某自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘 要:闡述了污水自動(dòng)化處理系統(tǒng)的重要意義，對(duì)污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，提出了方案對(duì)策。

關(guān)鍵詞:污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào):TP273文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)06(a)-0110-01

1 引言

我國(guó)水資源分布不均，整體水資源緊張，對(duì)污水的循環(huán)利用要求越來越高。隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷加快，各地對(duì)污水處理的需求越來越大，污水處理的壓力越來越大。在這種形勢(shì)下，加大污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建設(shè)與運(yùn)用力度，對(duì)提高污水處理能力和減輕環(huán)境壓力具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)主要通過工業(yè)用PC機(jī)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，同時(shí)相關(guān)單元利用PLC作為控制單元，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的自動(dòng)控制。在中控室設(shè)置大屏幕實(shí)現(xiàn)對(duì)污水處理各個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控，并可實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的實(shí)時(shí)顯示、故障報(bào)警、故障診斷等。污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用備份控制方式，正常情況下采用遠(yuǎn)程控制方式進(jìn)行控制，近程控制方式作為備份方式，當(dāng)遠(yuǎn)程控制手段出現(xiàn)異常時(shí)，迅速進(jìn)行切換，實(shí)現(xiàn)控制的無縫對(duì)接。作為中央控制單元的工業(yè)用PC機(jī)與各關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)PLC之間采用串行通訊方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，近距離的通訊采用雙絞線進(jìn)行通訊，長(zhǎng)距離時(shí)選用光纖進(jìn)行通訊。節(jié)點(diǎn)控制采用PLC控制，對(duì)于控制對(duì)象較多的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，選用多臺(tái)PLC進(jìn)行控制，PLC之間數(shù)據(jù)交換通過內(nèi)部鏈接寄存器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和共享。

2 雜物處理格柵單元控制與實(shí)現(xiàn)

設(shè)置格柵單元主要是用來除去水中粗大的懸浮物和雜物，確保后續(xù)處理設(shè)施正常運(yùn)行。一般根據(jù)水源情況分別設(shè)有出格柵和細(xì)格柵兩個(gè)步序，粗格柵去除去那些可能堵塞水泵機(jī)組及管閥門的較粗大的懸浮物，而細(xì)格柵用以去除粗格柵難以去除的呈懸浮物狀的細(xì)小纖維。使用格柵單元時(shí)有以下幾點(diǎn)需要注意:第一，由于污水水源來水量不確定，有時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)斷源現(xiàn)象;第二，水中大塊雜質(zhì)含量隨季節(jié)性及白晝交替而變化;第三，啟動(dòng)格柵之前先啟動(dòng)螺旋輸送機(jī)，結(jié)束時(shí)則逆序停止;第四，盡量提高格柵的利用效能，力求有水流動(dòng)時(shí)才啟動(dòng)該單元系統(tǒng)。每臺(tái)格柵前后安裝有液位傳感器，PLC根據(jù)液位傳感器檢測(cè)到的水位差值和時(shí)間設(shè)定，自動(dòng)控制格柵除污機(jī)的運(yùn)行;當(dāng)水位差值超過設(shè)定值或時(shí)間設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)控制格柵和螺旋輸送機(jī)按照預(yù)先編制的程序運(yùn)行。設(shè)在前池的液位傳感器將檢測(cè)到的水位信號(hào)送到控制運(yùn)算器，PLC根據(jù)檢測(cè)值與設(shè)定值的差值來自動(dòng)控制污水提升泵運(yùn)行，既要保證水泵的安全，又要保證懸浮物和雜物不危害下級(jí)設(shè)施。

3 進(jìn)水泵房單元控制與實(shí)現(xiàn)

進(jìn)水泵單元控制打破傳統(tǒng)的由人工進(jìn)行控制，隨意性大，容易發(fā)生生產(chǎn)事故的現(xiàn)狀，采用水位傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)水位的自動(dòng)檢測(cè)、對(duì)比與控制。并設(shè)置延遲單元，減少電機(jī)的頻繁開啟與關(guān)閉，保持水泵的平穩(wěn)開啟與關(guān)閉，避免浪費(fèi)電力，提高水泵的運(yùn)行效率。如果采用恒液位變頻控制，大多數(shù)是用在設(shè)備為一用一備的場(chǎng)合，一臺(tái)變頻器拖兩臺(tái)泵，通常是用在小型污水處理廠或者工業(yè)污水預(yù)處理過程中。對(duì)要求恒液位變頻控制的采用一臺(tái)變頻控制，剩余的泵全部為工頻控制，現(xiàn)場(chǎng)一臺(tái)變頻控制泵，兩臺(tái)工頻控制泵，遠(yuǎn)期將再擴(kuò)展兩臺(tái)工頻泵;筆者所采用的控制方案，采用了簡(jiǎn)捷化設(shè)計(jì)，缺點(diǎn)是如果要實(shí)現(xiàn)恒液位控制，變頻控制的水泵將長(zhǎng)期運(yùn)行，為了解決好這問題，在程序控制上進(jìn)行了創(chuàng)新和改造，保證了其達(dá)到很好的運(yùn)行效果。

4 鼓風(fēng)機(jī)房單元控制實(shí)現(xiàn)

曝氣系統(tǒng)由進(jìn)氣總管和曝氣鏈組成，單條曝氣鏈由特制彎管、夾布橡膠管、PE管、鋼絲繩、EPDM橡膠管和橡膠膜管式微孔曝氣器及配件組成。曝氣鏈之間平行排列，互相之間留有一定的的間距，曝氣時(shí)曝氣鏈不會(huì)相互干擾，而且曝氣均勻。每條曝氣鏈由若干組曝氣器單元懸掛在進(jìn)氣PE管(浮在水面)上的組成。曝氣系統(tǒng)是一個(gè)嚴(yán)重滯后的控制系統(tǒng)，所以采用一般PID控制算法在該系統(tǒng)中很難實(shí)現(xiàn)，必須充分研究污水處理廠的現(xiàn)實(shí)狀況，科學(xué)選定現(xiàn)場(chǎng)鼓風(fēng)機(jī)的頻率。當(dāng)已經(jīng)啟動(dòng)了一臺(tái)工頻鼓風(fēng)機(jī)且變頻鼓風(fēng)機(jī)也達(dá)到了設(shè)定頻率上限時(shí)，如果此時(shí)DO值還是低于2m/L，則提示報(bào)警，說明現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生問題，由人工檢查是否發(fā)生管路故障。同時(shí)，要強(qiáng)化對(duì)鼓風(fēng)機(jī)的保護(hù)，如果在所有進(jìn)氣閥出現(xiàn)關(guān)到位狀態(tài)時(shí)，則必須立即停止所有鼓風(fēng)機(jī);且如果現(xiàn)場(chǎng)沒有進(jìn)氣閥處于開到位狀態(tài)，但有半開狀態(tài)信號(hào)，如果此種情況存在持續(xù)5s以上則也要停止鼓風(fēng)機(jī)設(shè)備，確保設(shè)備安全。

5 加氯間單元控制實(shí)現(xiàn)

氯是污水處理中消毒的重要手段之一，由于氯氣的獨(dú)特的物理化學(xué)特性，必須要加強(qiáng)對(duì)加氯間單元的控制，確保設(shè)備安全運(yùn)行，人員安全和消毒充分。加氯間設(shè)備共有兩臺(tái)軸流增壓泵(一用一備)，兩套二氧化氯發(fā)生器。因?yàn)橄具^程采用的是負(fù)壓原理，只有在負(fù)壓達(dá)到一定的程度之后二氧化氯發(fā)生器才能其作用將消毒液和水混合達(dá)到消毒的目的，所以要采用順序控制方式，即先啟動(dòng)軸流增壓泵，約30s左右再啟動(dòng)二氧化氯發(fā)生器，停止時(shí)逆序，兩增壓泵都發(fā)生故障或者兩個(gè)二氧化氯發(fā)生器都故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)緊急停止。

6 脫水機(jī)房單元控制實(shí)現(xiàn)

脫水機(jī)房設(shè)備眾多，有螺旋輸送機(jī)、加藥泵、清洗泵、進(jìn)泥泵、除磷加藥泵、攪拌器等設(shè)備。為了確保控制的穩(wěn)定和可靠性，采用3組PLC對(duì)以上設(shè)備進(jìn)行控制。脫水環(huán)節(jié)的基本程序是:進(jìn)泥泵將濃縮儲(chǔ)泥池的污水運(yùn)輸?shù)矫撍畽C(jī);清洗泵將清洗脫水機(jī)濾波并消毒，水源來自加氯間單元的接觸池;加藥泵負(fù)責(zé)將PAM池中的藥劑運(yùn)輸?shù)矫撍畽C(jī);除磷加藥泵用于改良SBR池在必要的時(shí)候進(jìn)行化學(xué)除磷。PAM池?cái)嚢杵鞑挥绊懴到y(tǒng)的全自動(dòng)運(yùn)行，但只要處于自動(dòng)控制狀態(tài)下將和脫水機(jī)同時(shí)啟動(dòng)，也可以切入到點(diǎn)動(dòng)或近控狀態(tài)下由人工操作。

7 故障報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

為確保下游水質(zhì)安全和設(shè)備人員安全，筆者在該自動(dòng)控制系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了3級(jí)故障顯示報(bào)警系統(tǒng)，Ⅰ級(jí)設(shè)置在控制現(xiàn)場(chǎng)各控制板，用指示燈指示設(shè)備正常運(yùn)行和故障情況，當(dāng)設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)對(duì)應(yīng)指示燈亮，當(dāng)該設(shè)備運(yùn)行有故障時(shí)指示燈以1Hz的頻率閃爍。為防止指示燈燈泡損壞不能正確反映設(shè)備工作情況，專門設(shè)置了故障復(fù)位/燈測(cè)試按鈕，系統(tǒng)運(yùn)行任何時(shí)間持續(xù)按該按鈕3s，所有指示燈應(yīng)全部點(diǎn)亮，如果這時(shí)有指示燈不亮說明該指示燈已壞，應(yīng)立即更換，該按鈕復(fù)位后指示燈仍按原工作狀態(tài)顯示設(shè)備工作狀態(tài)。Ⅱ級(jí)故障顯示設(shè)置在中心控制室大屏幕監(jiān)視器上，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，有文字顯示故障類型，工藝流程圖上對(duì)應(yīng)的設(shè)備閃爍，歷史事件表中將記錄該故障。Ⅲ級(jí)故障顯示設(shè)置在中心控制室信號(hào)箱內(nèi)，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，信號(hào)箱將用聲、光報(bào)警方式提示工作人員，及時(shí)處理故障。在處理故障時(shí)，又將故障進(jìn)行分類，有些故障是要求系統(tǒng)停止運(yùn)行的，但有些故障對(duì)系統(tǒng)工作影響不大，系統(tǒng)可帶故障運(yùn)行，故障可在運(yùn)行中排除，這樣就大大減少整個(gè)系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)間，提高系統(tǒng)可靠性運(yùn)行水平。

參考文獻(xiàn)

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