引言

隨著各個國家經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,工業(yè)化進(jìn)程也得以快速推進(jìn),但生活中與工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的污水仍有很多是沒有得到凈化處理就直接排出到自然界的,這種方式長久持續(xù),必然會對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。污水應(yīng)該要經(jīng)過正確、科學(xué)的方法處理過后再合理利用起來,而不是一味地排放到自然界中。因此,污水廠自動控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用刻不容緩,形成一套符合我們國家自身需求的污水處理方式,對于降低污水處理成本、改善自然環(huán)境、建設(shè)可持續(xù)發(fā)展社會、保持經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展都具有重大意義。

1系統(tǒng)總體設(shè)計方案

污水處理系統(tǒng),由最開始的污水進(jìn)入,到污水處理后清水的排出,形成了整個污水處理工序的完整周期。其基本操作過程如下:污水進(jìn)水泵開啟,污水進(jìn)入,經(jīng)過粗細(xì)格柵機(jī)過濾雜質(zhì),到氧化、沉淀等一系列工序,處理完成后凈水排出,同時尚未處理完成的污水通過污泥回流到進(jìn)水池中再進(jìn)行二次處理,如此反復(fù),即一個完整流程。在這個流程中,每個不同的電機(jī)自動控制的運行,都是按照不同的系統(tǒng)要求實現(xiàn)的,本文主要通過PLC來實現(xiàn)對電機(jī)自動控制的設(shè)計。

2污水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)總體設(shè)計

手動操作時,所有設(shè)備都需要通過操作面板上的按鍵來進(jìn)行控制,不根據(jù)系統(tǒng)所設(shè)定的程序時間自動執(zhí)行操作。自動運行操作時,系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)控制,依照所設(shè)定的程序時間來對設(shè)備進(jìn)行啟動/關(guān)閉操作,其具體工作流程如下:(1)操作系統(tǒng)通電后,按下自動控制按鍵,系統(tǒng)開始自動運行,進(jìn)行閉環(huán)控制,系統(tǒng)里的攪拌機(jī)和曝氣風(fēng)機(jī)也隨之開始運行;(2)粗格柵機(jī)與細(xì)格柵機(jī),兩者根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定時間,運行一段時間然后停止一段時間,如此循環(huán)不間斷運行;(3)污水進(jìn)水泵根據(jù)安裝在水池中的液位傳感器所推送的信號,與系統(tǒng)設(shè)定的最低、最高水位值相比較后,決定啟動或者停止;(4)污泥回流泵根據(jù)安裝在沉淀池中的液位傳感器所推送的信號,與系統(tǒng)設(shè)定的最低、最高水位值相比較后,決定啟動或者停止。

3污水處理系統(tǒng)軟件設(shè)計

在本論文中,主要使用s7-200系列PLC來實現(xiàn)污水處理系統(tǒng)需要的功能,根據(jù)系統(tǒng)的需求,針對整個流程中每個部分的控制要求和已完成的控制電路的整體設(shè)計,來進(jìn)行系統(tǒng)的軟件編程設(shè)計。

3.1手動控制模式

在手動控制模式下,每個電機(jī)的工作狀態(tài)是獨立的,即操作人員可根據(jù)系統(tǒng)的實際需要隨機(jī)控制電機(jī)的啟動和停止,沒有一定的規(guī)律和模式可言,操作流程如圖1所示。在該模式下,操作人員可以通過每個電機(jī)對應(yīng)的操作按鈕來對格柵機(jī)、曝氣風(fēng)機(jī)、攪拌機(jī)、各類泵的啟停進(jìn)行控制。

3.2自動控制模式

當(dāng)系統(tǒng)接通電源啟動之后,最開始默認(rèn)的是采用手動控制模式運行,需要操作人員按下手動控制模式/自動控制模式的切換按鈕,按下后系統(tǒng)才會從手動控制模式切換為自動控制模式開始工作。如圖2所示,自動控制模式的主要工作流程如下:(1)系統(tǒng)通電后,按下手動控制模式/自動控制模式的切換按鈕,攪拌機(jī)和曝氣風(fēng)機(jī)開始自動運行;(2)污水進(jìn)水泵開始運行;(3)粗格柵系統(tǒng)開始運行;(4)細(xì)格柵系統(tǒng)開始運行;(5)污泥回流泵開始運行。但實際運行時,系統(tǒng)工作流程的執(zhí)行要根據(jù)液位傳感器反饋給PLC的信號,PLC檢測后進(jìn)行分析再控制各電機(jī)的運行。

3.3模擬/數(shù)字量間的轉(zhuǎn)換

在本設(shè)計中,進(jìn)水泵和污泥回流泵在自動控制下的啟停由進(jìn)水池和沉淀池中的液位檢測器反饋的實際液位值來確定。液位檢測器反饋的是模擬量,而控制兩個泵運行需要數(shù)字量,這就涉及模擬量和數(shù)字間的轉(zhuǎn)換問題。模擬量的輸入和輸出通用的換算方法主要是A/D轉(zhuǎn)換和運算。

模擬量的輸入/輸出都可以用下列通用換算公式換算:

式中,Ov為換算的結(jié)果;Osh為換算結(jié)果的最高限值;Osl為換算結(jié)果的最低限值;Is為換算的對象;Ish為換算對象的最高限值;Isl為換算對象的最低限值。

4系統(tǒng)組態(tài)仿真的設(shè)計

組態(tài)王監(jiān)控主畫面顯示的是系統(tǒng)流程中各個需要被控制或需明確顯示的部分,畫面顯示了各個按鈕開關(guān)量的狀態(tài),可以直觀觀察。首先進(jìn)入組態(tài)王工程瀏覽器中,點擊新建畫面,編輯環(huán)境,利用組態(tài)王自帶的工具,從圖庫中選擇所需要的設(shè)備和不同功能按鈕的框圖,調(diào)整大小及位置,然后保存。畫面完成后如圖3所示。

5結(jié)語

本次設(shè)計以污水處理控制系統(tǒng)為課題,根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求,在繪制了硬件系統(tǒng)主電路圖、電源控制主電路圖和PLC控制電路原理圖的基礎(chǔ)上,利用PLC完成了系統(tǒng)手動與自動模式間轉(zhuǎn)換的軟件設(shè)計以及系統(tǒng)各部分在自動模式下啟?？刂频能浖O(shè)計,同時運用組態(tài)軟件對系統(tǒng)進(jìn)行仿真,實現(xiàn)了系統(tǒng)流程的模擬監(jiān)控和操作。