金属冶炼废水处理自动化控制系统的设计与实现

2018-04-20方俊宇

世界有色金属 2018年3期

方俊宇

（衢州华友钴新材料有限公司，浙江衢州 324000）

随着现代工业的不断发展，矿山开采、金属冶炼、金属部件加工等各种金属工业生产规模不断扩大，各行业对金属原料的需求也在不断增加。大规模的金属冶炼致使金属污水排放量与日俱增，各类污染现象也不断加剧。现有的废水在线监控系统，只能单纯上传相关数据，不能对数据背后的冶炼废水做出有效评价，即便确定冶炼废水污染物超标，数据监测系统也只能做到原始的数据显示，废水依然被排放。此外，现存的数据监测系统仅仅可以提供日常观察和污水显示，没有故障报警系统，后期维护困难，也不能自动上传日志报告，需要系统工作人员进行手工上传和人工报送，耗费人力物力。因此，必须全力设计新的金属冶炼废水处理自动化控制系统，实时检测污水情况，上传可靠数据，减少重金属对自然水质生态的危害[1]。

1 自动控制系统结构

本次设计的废水自动化控制系统主要分为上端平台和基础端两部分。

上端平台和基础端之间通讯采用了hj212的扩展协议，内部各层之间的传输选择TCP协议，所有联通协议均为双线直接联通并与公共网络相连。通过UDP加上平台通讯，最终集成移动平台，并支持移动办公[2]。

基础端设立在冶炼废水的排放出口现场。其主要功能在于实时监控冶炼废水排放量和废水污染源情况，并与上位机进行数据通讯和资料传输。监控设备包括美国生产的两台六价金属元素污染检测仪、CDPP污水自动分析检测仪、石磷自动检测仪，污水自动等比例采样仪、污水流量计和现场工况控制器等。

上端平台系统主要的作用在于接收基础端发回的检测数据和服务请求，包括数据接收端、WEB网络页面服务器、数据转发端三部分。所有软件数据研发均使用SQL2015版后台数据库，并与移动平台对接。

2 自动控制系统硬件设计

2.1 基础端硬件设计

在自动控制系统基础端设计中，本次设计革命性的将PLC控制程序置入基础端工控机，进行控制整合。事实证明PLC控制程序具有更强大的运行稳定性，但是基础端工控机逻辑运算能力突出，两种技术融合后，可以更好的对后续控制进行合理划分，对于需要高强逻辑操控的设备利用PLC程序控制，而数据传输、显示、系统通讯等服务可以使用工控机管理。

2.2 基础端软件设计

基础端监控软件整体采用了组态软件和监控系统共存的架构方式，其优点在于组态软件可以确保程序细节整合度，降低软件开发技术门槛，通过不断调配，以“盖房子”的方式进行完整的系统设计，将检测素材进行完美整合。

根据实际检测，系统软件集成的监控设备采用的协议具有多样性特征，通过内设的组态软件，可以实时模拟通用协议，但是对于基础端一些大型硬件设备设定的厂商自定义专用协议，需要利用组态软件和开发商专用协议双层驱动集合的方式，不仅提高了开发成本，在实际应用中，也会出现不兼容情况。针对这类情况，基础端的监控软件在开发过程中，结合了组态软件自身优势和高级语言的开发优势，进行架构重组，也就是说用组态原件开发用户监控界面，用高级编程语言进行程序协议转换开发。两者对应的基础端模块为Tk Monitor软件模块和Tk Transfer软件模块，具体开发方式见表1。

表1 模块开发方式表

在基础端工控机上设置的Tk Transfer模块具有多种数据接口，各个接口接收到的数据协议可以将连接的不同基础端设备协议解析后，重新分解并转换成标准设备。输出方式可以分为两种，一是通过标准路径传输，并且进入工控机另一接口，另一种是通过扩大HJT212的传输协议量，兼容预设协议对污染因子控制数据的原本协议，在此基础上，可以扩充设备自动检测功能和周围工况监督数据分析功能，从而提高数据时效性。表2为基础端软件和系统硬件接口方式列表：

表2 接口方式表

2.3 上端平台设计

上端平台的本质是一个传输终端，其主要设计内容有以下几点：一是采用污水样本资料录入和在线状态实时检测的方式，进行污水检测数据的实时判断。二是对终端数据库进行三端加密，数据库管理员具有最高权限，可以删改上传信息，其他人员进行权限分层管理。此外，上端平台采取了分布式设计方法，对于污水处理样本可以进行预处理服务，平台之间的传输，也可以达到10M/S。

3 实验验证分析

为了检测整套金属冶炼废水处理自动化控制系统是否具备控制功能，特进行实际应用实验。以我国河南省新乡市某大型气泵加工厂为样本进行系统应用。根据实际应用，可以确定本次设计的废水处理自动化控制系统主要具备以下功能：金属污水判别。该系统的自检功能可以实时监控污水池内污水情况，对污水进行污染因子浓度检测分析，并将检测结果报告上传至上端平台；金属废水控制。该系统可以智能化控制污水处理过程中各个位置阀门，实践真正自动化控制；机器故障报警系统。该系统支持操控者提前设立PH值阈值，如果金属废水超过阈值范围，机器自动报警。