1、 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 W201W204中的工 业废水进行一级沉淀 后通 过 P8泵打到中和池 W205W207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 V1V3风机的开度控制氧气量 , 达到厌氧
2、- 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 W217W219, 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
3、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
4、 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 300300Automatic 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 ,
5、 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-DPAbstractThe practical application of the sewage process engineering was limited for the complicated industrial environment,nu-merous mon
6、itor 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
7、,automaticcontrol,SIMATIC,PROFIBUS-DP51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 :FC181FC193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 。 FC201FC223功能 块实现 各级污水池的其他各项功能 ,
8、 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.
9、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
10、语使用西门子公司的 SIMATIC STEP7V5.4软 件 和 WinCCFlexible 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(7:1-22胥军 . 基于西 门子 PLC 的企业网络化监测系统设计 J . 工业控制
11、计算机 , 2008, 21(7:43-443王 永 文 , 张 乐 宁 , 周 逸 群 . 恒 压 供 水 系 统 在 卷 烟 工 业 企 业 中 的 应 用J . 设备 与仪器 , 2008, 249(4:19-224李勇成 . 基于 PLC 的步进电机控制在工业机械手中的应用 J . 科技信息 , 2008, 18:30-315中立琴 , 马 彩文 , 田新锋 . 西门子 PLC 控制大量步进电机的应用研究J . 机 电工程 , 2008, 25(5:9-116王志华 , 丁国清 . 基于 PC 和 PLC 的工业压力测 控系统的设计 J . 电子测量技术 , 2008, 31(4:13
12、8-1417亓学鹏 , 赵聪 . 现场总线技术在氯碱厂控制系统改造中的应用 J . 石油化工行业应用 , 2008, 3:116-118收稿日期 :2009.10.10江苏省 、 无锡市与中科院投资 5亿元共建的 “ 中国物 联网研究发展中心 ” 已经全面启动 。 江苏省 、 无锡市与中国电子科技集 团公 司签署了共建 “ 国家传感信息中心 ” 协议 , 无锡清华高新技术研究院智能传感网研发中心 、 无锡北邮感知技术产业研究院有限公司 、 无锡信大气象传感网科技有限公司 、 东南大学传感器网络技术研究中心 、 南理工无锡传感网应用技术研究中心 、 南邮无锡传感网研 究院有限公司等也纷纷入驻 。
13、 围绕传感网产业的技术创新集群正在迅速形成 , 无锡国家传感网创新示范区也因此被国家科技部确定 为 “ 国家 (无锡 传感网国际科技合作基地 ”。围绕传感网产业创新服务 , 江苏省市联合投入 4.2亿元 , 主要依托无锡微纳产业发展有限公司和中科院无锡高新微纳传感网工 程技术研发中心建设的 “ 无锡传感网产业产学研联 合创新服务平台 ” 正在抓紧实施 , 将建成设计与仿真 、 工程化 专用测试 、 外场测试 、 器件系统环境试验和柔性中试线等产业技术开发平台和 20多万平米的创业孵化平台等 , 面向传感网产业各类创新发展机构提供全 面的技术创新和创业孵化服务 。 预计 , 到 2012年 , 无锡 “ 感知中国 ” 中心示范区内 , 将聚集各类传感网创业技术创新从业人员上万人 , 培育传感网领域企业近百家 , 实现产值 200亿元以上 。江苏省在无锡形成传感网产业创新集群!52
