污水處理自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用

1．引言：

隨著工業(yè)的發(fā)展，人們的物質(zhì)生活的提高，同時(shí)也產(chǎn)生了對我們的生活環(huán)境的污染。環(huán)境是人類賴以生存的空間，是人類索取基本生活物質(zhì)的寶庫。一旦被破壞，被污染則直接影響人類的生活和發(fā)展。因此，對環(huán)境污染的治理將是不可或缺的一項(xiàng)重要工作。為此我提出如下的設(shè)計(jì)。

2．系統(tǒng)介紹：

2.1系統(tǒng)構(gòu)成：

為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，設(shè)計(jì)中采用了兩級控制方案對整套污水處理系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，上位機(jī)選用兩臺(tái)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，下位機(jī)可選用Omron公司PLC。

上位機(jī)的作用是提供一個(gè)人機(jī)交互界面，使操作人員可以通過CRT和模擬屏直觀的了解現(xiàn)場各工藝參數(shù)及故障報(bào)警，根據(jù)生產(chǎn)需要發(fā)出相應(yīng)的控制指令。另外可以使用大容量存儲(chǔ)器記錄歷史數(shù)據(jù)，為提高生產(chǎn)效率制定新的生產(chǎn)方案提供可靠的依據(jù)?？刂坪诵牟捎肞LC，其特點(diǎn)是體積小、功能多、可靠性高。編程后的PLC能夠按照內(nèi)部程序?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，程序啟?，F(xiàn)場設(shè)備。

由于現(xiàn)場監(jiān)控點(diǎn)多、布局分散，且各工序工藝獨(dú)立，為簡化電纜鋪設(shè)、降低系統(tǒng)成本、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，采用兩臺(tái)PLC對生產(chǎn)工藝進(jìn)行監(jiān)控。其中主PLC控制提升泵站、沉砂池、氧化溝、二沉池、回流污泥泵站的所有設(shè)備及傳感器。從PLC控制剩余污泥泵站、儲(chǔ)泥池、加藥間、脫水間的所有設(shè)備及傳感器。主、從PLC數(shù)據(jù)通過Control-Link總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

操作人員通過上位機(jī)向PLC發(fā)出相應(yīng)的控制指令后，由PLC對現(xiàn)場進(jìn)行直接控制。此時(shí)即便上位機(jī)出現(xiàn)故障（如死機(jī)、掉電等），也不會(huì)影響系統(tǒng)的正常工作，這樣做大大提高了系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。PLC與上位機(jī)的通訊采用RS485方式，這種方式傳輸距離遠(yuǎn)，技術(shù)可靠。

2.2測控方式：

整套污水處理流程可有多個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，包括液位、PH值、溶氧、濁度、頻率、泵運(yùn)行狀態(tài)等。

各模擬量參數(shù)通過相應(yīng)的變送器輸出4~20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號，通過屏蔽電纜接至PLC的AI模塊。各模擬量輸出控制信號是以4~20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號，從PLC的AO模塊通過屏蔽電纜接至相應(yīng)設(shè)備。這些設(shè)備包括變頻器、啟閉閥門。數(shù)字輸入信號為24V直流電信號，通過電纜接至PLC的DI模塊。數(shù)字輸出控制信號為24V直流電信號，從PLC的DO模塊通過電纜接至現(xiàn)場設(shè)備。每臺(tái)現(xiàn)場設(shè)備原則在其相應(yīng)現(xiàn)地箱上輸出有三個(gè)狀態(tài)信號：故障、運(yùn)行/停止、手動(dòng)/自動(dòng)；和一個(gè)啟動(dòng)信號。為了使現(xiàn)場與PLC完全隔離，PLC所有數(shù)字量模塊與現(xiàn)地箱中間必須加輔助繼電器。所有輸出信號（包括模擬量和數(shù)字量）由PLC內(nèi)部程序或上位機(jī)指令控制

2.3軟件設(shè)計(jì)：

2.31上位機(jī)軟件：

上位機(jī)軟件可采用的是“三維力控”的組態(tài)軟件組為開發(fā)平臺(tái)，它集控制技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人機(jī)界面技術(shù)、圖形技術(shù)于一身，包含動(dòng)態(tài)顯示、報(bào)警、控件、趨勢、網(wǎng)絡(luò)通訊等組件，用戶只需編寫少量的代碼即可生成高質(zhì)量的控制系統(tǒng)。整套系統(tǒng)建設(shè)有多幅實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面，包括系統(tǒng)總貌、提升泵站與除砂池、1#氧化溝、2#氧化溝、二沉池、泥路、加藥脫水間。其通過指示燈表明設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。在電機(jī)運(yùn)行方式為手動(dòng)時(shí)，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊畫面下排電機(jī)啟動(dòng)按鈕可遠(yuǎn)程啟動(dòng)現(xiàn)場設(shè)備。傳感器的瞬時(shí)值依據(jù)實(shí)際安裝位置被分別標(biāo)注到不同的分布工藝流程圖中，其實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)被做成相應(yīng)分布圖的子畫面，可在分布工藝流程圖中直接點(diǎn)擊按鈕進(jìn)入。整個(gè)軟件界面呈樹狀排列，查閱、操作簡便。數(shù)據(jù)庫是上位機(jī)監(jiān)控軟件的核心所在，因此必須依據(jù)實(shí)際需要首先將其建設(shè)好，然后將各功能模塊進(jìn)行恰當(dāng)?shù)慕M合。實(shí)際編程過程中在定義變量時(shí)，記錄可設(shè)定為不計(jì)錄、數(shù)據(jù)變化時(shí)記錄和定時(shí)記錄，要根據(jù)實(shí)際情況選擇相應(yīng)的設(shè)置，從而節(jié)省存儲(chǔ)空間。報(bào)表分為實(shí)時(shí)報(bào)表和歷史報(bào)表2種。

2.32 PLC軟件和觸摸屏軟件

使用歐姆龍的CX-PROGRAM 3.1對主、從PLC分別進(jìn)行編程。必須注意：由于兩臺(tái)PLC是通過Control-Link總線連接，為了使所有數(shù)據(jù)共享，必須為兩臺(tái)PLC開辟地址連續(xù)的數(shù)據(jù)共享區(qū)，所有變化的數(shù)據(jù)在這一區(qū)內(nèi)實(shí)時(shí)刷新。觸摸屏軟件界面同樣采用樹形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，依據(jù)不同的生產(chǎn)工藝區(qū)，將所有控制設(shè)備分成：提升泵站、沉沙除沙池、1＃氧化溝、2＃氧化溝、二沉池、回流污泥泵站、剩余污泥泵站、儲(chǔ)泥池、加藥間、脫泥間設(shè)備。所有傳感器量均歸屬于各自的子界面。觸摸屏的另一個(gè)特點(diǎn)是主、從PLC各自掛接的觸摸屏可以完全互換，它們公用一套軟件，這主要得益于Control-Link的數(shù)據(jù)共享機(jī)制。

3結(jié)束語：

該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)控、故障報(bào)警、歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和查詢、報(bào)表的顯示和打印等多項(xiàng)功能，且用戶界面操作良好，易于學(xué)習(xí)。系統(tǒng)具有良好的通用性、可擴(kuò)展性和可維護(hù)性。通過以上設(shè)計(jì)可使，大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了管理水平。該項(xiàng)設(shè)計(jì)為城市污水處理全自動(dòng)化設(shè)計(jì)提供了極好的物質(zhì)參考。