《 工业控制计算机 》 2010年 23卷第 1期 工业污水处理自动控制系统的设计与应用 1控制系统的过程及要求
某化工企业污水处理系统主要由预处理系统 、 生化处理系 统和后处理系统三部分组成 。 污水处理工艺的控制系统示意图 如图 1所示 。 缓冲池 W201~W204中的工业废水进行一级沉淀 后通过 P8泵打到中和池 W205~W207中进行酸碱中和 , 通过 加碱调节工业废水的 pH 值 , 使用 pH 变送器监控 pH 值 。 经过 初 步 处 理 的 污 水 进 一 步 加 药 絮 凝 , 提 升 排 入 曝 气 池 W209和 W210, 通过 V1~V3风机的开度控制氧气量 , 达到厌氧 -好氧生 物 分 解 处 理 。 经 过 曝 气 环 节 的 水 进 入 二 级 沉 淀 池 W212和 W213进行固液分离 , 分离后的水进入后处理池 , 加药处理后将 清水外排 ; 而分离后的污泥进入污泥池 W217~W219, 经 加 药 、 絮凝 、 压滤后外运处理 。 与此同时监控流量变化 、 液位高低 、 耗氧 量以及压力变化等 。
PLC 控制系统要求自动控制污水处理的各个环节 , 且每个 环节均可以实现单独控制 , 便于调节和维修 。 同时要求控制系统 可以监控各个部件的工作状态 , 显示故障报警信息 。
图 1污水处理系统示意图 2自动控制系统的设计 2.1系统概述
本控制系统以 PC 为上位机 , 使用 WinCC Flexible 人机界面 管理软件 , 实现控制系统的在线监控 , 完成污水处理的全过程 , 比 如控制工艺流程 、 监控曲线显示 、 参数调整 、 历史数据保存与查询 、 报警信息管理及报表打印等功能 。 以 PLC 和控制现场设备包括变 频器 、 控制器 、 检测仪表 、 执行机构等为下位机 , 通过工业以太网连 接到企业网上 , 主从站之间采用 PROFIBUS-DP 现场总线通讯 , 实现上位机 WinCC Flexible 和下位机 PLC 之间的数据传输 。 2.2硬件系统设计
本 污 水 处 理 自 动 控 制 系 统 采 用 西 门 子 公 司 的 SIMATIC STEP7V5.4软件进行硬件组态配置 。 以西门子的 S7-300作为 主站 , PROFIBUS-DP 为现场总线 , ET-200M 系列和各变频器 、 执行机构等作为从站 , IM360模块提供其扩展接口 。 生成的硬 件组态配置图如图 2所示 。
图 2硬件组态配置图
陈国珍 李 军 章 宇 (科莱恩 (天津 有限公司 , 天津 300300 Automatic Control System for Industrial Sewage Process 摘 要
污水处理工程由于工业现场环境复杂 、 监控点多 、 处理过程难度大和处理成本高的特点 , 使其应用受到了一定的限制 。 设计了基于 PC+PLC的自动控制系统 , 实现了污水处理过程的实时监控和整个过程的自动控制 , 解决了处理难度大 , 耗费 成本高的难题 。 系统运行稳定可靠 , 故障率低 , 具有很高的实用价值 。
关键词 :污水处理 , PLC , 自动控制 , SIMATIC , PROFIBUS-DP Abstract
The practical application of the sewage process engineering was limited for the complicated industrial environment,nu-merous monitor spots,great difficulties of sewage process and high cost.In this paper an automatic control system is de-signed based on PC plus PLC,which realized the real time monitor and automatic control of the process and solved the problem of process difficulties and high cost.
Keywords :sewageprocess,PLC,automatic
control,SIMATIC,PROFIBUS-DP 51
工业污水处理自动控制系统的设计与应用 2.3软件系统设计
根据生产工艺的要求制定设计方案 , 根据需要检测的量和 控制方法 , 设计处理过程的操作顺序和内容 , 分析各输入量 、 输 出量之间的逻辑关系 , 分配地址单元 , 确定控制系统 。 控制系统 各 主 要 功 能 块 的 功 能 如 下 :FC181~FC193功 能 块 完 成 循 环 泵 的起停和速度设定 、 监控各流量计的流速 、 压力传感器的压力变 化 、 温度传感器的温度情况以及故障报警 。 FC201~FC223功能 块实现各级污水池的其他各项功能 , 如搅拌器的控制 、 液位计的 高低限 、 pH 值控制以及故障报警等 。
现以 pH 值控制为例 , 采用功能块图方式设计编程介绍其 控制过程 , 程序如图 3、 图 4。 图 3的主要功能是实现 pH 值测量 故障和高低报警 , 取自测量现场的 pH 值数据 PIW712经过数 据类型转换存放在 DB102.DBD268中 , 其数值与设定的 pH 值 高低限进行比较 , 当它大于等于高限 (DB102.DBD420 或 者 低 于 低 限 (DB102.DBD424 时 , 在 内 存 储 器 M129.5位 中 写 入 测 量错误的信号 , 同时在 M135.6位和 M135.7位分别输出 pH 高 和 pH 低 的 报 警 。 图 4中 , DB100.DBX11.0的 状 态 变 化 决 定
W206.U310控 制 阀 的 开 关 , 并 在 M58.1位 输 出 信 号 , 开 启 pH 值控制功能 , 实现调碱 。 而 M3.0位的状态取自手 、 自动调节开 关的位置选择 。 当 pH 控制自动功能起动后 , 可根据实际需要切 换到手动状态开关 W206.U310阀 , 控制调
碱 。 通过经验调整计 时器交替开启控制碱阀 U310的开关时间 , 从而控制加碱的时 间 , 调节 pH 值 。
图 3pH 值测量故障和高低报警 图 4pH 值的控制和手动设置 3结束语
使用西门子公司的 SIMATIC STEP7V5.4软 件 和 WinCC Flexible 软件 , 采用 PC 工控机 、 西门子 S7-300系 列 产 品 和 现
场设备 , 设计了污水处理网络在线监控系统 。 经生产实践证明 , 本控制系统运行平稳可靠 , 实时监控 , 故障率低 , 同时还降低了 运行成本 。 经过控制处理的工业废水完全符合排放标准 , 并由此 取得了良好的社会效应 。
参考文献
[1]席盛代 . 基于 PC+PLC工业控制系统的应用与发展趋势 [J ]. 工业控 制计算机 , 2008, 21(7:1-2
工业污水处理自动控制系统的设计与应用（精）
