化工廠污水處理站自動(dòng)控制系統(tǒng)

呂新明

摘 要：本文著重探討了化工廠處理污水的工藝與流程，包括自動(dòng)控制系統(tǒng)組態(tài)軟件監(jiān)視功能、自動(dòng)系統(tǒng)硬件設(shè)備、現(xiàn)場檢測控制設(shè)備等。

關(guān)鍵詞：化工廠；污水處理；自動(dòng)控制系統(tǒng)

現(xiàn)階段，化工廠的數(shù)量在逐漸增加，其環(huán)保問題逐漸受到了廣泛的關(guān)注，對(duì)工業(yè)污水的處理與凈化是目前所面臨的主要問題。對(duì)化工廠的污水處理進(jìn)行實(shí)時(shí)性的管控與自動(dòng)化監(jiān)測，能夠使處理能耗得到有效降低，保證污水處理效率。在通常情況下，化工廠當(dāng)中的污水處理工藝具體由進(jìn)水、曝氣、沉淀、排水、閑置這幾部分構(gòu)成。對(duì)污水的實(shí)際處理效果，需要對(duì)化工廠污水介質(zhì)以及運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行深入分析，主要包括以曝氣強(qiáng)度以及反應(yīng)段時(shí)間等參數(shù)。

在處理化工廠污水的過程中，通常運(yùn)用PLC作為處理采集元件，觸摸屏或者計(jì)算機(jī)作為監(jiān)控元件。在通常情況下構(gòu)成以計(jì)算機(jī)或者PLC為核心的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，并且需要對(duì)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行充分的使用，將污水處理的相關(guān)信息參數(shù)傳輸?shù)饺珡S的控制室當(dāng)中。

本文所闡述的化工廠污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)，主要結(jié)合其設(shè)備安裝的地理環(huán)境、控制點(diǎn)、工藝流程，運(yùn)用現(xiàn)代化的控制管理技術(shù)，將其系統(tǒng)化的分成監(jiān)測層與管控層，實(shí)時(shí)性的進(jìn)行監(jiān)測與管控。管控層擁有一些PLC子站，能夠?qū)S內(nèi)的監(jiān)測點(diǎn)、設(shè)備進(jìn)行有效的監(jiān)測、控制，對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行有效的控制。監(jiān)測層位于污水處理站的控制室當(dāng)中，能夠?qū)ξ鬯幚砹鞒踢M(jìn)行有效的監(jiān)測，并且能夠?qū)⑽鬯幚碚镜倪\(yùn)作情況向全廠的中心控制室傳輸。

一、化工廠污水處理站自動(dòng)控制系統(tǒng)概述

現(xiàn)階段的化工廠污水處理系統(tǒng)在底層，主要運(yùn)用工業(yè)以太網(wǎng)以及現(xiàn)場總線的技術(shù)，在上層運(yùn)用穩(wěn)定的監(jiān)測組態(tài)軟件，從而使化工廠污水處理站自控系統(tǒng)分為現(xiàn)場層與控制層。

（1）現(xiàn)場層的監(jiān)測及控制執(zhí)行系統(tǒng)。現(xiàn)場層往往由控制設(shè)備、一次儀表（包括傳感器、變送器等）構(gòu)成。主要功能包括上傳采集數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)性的監(jiān)測與采集參數(shù)、狀態(tài)。通過對(duì)控制層指令的接受，從而控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。化工廠污水處理站往往有著很少的采集量，因此通過對(duì)中小型PLC有效運(yùn)用，就可以達(dá)到控制與監(jiān)測的需求。因此運(yùn)用三菱FX2n系列的PLC為最優(yōu)選擇。這一系列的PLC為高性能可編程集成性控制器，將輸入輸出、電源、CPU融為一體，并且有著極佳的通訊功能，有著256點(diǎn)的輸入輸出兩，能夠使定位控制、模擬量控制等特殊控制得到有效實(shí)現(xiàn)。這一系列的PLC還能夠進(jìn)行在線程序的修改。

（2）控制層程序處理及控制系統(tǒng)。控制層能夠?qū)ο到y(tǒng)功能的核心部分進(jìn)行妥善的管理，能夠管控污水處理各階段的流程，結(jié)合控制及設(shè)置的命令或參數(shù)，可以有效的控制污水生產(chǎn)流程，并且對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)與現(xiàn)場狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)性的顯示。人機(jī)接口由控制級(jí)進(jìn)行提供，從而實(shí)現(xiàn)外部與控制系統(tǒng)進(jìn)行信息交換的界面。通過計(jì)算機(jī)組成，控制層對(duì)主站進(jìn)行控制，并且運(yùn)用現(xiàn)場層與總線的設(shè)備進(jìn)行通信。運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)?shù)據(jù)傳送到全廠的控制室當(dāng)中。針對(duì)那些中小型化工廠，及時(shí)缺乏全廠控制室，觸摸屏也能夠成為污水處理站控制級(jí)的硬件設(shè)施，能夠通過觸摸式在液晶顯示屏上進(jìn)行管理與操作。在通常情況下，控制層運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)組態(tài)軟件，結(jié)合相關(guān)參數(shù)的設(shè)置，對(duì)污水處理工藝流程進(jìn)行有效控制，從而使污水處理流程當(dāng)中的各項(xiàng)功能得到有效實(shí)現(xiàn)。

二、污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成

（一）現(xiàn)場層PLC的具體功能

FX2n（FX2n-128M）隸屬于中小型集成型PLC系統(tǒng)，能夠與中等性能應(yīng)用的要求相符。主要包含以下幾種功能：

（1）輸入輸出256點(diǎn)。（2）內(nèi)置RAM存儲(chǔ)器（8000步），后備電池。在對(duì)選件盒進(jìn)行使用的過程中，能夠達(dá)到16000步。（3）實(shí)時(shí)時(shí)鐘，內(nèi)置于基本單元當(dāng)中，具備閏年調(diào)節(jié)能力，對(duì)應(yīng)于公歷四位。（4）有27種基本指令，有128種應(yīng)用指令。（5）停止開關(guān)/內(nèi)置運(yùn)行（也具備停止功能/外部運(yùn)行）。（6）可以在程序運(yùn)行的過程中對(duì)程序進(jìn)行修改

（二）控制層主站功能描述

（1）運(yùn)用液晶顯示器以及計(jì)算機(jī)來對(duì)主站進(jìn)行控制，計(jì)算機(jī)配置必須高于CPU主頻2G，硬盤需要達(dá)到80G以上才能與標(biāo)準(zhǔn)相符。（2）假如使用觸摸屏，通常運(yùn)用三菱公司的觸摸屏，方便和PLC進(jìn)行通訊。觸摸屏需要具備以下幾種功能：256色彩顯示，通常情況下為10.4有效面積，具備可遠(yuǎn)程通訊、網(wǎng)口、USB口。

三、軟件編程

（1）軟件編程主要包括工作站編程（觸摸屏）與PLC編程。

（2）PLC編程。在化工廠污水處理站自控系統(tǒng)當(dāng)中，其中的PLC程序管理運(yùn)用FX2n進(jìn)行編程控制，這一編程軟件能夠提供在線以及離線編程，擁有梯形圖、功能塊、語句表這三種編程方式，本文所介紹的控制系統(tǒng)主要通過梯形圖來編程。

（3）工作站（觸摸屏）軟件組態(tài)。對(duì)人機(jī)接口以及工作站的要求標(biāo)準(zhǔn)，能夠?qū)ΜF(xiàn)場層的數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集，能夠打印、查詢、儲(chǔ)存了，使數(shù)據(jù)；具備遠(yuǎn)程操控能力；能夠?qū)ιa(chǎn)過程中的工作曲線進(jìn)行顯示。所以，在自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中，運(yùn)作過程中的組態(tài)軟件是系統(tǒng)當(dāng)中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)中心、遠(yuǎn)程監(jiān)視中心以及數(shù)據(jù)搜集中心。運(yùn)作裝填的監(jiān)控組態(tài)和各式各樣的檢測、控制設(shè)備（智能儀表、PLC等）共同組建出能夠迅速響應(yīng)的控制中心。

該控制系統(tǒng)能夠?qū)ΜF(xiàn)成組態(tài)軟件進(jìn)行有效使用，也可以經(jīng)由污水處理技術(shù)提供方面進(jìn)行技術(shù)的研發(fā)。

四、網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)

通過工業(yè)以太網(wǎng)的運(yùn)用，化工廠污水處理站能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊。工業(yè)以太網(wǎng)屬于開放式的通訊網(wǎng)絡(luò)，其有著非常高的可靠性優(yōu)勢，并且速度高，有著非常廣闊的使用范圍，開放性強(qiáng)，容易進(jìn)行擴(kuò)展。

五、結(jié)語

總而言之，自動(dòng)控制系統(tǒng)在化工廠污水處理站中的應(yīng)用，能夠使污水處理系統(tǒng)在運(yùn)作的過程中更加的可靠與安全，并且能夠使出水的水質(zhì)能偶與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相符，使物料與能源的消耗得到有效的降低，使管理工作者的勞動(dòng)生產(chǎn)率得到有效的提升。水處理系統(tǒng)的質(zhì)量，不僅具有精準(zhǔn)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，還必須具備可靠與完善的處理方式。本文所運(yùn)用的可編程程序控制器（PLC）對(duì)以往難維護(hù)、造價(jià)高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的繼電器控制進(jìn)行了有效的替換，從而有效降低了資金的投入，使設(shè)計(jì)得到有效簡化，從而使控制的準(zhǔn)確性與靈敏性得到有效保障，并且檢修維護(hù)的過程中較為便捷。

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