除鹽水（shuǐ）流量計在汙水處理對自動控製技（jì）術的應用分析

【摘要（yào）】針對汙水處理，在簡述其特點的（de）基礎上（shàng），對除鹽水流量計與自動控（kòng）製技術具體應用進行深入分析，以此為後續的（de）自動（dòng）化改造及運營奠定良好基礎，提供可靠參（cān）考借鑒。
如今，計算機與嵌入式芯片越來越普及，這使自動（dòng）控製正不斷進入到工業領域各個環節。 然而， 因汙水處理（lǐ）存（cún）在特殊（shū）性（xìng），所以對自動控製的實際應用還有待進一步完善。
1 水處理主要特點
（ 1 ）周（zhōu）期長。 在汙水處理中，處理周期主要由處理工藝決定，通常為三級處理，其中，一級處（chù）理為（wéi）機械處理，二級處理為（wéi）生物處（chù）理，三級處理為（wéi）深度處理。 伴隨特殊環境不斷（duàn）變化，汙水處理工藝必（bì）須進行改善和優化。
（ 2 ）參（cān）數有較大的離散性。 在水處（chù）理（lǐ）過程中，參數包括溶解氧、溫度和 pH 值等。 從現場（chǎng）情況講，這些參數都有很（hěn）大的離散性，很（hěn）難與設備實際運轉狀況相掛鉤，獲得完全且（qiě）係統線性關係。
（ 3 ）難（nán）以采用自動控製係統實現無人值守。 在當前的實（shí）際（jì）情況下，汙水處理主要由人（rén）工經驗進行控製，這樣不（bú）僅要耗（hào）費很多資源、消耗大量時間，導致自動控製難以充分發（fā）揮應有作用功能。
2 汙水處理（lǐ）對自動控製（zhì）技術的應用
2.1 控製基本要求
2.1.1 調節池
調節池需要設於滲濾液處理站，共兩座（zuò），其主要（yào）設備包括以下幾種： ① 進水格柵機，共 1 台； ② 進水除鹽水流量計，共 1 台； ③出水除鹽水流量（liàng）計，共 1 台； ④ 攪（jiǎo）拌機，共 2 台； ⑤ 超聲波液位計（jì），共1 台（tái）； ⑥ 進水電動閥門，共 1 台； ⑦ 出水提升泵，共 1 台。 其控製要求為：格柵機應能實現現場（chǎng）控製與（yǔ）遠程控製，且上位機可以對實際狀態進行顯示；攪拌（bàn）機應具備現（xiàn）場控製、遠程控製和自動控（kòng）製的操（cāo）作按鈕，且上位機可以對實際狀態進行顯（xiǎn）示。 如果液位小（xiǎo）於 1.5 m ， 則攪拌機可自動（dòng）停止， 而液位超（chāo）過 2.0 m時，自動開始運行；上位機對液位予以顯示，同時顯示出實際液體容積。 如果（guǒ）液位超過 5.85 m ，則上位機立即報警；電動閥門應能實現現場控製、遠（yuǎn）程控製和（hé）自動控製，且上位機要（yào）能對實（shí）際（jì）狀態進行顯示。 如果液位超過 6 m ，則也為相對較高的調節池，其進水閥門將自動關閉，而液位相對較低的（de）調節池，其進水閥門自動開（kāi）啟； 出水提升泵應（yīng）能（néng）實現現場控製與遠程（chéng）控製，且上位機要對實際狀態予以顯示。如果液位低於 0.5 m ，則提升泵自動關閉； 進水除鹽水流量計對應（yīng）的上位機可以（yǐ）對進水流量及（jí）總的累計流量予以顯（xiǎn）示； 2 台（tái）出水泵（bèng）同時使（shǐ）用（yòng） 1 台除鹽水流量計，其實際的出水與累計總流量都應在上位機（jī）上實時顯示；對於各（gè）個模擬量，都要有（yǒu）曆史發展趨勢對應的曲（qǔ）線圖。
2.1.2 反應沉澱（diàn）係統
一級反應沉澱主要由以下幾部分組成： ① 石灰投料池； ②混合（hé）攪拌池（chí）； ③ 反應池； ④ 一級沉澱池； ⑤ 中間水池。 對於二次反應沉澱，其主要由以下幾部分組成： ① 反應池（chí）； ② 二級沉澱池； ③ 預處理係（xì）統。 係統控（kòng）製要求為：對於石灰投加機（jī），其頻率要可以在上位機進行調整；石灰投加、攪拌機、渣漿泵、出水泵、半球閥、加（jiā）壓裝置都要實現現場控製與遠程控製（zhì），並（bìng）且要在上位機對實（shí）際狀態信息進行顯示； 如果出水池實際液位不足 0.5 m ，則（zé）出水泵自動停機；所有出（chū）水泵使用同一台除鹽水流量計（jì），於（yú）上位機對出水與累計的總流量進（jìn）行顯示； 渣漿泵可根據時間順序進行（háng）運動，待啟動一定時間後自動停止；在渣漿泵開（kāi）啟以後， 半球閥可（kě）以根據時間順（shùn）序進行運行， 待啟動一定時間後（hòu），自（zì）動關閉（bì）其中一個電動閥，而開啟另外的電動閥；出水池的實際液位要可以在上（shàng）位機實時顯示，同時顯示出（chū）液位容積（jī）。如果液位超過 5.85 m ，則上位機（jī）立即（jí）報警；對於各個模（mó）擬量（liàng），都要有曆史發展趨勢對應的曲線圖。
2.1.3 厭氧係統
該係統控製（zhì）要求為：包（bāo）含（hán）攪拌機（jī）、循環泵（bèng）、除鹽水流量計和回流泵等在內的設（shè）備都能實現現場控製與遠（yuǎn）程控製， 並在上位機對實際狀態信（xìn）息進行顯示； 進水調節池實際液位可以在上位（wèi）機實時顯示，同時可以顯示出實際的液體容積，如（rú）果液位（wèi）超過 3.5 m ，則上位機立（lì）即報警； 沼氣風機可以結合壓力變送器實際數據實現（xiàn）變頻（pín）控製；對於各個模擬量，都（dōu）要有曆史發展趨勢對應的曲線圖。
2.1.4 好氧係統（tǒng）
該（gāi）係統控製要求為：包含攪拌機（jī）、曝氣與排泥泵、除鹽水流量計及電動蝶（dié）閥等在內的設備均實現限產控製和遠程控製， 並能在上位機對實際狀態信息進行顯示；對攪拌機進行時序控製，可對開啟時間做適當調整；進出水（shuǐ）的（de）電動蝶閥都和池液位（wèi）實現聯動，以池液位（wèi）實際情況為依據進行開啟或關閉。 每個閥門都要實現時序控製，且具體的（de）時間間隔要能調整；各個池中射流（liú）曝氣泵也（yě）要實現（xiàn）時序控製，即每個池中的所有泵要（yào）同時啟動（dòng），具體的時間間隔要能調整（zhěng）。
2.2 自動（dòng）控製
對於汙水處理係統而言，其控製（zhì）對（duì）象除了有開關量，還包括模擬量，除了開環（huán）控（kòng）製，還涉及到閉環控（kòng）製；係（xì）統運行過程（chéng）中，有很多參數需要進行檢測與控製，係（xì）統的總控計算機，利（lì）用除鹽水流量計監控軟件對整個處理廠的設備予以實時監控（kòng）， 並記錄所有水質數據，*終生（shēng）成報表；在自動控製係統中，自動控製櫃為核心所（suǒ）在，無論是工藝控製、邏輯皮暖段，還是各控製站（zhàn）通信，均由該自動控製櫃實現； 係統總控計算機各類數據由 PLC 在（zài）以太網（wǎng）上傳遞，由總控計算機控製現場（chǎng）所有設備時，也主要利用 PLC 實現。 當要完成控製功能時， 係統的總控計算機將向PLC 發出指令，再由 PLC 進行判斷（duàn），確認是否（fǒu）需要執行著這一控製，若條件成立，則立（lì）即執行，若條件不成立，則拒絕。通過以上分析可知， 自動控製（zhì）係統所有（yǒu）功能均由 PLC 實現，在這種情況下，即（jí）便網（wǎng）絡產生故障， PLC 依然能根據（jù）預設程序來控製。 以控製係（xì）統具有的工藝特點為依據，結合（hé）現場（chǎng）生產實際條件， 該自動控製係統（tǒng）主要將 S7-300PLC 作為主（zhǔ）。
在軟件開發（fā）方麵，主要包含以下兩（liǎng）個方麵（miàn）：
① 針對 PLC 進行的（de）程序設計；
② 對上位機監控界麵進行開發。 其中，針對 PLC 進行的程序設計主要是利用編程軟件完成， 以滿足所有控製要求；對於上（shàng）位機監控，主要使用的是國產組（zǔ）態軟件，通過對組態軟件的合理（lǐ）應用， 現場的全體操作人員均能在控製室對現場的除鹽水流量計進行實時監視（shì），並收集相（xiàng）應的數（shù）據。
2.3 係統優化
上述是較為常規且成熟的自動（dòng）控製實現（xiàn）思路， 但也存在很多的缺點，如成本較高、模式僵化和性價比較低等。 對此，有（yǒu）必要（yào）對係統予以優化改進（jìn）：
（ 1 ）除了對脈衝量、開（kāi）關量與模擬量進行采集，還要對其它類型（xíng）的信號進行采集，包（bāo）括視（shì）頻、聲音和圖像。
（ 2 ）除了對脈衝量、開（kāi）關量與模擬量進行輸出，還要對其它類型（xíng）的信號進行輸出，包括視頻、聲（shēng）音和圖像 。
（ 3 ）對（duì）係統的（de）邏輯處理功能進行拓展。
（ 4 ）完成各類型運算，包括（kuò）整（zhěng）數、實數、二進製和浮點型等。
（ 5 ）在實現延（yán）時與定時控製的同時，使時間運算能達到毫秒級。
（ 6 ）實現計數控製目（mù）標（biāo），且高速計數的（de）頻率要能達到百赫茲。
（ 7 ）達到內、外部中（zhōng）斷，保證對所有輸（shū）入和輸出的實際響應速度及（jí）精度。
（ 8 ）增大存儲容量，使數據在掉電（diàn）後不會丟失（shī）。
（ 9 ）設置開放（fàng）式網絡（luò）通（tōng）訊模塊，使遠程控製（zhì）保（bǎo）持穩定。
3 結（jié）束語（yǔ）
綜上所述，按（àn）照嵌入式係統思想實現 PLC 各項功能，取代傳統（tǒng）的控製器，使結構更加開放，縮短（duǎn）開發（fā）的周期，降低成本，在當前表現出（chū）*好（hǎo）前景。 對於嵌入式（shì）係統，不僅（jǐn）體（tǐ）積很（hěn）小、成本（běn）低廉，而且（qiě）功能專一（yī），它將在（zài）工控領域得到更加廣泛的應用。

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