將PLC數字信號有效轉換為外部設備所需要的數字量信號，以此作為繼電器、閥門、接觸器和指示燈等設備的驅動負載。選擇合適的模擬量輸入模塊，將輸入后的模擬量A/D有效轉換為適宜于CPU識別的二進制數字量，并等待CPU采集與處理。選擇合適的模擬量輸出模塊，CPU采集輸出的二進制數字信號將使用該模塊進行模擬量轉換并輸出。最后由PLC所使用的編程軟件進行硬件組態、參數設置、模塊診斷與過程監控。2.5下位機下位機即各種智能控制儀器、量表、PID調節器，是控制系統的重要組成部分，能夠長期保存一系列完整參數。下位機的各種智能控制儀表是整個控制系統的基礎環節，設計人員在設計時，要確保這些智能儀表具有良好的抗干擾性能。下位機主要由粗、細格柵的液位差計、進水管的電磁流量計、調節池的PH計、澄清池的液位機、攪拌機、泥位機、刮泥機、懸浮物測量儀等儀器、加藥站的加藥計量泵、污泥處理池的污泥泵、脫水裝置、液位計及液位傳感器等裝置、厭氧池的電位在線測定儀和溶解氧在線測定儀、好氧池的污泥濃度計、二沉池的泥位計、清水池的液位機、回流管道出水管的流量計、回水泵進出口的電動閥與止回閥、出水池的PH計、污泥濃度計以及COD測定儀等組成。2.6無線數據傳輸線路PH值、污泥濃度、溫度、COD、水量等指標均由智能儀表檢測，儀表檢測后輸出的信號可以使用專門的信號隔離器，并將其輸出的標準電流信號轉換成電壓信號，再使用單片機控制器進行檢測處理，將RXDP3�0和TXDP3�1連接到使用的無線通信模塊串口，就能夠將智能儀表中的數據進行無線傳輸。單片機的選擇要滿足A/D數目要求。2.7PID控制PID調節器會對攪拌機和回流泵等裝置的電機轉速進行調節，確保處理工藝最優化。主程序讀取設定值后，以A/D轉換模塊對模擬量的當前運行狀態與數據進行采集，在比較采樣值和設定值之間的差值后，使用PID調節策略準確計算調節量后，再由PLC和變頻器、步進電機及其驅動器進行通信，將調節量轉換為相應的頻率與電機信號后，由中斷程序調用相應的功能模塊控制變頻器的頻率與步進電機的轉速，從而控制各個裝置的運行狀態。2.8PLC控制程序設計PLC控制器編程軟件包含了部分子程序模塊，將這些子程序設計為相應的功能模塊，在CPU啟動時，操作系統需要初始化環境變量與各項模擬量，將這部分工作設置為一個功能模塊；初始化工作結束后，包含主程序模塊，該模塊負責編寫主程序，以調用各個功能模塊；初始化模塊，負責環境變量、各個模擬量及參數的補始化工作；報警模塊，負責存放各種儀器與數值的異常和故障報警信號；PID功能模塊，負責存放PID控制策略所計算出的各個調節量，能夠發揮對攪拌機、回水泵、回流泵、加藥計量泵的轉速與頻率的調節控制功能；中斷循環程序模塊，是通過固定時間的間隔循環完成PID功能模塊的運行組織工作。在CPU開始運行后，首先要調用初始化模塊，完成初始化工作，之后循環調用主程序模塊。

3結語

污水處理智能化電氣控制系統是城市污水處理自動化的必然發展趨勢，根據污水處理站的運行規模、裝置參數等選擇合適的PC機、PLC機、單片機、通信模塊、網絡模塊、智能儀表、PID調節器，運用合適的腳本語言、程序語言編寫相應的人機交互界面與PLC控制程序，能夠使處理站各個裝置、儀表根據設定的參數運行，并自動發出故障與異常警報，使問題處理更為及時，降低了處理成本，提高了運行效率、污水處理質量與經濟性。

作者:史衛華 單位:淮安信息職業技術學院