建立智能污水處理控制系統(tǒng)是污水處理廠高效運行的有效保障,也是污水處理研究的一個重要課題.從污水處理的工藝流程出發(fā),利用PLC與現(xiàn)場總線相結合建立具有現(xiàn)地和中控兩種控制模式的自動化污水處理控制系統(tǒng),重點探討了系統(tǒng)的硬件構成和軟件編程的特點.采用PLC控制器為核心的自動污水處理系統(tǒng),利用現(xiàn)場總線實現(xiàn)了與中控室PC機實時通信的功能,提高了污水處理的效率,促進了污水處理系統(tǒng)智能控制、動態(tài)監(jiān)控等多方面的全面發(fā)展.

　 常規(guī)的污水處理控制系統(tǒng)是由多個現(xiàn)地單元組成的,即在污水處理的每個車間均設控制室,并在控制室內(nèi)設計對應的控制箱來控制電機的啟閉.在機組現(xiàn)地加設現(xiàn)地控制箱將系統(tǒng)運行的二次信號通過復雜的屏蔽信號電纜傳輸至控制室進行顯示和二次保護.常規(guī)控制系統(tǒng)占地面積大、控制分散,造成了大量的人力和物力浪費,而且通常采用機械手動控制方式,系統(tǒng)的自動化程度遠跟不上現(xiàn)代自動生產(chǎn)線的發(fā)展要求.現(xiàn)場總線能將分散的污水處理控制信號按照統(tǒng)一的通訊協(xié)約傳輸?shù)街锌厥覍崿F(xiàn)集中控制,節(jié)省了大量勞動力和能源,同時提高了污水處理的綜合自動化水平,在工業(yè)發(fā)展領域得到了廣泛的應用.

　　為了實現(xiàn)污水處理控制系統(tǒng)經(jīng)濟、安全穩(wěn)定的運行,根據(jù)污水處理控制的基本要求,本次設計選用S7-300型PLC作為系統(tǒng)的下位機系統(tǒng),選用中控室PC計算機作為系統(tǒng)的上位機系統(tǒng),并利用Profibus-DP現(xiàn)場總線連接上位機與下位機系統(tǒng).

　　下位機系統(tǒng)PLC通過傳感器信號或控制面板開關信號將各類觸發(fā)脈沖轉(zhuǎn)換為對應的數(shù)字信號,完成對高、中、低液位信號、污水瞬時流量、污水水質(zhì)、pH值、電機啟閉、風機啟閉等信號的采集、分析判斷,并利用PLC內(nèi)部的程序邏輯控制和運算分析形成對應的電機、風機控制命令,按照預設程序?qū)崟r、動態(tài)地控制電機啟閉和工況間的相互切換,保證機組高效經(jīng)濟的運行.以PC計算機為核心的上位機系統(tǒng)通過現(xiàn)場總線獲得PLC采集的數(shù)據(jù)信息,并可以通過可視化界面了解控制電子按鈕的運行工況,并能通過軟電子按鈕完成遠程控制風機、水泵的啟閉.

　　3.1輸入信號

　　現(xiàn)地機組控制箱是機組現(xiàn)地控制的主要設備,在控制面板上通?？梢詾橄到y(tǒng)提供兩類信號,一類是現(xiàn)地操作控制按鈕信號,包括故障緊急停機、手動啟閉、手動自動狀態(tài)切換開關等信號,便于在中控自動操作系統(tǒng)出現(xiàn)故障或現(xiàn)地單元出現(xiàn)緊急故障需要停車時實現(xiàn)現(xiàn)地停機或運行工況切換.另一類是液位信號,包括高、中、低3種.液位信號是污水處理系統(tǒng)自動控制的觸發(fā)脈沖,根據(jù)預設的邏輯程序自動啟動電機或風機系統(tǒng).兩類信號相互匹配后通過現(xiàn)場總線傳輸給上、下位機系統(tǒng).系統(tǒng)在給下位機提供命令信號的同時,給上位機提供實時動態(tài)的監(jiān)控信號,從而實現(xiàn)污水處理系統(tǒng)中控與現(xiàn)地相互協(xié)同的功能.

　　3.2 PLC下位機系統(tǒng)

　　PLC下位機系統(tǒng)是污水處理控制系統(tǒng)現(xiàn)地監(jiān)控的核心.除了上述的信號采集、數(shù)據(jù)分析、命令控制等功能外．PLC下位機系統(tǒng)還具備系統(tǒng)故障自檢測功能.PLC內(nèi)部單元按巡檢周期動態(tài)檢測系統(tǒng)中各部件運行工況特性,當發(fā)現(xiàn)有不合理的運行特性數(shù)據(jù)時,就會啟動故障報警單元,通過聲、光或語音等提示操作人員對相關部位進行檢測,并通過自動判別機構,初步判斷故障類型及故障點,便于操作人員快速排查故障,保證污水處理系統(tǒng)安全可靠運行.

　　視頻時長:04:49光伏供電：家庭廁所和污水處理系統(tǒng) 播放:8601次 評論:8793人

　　3.3PC上位機系統(tǒng)

　　上位機系統(tǒng)實現(xiàn)了分散單元集中控制的目的.PC上位機系統(tǒng)將PLC處理后的數(shù)據(jù)通過現(xiàn)場總線進行分享,并利用相關的仿真軟件形成可視化人機互通界面,在計算機屏幕上動態(tài)顯示系統(tǒng)各核心部件的運行工況,動態(tài)顯示液位、流量、pH值等信號參數(shù).在上位機系統(tǒng)中,操作人員可以通過調(diào)取主界面的嵌套界面,及時了解系統(tǒng)的歷史運行數(shù)據(jù)報表及曲線,并可以根據(jù)故障報警信息進行故障排除和運行模式的調(diào)整.

　　污水處理控制系統(tǒng)的軟件編程設計,在保證污水處理系統(tǒng)安全有效運行的同時,為了使整個操作控制系統(tǒng)在實際工程運用中具有較強的靈活性,采用了中控與現(xiàn)地相互貫通、各自獨立的設計模式.即上位機系統(tǒng)處于正常運行時,可以利用遠程控制方式對現(xiàn)地單元進行軟控制：當上位機系統(tǒng)出現(xiàn)故障時,下位機系統(tǒng)可以通過現(xiàn)地控制命令實現(xiàn)對單元的獨立控制：當出現(xiàn)上位機和下位機同時發(fā)生故障的極端情況時,系統(tǒng)還設立了一套手動檢修系統(tǒng),運行人員通過現(xiàn)地操作控制面板就能實現(xiàn)對現(xiàn)地單元的控制.

　　PLC和現(xiàn)場控制總線相結合形成的自動污水處理控制系統(tǒng)取代了傳統(tǒng)的繼電接觸器分車間控制系統(tǒng),實現(xiàn)了現(xiàn)地與中控相互協(xié)調(diào)互補的實時監(jiān)控功能.該系統(tǒng)具有設備自動化水平高、集中控制、運行安全可靠、管理靈活方便、檢修維護簡單等優(yōu)點,不僅達到了現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)綜合自動化水平,提高了污水處理的效率和速率,同時節(jié)約了大量的人力,節(jié)省了單位的污水處理成本,為污水處理企業(yè)創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟效益,在城市污水處理領域具有較好的發(fā)展前景.