水处理监控系统的设计与应用

2020-07-17李钊

商品与质量 2020年13期

李钊

天津工业自动化仪表研究所有限公司天津 300060

针对复杂的污水水质，水处理技术集成及工艺优化组合成为必然，水处理系统构成趋于复杂，对其运行自动化提出了更高的要求。针对污水处理示范工程，结合某污水处理厂污水处理工艺改造的需求，笔者在自行设计并建立的污水处理组合工艺中试装置系统中，探讨并设计了自动控制系统，实现其运行自动控制。

1 系统工作原理

本方案设计根据不同工段排放废水的性质进行分流处理，采用重金属、酸碱废水和磨片废水各自单独处理的总思路，重金属和酸碱废水水量为40t/h，处理采用PID控制，如调节pH时碱的投加采用加碱泵与PLC自控系统，将废水pH值稳定控制在设定范围内，减少人为操作失误造成的影响。磨片废水水量为20t/h，含有超标的硝硅，当向该废水中加入一定量的PAC、PAM后即产生沉淀得以去除，使处理出水澄清。现场PLC控制站进行工艺参数检测、设备运行信号的采集、监测和控制，并通过高速数据通讯网Profibus向中央控制室进行实时传递。中央控制室可调用现场PLC站的全部运行信息，并且控制现场主要设备的启停。流程控制说明：两种废水提升均设置浮球液位控制。两种废水沉淀池排泥采用定时自动控制，当废水提升泵实际运行时间到达定时值，两组电磁阀动作，开启—关闭时间为40s。磨片废水砂滤池反冲洗采用定时自动控制，通过电磁阀控制相应气动碟阀的启闭；反冲洗进行时，碟阀动作后，30s后反冲洗泵开启，3min后停泵。酸碱废水砂滤池反冲洗控制部分、吸附池反冲洗控制部分与磨片废水反冲洗原理相同。砂滤池和吸附池共用一台反冲洗泵，可以在程序逻辑上保证先砂滤池反冲洗，再吸附池反冲洗，从而节约一台泵的费用。酸碱废水pH调节I、Ⅱ：pH控制通过pH显示控制仪反馈信号给PLC，通过PLC常规PID软件模块处理，将信号传给变频器驱动计量泵转速，使之控制计量泵投药量，从而调节pH值。总排口设pH显示监控仪，当超出设定范围时，超越阀开启，废水回流至调节池重新进行处理[1]。

2 水处理监控系统的设计与应用

2.1 人机界面

组态软件的界面应该遵循简洁、形象、易操作的原则，界面设计分为两个部分：工艺流程界面设计和系统参数界面设计。工艺流程界面设计主要完成监控界面的绘制和界面动画的制作。监控界面应该跟工程实际相符合，设备、管道、池体的连接要正确且形象，动画设计也要与实际情况相符。拿曝气池中气泡的动画制作为例，曝气是通过鼓风机进行的，其控制过程是：先接通变频器的电源，再接通鼓风机的电源，当变频器的频率大于零时，鼓风机就会动作，所以应该用频率值来控制气泡动画。气泡动的同时，风机的转动效果和管道内气体的流动效果也同时动作。系统参数界面设计包括流量计、阀门开度值等数据的直观显示和参考值的设定。WebAccess提供了一种文本显示动画来显示数值，利用文本动画，把各模拟量转换过来的值在对应的位置显示，在系统运行的过程中可以看到它们各自对应的状态或实际值的大小[2]。

2.2 软件设计

（1）PLC程序系统采用梯形图编程，PLC主要完成下述4项功能：过程信号采集、过程信号输出、过程自动控制、数据传输等。①过程信号采集和输出程序（FC1-FC9）过程信号采集包括：设备运行的工况信号及工艺参数信号，例如设备的控制状态，运行状态，故障状态等，液位、压力、流量、浊度、温度等模拟量。过程信号的输出功能包括：模拟控制变量的设定、报警信号设定、开关信号指令，例如实际启动和停止设备。②过程自动控制程序（FC10-FC11）包括需要的闭环控制，顺序控制的程序，例如加药控制的PID闭环控制程序FC10，及泵与阀门联动运行的顺序控制程序FC11。3）数据传输程序（FC12）数据传输程序主要是将采集到的数据传送到监控系统以及中心调度室，利用以太网通讯模块和DB10数据块进行数据传送。

（2）过程监控HMI系统的组态本过程监控HMI采用工控机，配备CRT、鼠标和键盘组成中央控制室的人机交互界面。操作系统为Windows2000系统，采用西门子的Wincc6.0组态软件进行组态。系统软件为实时操作软件，提供密码功能，具有不同的权限功能。其主要功能有：过程数据处理、报表生成、过程显示和过程的指令界面[3]。如图1.