三菱Q-PLC在污水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用(修改)

1、三菱Q-PLC在污水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用秦娜娜，趙晨，陳麗，劉臏升（東北大學(xué)，信息科學(xué)與工程學(xué)院）摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長，工業(yè)化程度的不斷提高，人類的生產(chǎn)生活對(duì)于水的需求也在不斷的加劇。在資源危機(jī)愈演愈烈的今天，如何能夠更有效地節(jié)約水資源、如何能夠更高效的回收利用水資源也就理所當(dāng)然的成為了人們不斷探討的話題。而在這項(xiàng)世界范圍內(nèi)的討論中，對(duì)于污水的回收處理和二次利用毋庸置疑的成為了公認(rèn)的既簡(jiǎn)單而又行之有效的方法之一。本參賽項(xiàng)目正是基于污水的回收處理這一熱點(diǎn)話題，應(yīng)用三菱Q系列PLC等設(shè)備，專門針對(duì)橡膠廠在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的堿性工業(yè)廢水進(jìn)行凈化、中和以及生化氧化等處理，使其最終達(dá)到“中水”的排放標(biāo)準(zhǔn)。

2、經(jīng)過處理的污水完全可以被工廠再次使用，或是被安全的排放到河流中而不會(huì)造成污染。關(guān)鍵字：Q系列PLC，CC-Link；以太網(wǎng)卡；變頻器；污水處理；人機(jī)界面AbstractWith the rapid economic growth and the constant improvement of the industrialization, the requirement of the water is becoming more intensified. In a resource crisis period, sewage recycling is the key to conserve wa

3、ter resources more effectively, and utilize water resources more efficiently.Based on this topic, the project aims at sewage recycling, using the Mitsubishi Q series of PLC, etc, especially for the alkaline industrial waste water produced by the rubber factory. By neutralization and biochemical oxid

4、ation processing, the system will purify the water, making it up to the emission standard. The processed sewage completely can be reused, and it can be discharged safely into rivers unpolluted.Key Words:Q series PLC，CC-Link，Ethernet card，invertor，sewage disposal，HMI一、前言隨著科學(xué)發(fā)展觀的提出，環(huán)境保護(hù)已經(jīng)成為了我國發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)需

5、要重視的首要問題，而對(duì)于水資源的保護(hù)則是環(huán)境保護(hù)的第一要?jiǎng)?wù)。因此，在水資源日益緊缺，水污染日益嚴(yán)重的今天，污水處理就成為了水資源保護(hù)工作成敗的關(guān)鍵。搞好污水處理既可節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境，又能夠促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的良性循環(huán)、利國利民，是保證國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展、關(guān)系國計(jì)民生的重要舉措。所以，開發(fā)適合我國國情的高效、低耗、滿足排放要求、基建和運(yùn)行費(fèi)用低的污水處理系統(tǒng)，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。污水處理自工業(yè)革命以來，越來越受到人們的重視。污水處理率已成為一個(gè)地區(qū)文明與否的一個(gè)重要標(biāo)志。近200年來，污水處理已從原始的自然處理、簡(jiǎn)單的一級(jí)處理發(fā)展到利用各種先進(jìn)技術(shù)、深度處理污水，并且回收再利用。處理工藝也從傳統(tǒng)

6、活性污泥法、氧化溝工藝發(fā)展到A/O、A2/O、AB、SBR（包括CCAS工藝）等多種工藝，以達(dá)到不同的出水要求。我國污水處理相對(duì)于發(fā)達(dá)國家而言起步較晚，目前城市污水處理率只有6.7%。在我們大力發(fā)展污水處理，不斷地引起國外先進(jìn)技術(shù)、設(shè)備和經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，我們必須結(jié)合我國的實(shí)際情況，尤其是特定地區(qū)的工業(yè)發(fā)展和人民生活水平的情況，來探索適合我國國情的污水處理系統(tǒng)。結(jié)合我國實(shí)際情況，參考國外先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，建設(shè)污水處理廠應(yīng)符合以下幾個(gè)發(fā)展方向：（1）節(jié)約總投資。我國是一個(gè)發(fā)展中國家，經(jīng)濟(jì)發(fā)展所需資金非常龐大，因此嚴(yán)格控制總投資對(duì)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展大有益處。（2）運(yùn)行費(fèi)用低。運(yùn)行費(fèi)用是污水處理廠能否持續(xù)正常工作

7、的重要因素，是評(píng)判工藝優(yōu)劣的主要指標(biāo)之一。（3）占地面積少。我國人口眾多，人均土地資源極其緊缺。節(jié)約用地是我國許多城市發(fā)展和規(guī)劃所要遵循的一個(gè)重要原則。（4）脫氮除磷效果。隨著我國大面積水體環(huán)境的富營養(yǎng)化，污水的脫氮除磷已經(jīng)成為一個(gè)迫切的問題。我國最新實(shí)施的國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB8978-1996）非常嚴(yán)格地規(guī)定了適用于所有排污單位的磷酸鹽排放標(biāo)準(zhǔn)和氨氮排放標(biāo)準(zhǔn)。這就意味著今后絕大多數(shù)城市的污水處理廠都要重點(diǎn)考慮脫氮除磷的問題。（5）現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)與環(huán)境保護(hù)工程的有機(jī)結(jié)合?，F(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制系統(tǒng)的日臻完善，為環(huán)境保護(hù)工程的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的支持。目前，發(fā)達(dá)國家的污水處理

8、廠大都采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)管理和自動(dòng)控制系統(tǒng)，保證了污水處理廠的正常運(yùn)行率和出水合格率，而我國在這方面還是比較落后。因此，計(jì)算機(jī)控制及管理也必將是我國城市污水處理廠的發(fā)展方向。PLC以可靠性高，穩(wěn)定性好，功能強(qiáng)的特點(diǎn)廣泛運(yùn)用于企業(yè)的控制系統(tǒng)中，被譽(yù)為當(dāng)今世界最先進(jìn)的控制系統(tǒng)裝置。我們采用三菱Q系列PLC做控制器，通過軟件編程使啟停液位、報(bào)警液位、邏輯控制、出水流量、提升泵站液位差等環(huán)節(jié)滿足工藝要求；HMI （Humanity Machine Interface）人機(jī)界面方便實(shí)時(shí)監(jiān)控及調(diào)試；SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）上位機(jī)監(jiān)控可以將

9、數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)上傳，便于數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析和故障的檢測(cè)排除 ；CC-LINK （Control Communication Link）現(xiàn)場(chǎng)總線通訊可靠性高，將其運(yùn)用于污水處理廠的控制系統(tǒng)易于實(shí)現(xiàn)對(duì)于大面積分散廠區(qū)的網(wǎng)絡(luò)化控制和管理；應(yīng)用軟件控制代替硬件控制，為自動(dòng)化控制的順利實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造了條件1。本參賽項(xiàng)目針對(duì)橡膠廠的污水處理，橡膠廠產(chǎn)生的工業(yè)污水呈堿性，并且含有雜質(zhì)。若任其隨意排放掉，不但會(huì)造成浪費(fèi)，更重要的是會(huì)嚴(yán)重地污染環(huán)境、破壞水質(zhì)。本污水凈化處理系統(tǒng)就是為解決這一問題，它可將堿性污水進(jìn)行過濾、沉淀、凈化、中和等處理，最終達(dá)到“中水”標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行排放，并可以循環(huán)利用。二、項(xiàng)目功能簡(jiǎn)介2.1 系統(tǒng)工藝

10、流程簡(jiǎn)介本項(xiàng)目所設(shè)計(jì)的污水處理廠采用分級(jí)處理工藝，分為一級(jí)處理和二級(jí)處理。一級(jí)處理采用物理方法，通過格柵攔截、沉淀等手段去除廢水中大塊懸浮物和砂粒等物質(zhì)。二級(jí)處理則采用生化方法，通過微生物的生命運(yùn)動(dòng)等手段來去除廢水中的懸浮性，溶解性有機(jī)物以及氮、磷等營養(yǎng)鹽。具體步驟如下：（1）工業(yè)廢水經(jīng)過污泥管道進(jìn)入格柵間，格柵可以除去大塊漂浮物，防止對(duì)后續(xù)污水處理設(shè)備的損害。經(jīng)過機(jī)械格柵過濾后的污水將進(jìn)入集水井，集水井能夠?qū)崿F(xiàn)污水的提升處理。集水井內(nèi)設(shè)PH計(jì)1，若PH在設(shè)定范圍外，自動(dòng)開啟提升泵2，將污水提升到事故池中，事故池內(nèi)設(shè)電動(dòng)閥門1和電磁流量計(jì)2，通過設(shè)定排水流量來控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)電動(dòng)閥門1的開啟度，將

11、污水重新排入集水井；若PH在設(shè)定范圍內(nèi)，自動(dòng)開啟提升泵1，污水被提升到調(diào)節(jié)池中。（2）調(diào)節(jié)池的主要作用是調(diào)節(jié)水質(zhì)水量，池底設(shè)有吹氣管道，由鼓風(fēng)機(jī)向池內(nèi)吹氣。加藥泵1根據(jù)PH計(jì)1進(jìn)行變頻加藥，風(fēng)機(jī)1給調(diào)節(jié)池鼓風(fēng)，通過加藥泵1、2、3的加藥，使污水由堿性轉(zhuǎn)化為中性，然后通過提升泵3將污水排放到沉淀池1中。（3）沉淀池1內(nèi)設(shè)電導(dǎo)率儀，電導(dǎo)率控制電動(dòng)閥門2的開啟，將一小部分達(dá)標(biāo)的清水排放掉；而其他大部分污水將被排放到生化池中。（4）生化池的作用包括水解酸化和接觸氧化。水解酸化可以調(diào)節(jié)廢水的PH值，接觸氧化是利用好氧微生物分解污水中的有機(jī)物，通過風(fēng)機(jī)2不斷地把空氣打入水中，使空氣中的氧溶入水中，為好氧微

12、生物提供分解環(huán)境。風(fēng)機(jī)2通過變頻器與溶解氧測(cè)定儀連鎖控制，依據(jù)溶解氧測(cè)定儀的檢測(cè)反饋，應(yīng)用PID算法來調(diào)節(jié)鼓風(fēng)量。反應(yīng)后的水將會(huì)被排放到沉淀池2中，此時(shí)沉淀池2的上層水已經(jīng)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，可以直接排放。（5）沉淀池1和沉淀池2底部的污泥被兩個(gè)污泥泵抽到污泥池，污泥池的作用是對(duì)于污泥的儲(chǔ)存，并進(jìn)行污泥濃縮處理，污泥濃縮池主要進(jìn)行污泥重力濃縮，通過手動(dòng)控制電動(dòng)閥門3來將污泥池中的清水排放掉。（6）污泥池內(nèi)的污泥將被螺桿泵抽出送至帶式污泥壓縮機(jī)，在加藥泵4的藥物作用下，污泥最終被壓縮成泥餅，作為固體肥料用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。通過上述過程，呈堿性的污水被凈化處理成為達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的“中水”，污水中的雜質(zhì)經(jīng)過壓縮處

13、理最終轉(zhuǎn)化成可作為肥料使用的泥餅。這樣既達(dá)到污水凈化處理的目的，又充分利用了資源。系統(tǒng)的工藝流程如2.1圖所示。圖2.1 系統(tǒng)工藝流程圖2.2 系統(tǒng)功能1. 用戶可以通過HMI人機(jī)界面修改風(fēng)機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間，從而適應(yīng)不同的污水達(dá)標(biāo)要求。2. 兩種運(yùn)行方式： 自動(dòng)操作：（1） 根據(jù)集水井的液位高度，自動(dòng)開啟或關(guān)閉污水閥。（2） 根據(jù)集水井內(nèi)PH計(jì)的設(shè)定范圍，自動(dòng)開啟調(diào)節(jié)池或事故池。（3） 根據(jù)調(diào)節(jié)池的液位高度，自動(dòng)控制提升泵1的運(yùn)行。（4） 根據(jù)事故池的PH值，自動(dòng)控制電動(dòng)閥門1的開啟，決定是否回流。（5） 加藥泵1通過PH計(jì)1可通過變頻器控制加藥量。（6） 根據(jù)電導(dǎo)率測(cè)定值，自動(dòng)控制電動(dòng)閥門

14、2的開啟。（7） 變頻器與溶解氧測(cè)定儀連鎖控制風(fēng)機(jī)2的鼓風(fēng)量，溶解氧測(cè)定儀顯示溶解氧含量，當(dāng)溶解氧低于某值時(shí)自動(dòng)報(bào)警。（8） 根據(jù)污泥池的液位高度，自動(dòng)控制螺桿泵的啟動(dòng)。（9） 帶式污泥脫水機(jī)自帶報(bào)警顯示。 手動(dòng)操作：手動(dòng)操作也就是單步運(yùn)行操作，既可以手動(dòng)操作整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行，也可對(duì)于系統(tǒng)進(jìn)行檢修，對(duì)部件進(jìn)行逐個(gè)調(diào)試。調(diào)試可以用控制柜中的開關(guān)對(duì)其進(jìn)行控制，或是通過HMI人機(jī)界面對(duì)其進(jìn)行單步控制，也可以使用上位機(jī)的監(jiān)視畫面對(duì)其進(jìn)行操作。3、污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)對(duì)于污水處理廠而言，其在線儀表信號(hào)大多為模擬信號(hào)、其處理設(shè)備大多為直接電氣控制，同時(shí)污水處理的水池體積都較為龐大，導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集點(diǎn)相對(duì)分

15、散，距離遠(yuǎn)。因此，本系統(tǒng)采用三菱PLC+CC-Link+以太網(wǎng)組成兩層網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。 PLC是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用設(shè)計(jì)，它采用一類可編程序的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字式或模擬式輸入輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程2。三菱Q系列PLC的特點(diǎn)是：可靠性高；控制能力強(qiáng)；編程方便，易于使用；適用惡劣工業(yè)環(huán)境，抗干擾能力強(qiáng)；具備各種接口，與外部設(shè)備連接方便；采用積木式或模塊式結(jié)構(gòu)，具有較大的靈活性和可擴(kuò)展性；維修方便，可在線修改程序等。CC-Link是通過專用電纜將分散的I/O模塊組態(tài)，搭建現(xiàn)場(chǎng)

16、總線網(wǎng)絡(luò)通過PLC的CPU控制。它具有如下特點(diǎn)：（1） 將每個(gè)模塊分散到類似傳送生產(chǎn)線和機(jī)械設(shè)備中去，節(jié)省配線。（2） 使用處理類似I/O或數(shù)字的ON/OFF數(shù)據(jù)的模塊，實(shí)現(xiàn)高速的通信。（3） 可以與其他商家的不同設(shè)備進(jìn)行連接，使系統(tǒng)更加具有靈活性。CC-Link具有豐富的功能：簡(jiǎn)單的系統(tǒng)組態(tài)功能，自動(dòng)刷新功能，豐富的RAS（Reliability Availability Serviceability）功能，預(yù)約站功能，備用主站功能，子站脫離功能，自動(dòng)上線功能，監(jiān)控功能。用于工業(yè)實(shí)時(shí)控制的標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP以太網(wǎng)，能夠幫助用戶獲得更加開放集成的工業(yè)自動(dòng)化和信息化的整體解決方案3。滿足現(xiàn)代化企業(yè)

17、管理要求整個(gè)生產(chǎn)和管理過程都運(yùn)用信息技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)，將現(xiàn)場(chǎng)信息和管理信息結(jié)合，建立綜合自動(dòng)化的信息平臺(tái)。EtherNet/IP既滿足從高精度時(shí)間同步、分布式伺服控制、離散控制、過程控制到安全系統(tǒng)等所有工業(yè)應(yīng)用要求，又支持現(xiàn)場(chǎng)和遠(yuǎn)程監(jiān)視、診斷和組態(tài)。本項(xiàng)目采用CC-Link實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)控制，以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)廠區(qū)內(nèi)的分級(jí)控制。生產(chǎn)過程中的各種信號(hào)通過相應(yīng)的變送送入下位機(jī)，下位機(jī)采用可靠的PLC作為控制單元，運(yùn)行先進(jìn)的控制算法，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)時(shí)控制。作為上位機(jī)的工控計(jì)算機(jī)采用標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議和數(shù)據(jù)庫，通過以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)信息的集成管理和遠(yuǎn)程控制4。上、下位機(jī)之間通過網(wǎng)絡(luò)傳送采集參數(shù)和遠(yuǎn)程控制參數(shù)。硬件結(jié)構(gòu)如3.

18、1圖所示：圖 3.1 污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖4、污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 PID控制算法設(shè)計(jì)污水處理是一個(gè)非線性、時(shí)變、滯后的動(dòng)態(tài)過程。其中的生物氧化環(huán)節(jié)是整個(gè)處理過程中極其重要的一部分，決定其處理效果的關(guān)鍵因素是生化池內(nèi)嗜氧細(xì)菌的活躍程度，而決定嗜氧細(xì)菌的活躍程度的一個(gè)關(guān)鍵因素就是溶解氧(DO)濃度。因此，可以說溶解氧濃度是污水處理效果的主要影響因素。在系統(tǒng)中，溶解氧濃度是通過控制曝氣裝置的運(yùn)行來加以調(diào)節(jié)的。但是，如果曝氣時(shí)間過長，浪費(fèi)能源且易發(fā)生污泥膨脹；曝氣時(shí)間過短,，生化反應(yīng)不充分，出水水質(zhì)下降，難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，整個(gè)反應(yīng)過程生化池中的溶解氧必須維持在適當(dāng)?shù)臐舛?/p>

19、。為了達(dá)到溶解氧濃度的要求，我們應(yīng)用了PID算法來控制風(fēng)機(jī)的鼓風(fēng)量。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，我們提出了以下兩套方案來完成控制要求：方案一：通過調(diào)節(jié)曝氣時(shí)間，即鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行時(shí)間來調(diào)節(jié)總進(jìn)氣量，從而調(diào)整生化池的溶解氧濃度。方案二：通過調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，即鼓風(fēng)機(jī)送入生化池的風(fēng)量大小來調(diào)節(jié)單位時(shí)間內(nèi)的進(jìn)氣量，從而調(diào)整生化池的溶解氧濃度。方案一中，由于進(jìn)水出水的擾動(dòng)，為了達(dá)到控制要求，鼓風(fēng)機(jī)需要經(jīng)常的啟制動(dòng)，這樣頻繁的滿負(fù)荷啟停會(huì)加速電機(jī)的損耗，對(duì)于設(shè)備極為不利。綜合分析以上兩種方案，我們最終采用第二套方案。生化池風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)量的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖4.1所示。生化池DO測(cè)試儀設(shè)定值DOEUPID控制器鼓風(fēng)機(jī)圖4.1

20、 DO控制系統(tǒng)框圖PID調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)如下：PID調(diào)節(jié)器的離散化微分方程為： u(k)=u(k-1)+Kp*e(k)-e(k-1)+Ki*e(k)其中，比例系數(shù)Kp會(huì)影響系統(tǒng)的反應(yīng)速度，調(diào)節(jié)系統(tǒng)向減少偏差的方向變化， Kp參數(shù)設(shè)置過小，系統(tǒng)響應(yīng)過慢，調(diào)節(jié)時(shí)間過長；Kp參數(shù)設(shè)置過大，將導(dǎo)致系統(tǒng)的超調(diào)增加，穩(wěn)定性變壞，甚至使系統(tǒng)產(chǎn)生震蕩。積分系數(shù)Ki的作用是消除系統(tǒng)靜差， Ki參數(shù)設(shè)置過大，不利于減少超調(diào)，減小震蕩，使系統(tǒng)不穩(wěn)定，系統(tǒng)響應(yīng)速度反而減慢。PID算法程序流程圖入口采樣y(k)x(k)-y(k)e(k)Kp*e(k)-e(k-1)+Ki*e(k)u(k)e(k)e(k-1)出口圖4.2 P

21、I控制算法流程圖因?yàn)槲覀冞x用的F740變頻器自帶PID調(diào)節(jié)器，所以可直接設(shè)置PID參數(shù)實(shí)現(xiàn)PID功能。變頻器參數(shù)設(shè)置如表4.1：表4.1 變頻器參數(shù)設(shè)置表序 號(hào)參 數(shù) 名 稱參 數(shù) 號(hào) 碼參 數(shù) 值1PID動(dòng)作選擇P128202PID上限P131503PID下限P13204RT端子功能選擇P183145模擬量輸入選擇P7346端子4輸入選擇P26727AM端子功能選擇P15818SU端子功能選擇P191479IPF端子功能選擇P1921610OL端子功能選擇P1931411FU端子功能選擇P1941512PID比例帶P1291/Kp13PID積分時(shí)間P130Ti調(diào)節(jié)比例系數(shù)和積分時(shí)間，當(dāng)給定一

22、個(gè)溶解氧目標(biāo)值時(shí)，由于實(shí)際的溶解氧值與設(shè)定目標(biāo)值存在偏差，由于PID的調(diào)節(jié)作用，風(fēng)機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，然后全速運(yùn)轉(zhuǎn)，隨著溶解氧的實(shí)際值與目標(biāo)值的差值的縮小，風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速逐步下降，最終使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。其中，P129=20；P130=1, Kp=1,Ti=4，波形如下圖所示：圖4.3 鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)圖結(jié)果表明以溶解氧為控制參數(shù)的PID控制器應(yīng)用在活性污泥處理系統(tǒng)中時(shí)，能夠使生化池中的溶解氧很好的跟蹤設(shè)定值，達(dá)到系統(tǒng)對(duì)溶解氧的設(shè)定要求。4.2 PLC程序設(shè)計(jì)在污水處理系統(tǒng)中，采用三菱Q系列PLC進(jìn)行編程，程序流程圖如圖4.4。圖4.4 程序流程圖5、監(jiān)控本項(xiàng)目的監(jiān)控系統(tǒng)主要包括現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控和上位機(jī)監(jiān)控兩部分。

23、(1) 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控：觸摸屏選用步科電氣公司生產(chǎn)的MT4300C型觸摸屏人機(jī)界面。人機(jī)界面主要用于顯示設(shè)備和系統(tǒng)狀態(tài)的實(shí)時(shí)信息，屏幕中的組態(tài)畫面可顯示相應(yīng)的系統(tǒng)工作狀態(tài)信息,輸入數(shù)值或字符可與PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，從而產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作，進(jìn)而控制系統(tǒng)設(shè)備，觸摸屏作為人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)了對(duì)風(fēng)機(jī)運(yùn)行的監(jiān)控，并且可以對(duì)寄存器的部分參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。在具體設(shè)計(jì)上，以實(shí)用作為基本的出發(fā)點(diǎn)，在界面上體現(xiàn)出基本的輸入按鍵與輸出狀態(tài)顯示，同時(shí)以生動(dòng)的圖形來模仿表示污水處理系統(tǒng)的基本工作流程，最后做到清晰簡(jiǎn)約的界面。污水處理系統(tǒng)污水處理系統(tǒng)流程示意圖如圖5.1，點(diǎn)擊流程工藝區(qū)域即可進(jìn)入監(jiān)視該環(huán)節(jié)的監(jiān)視畫面。圖5.1 污水處理系統(tǒng)

24、流程示意圖曲線監(jiān)視畫面如圖5.2所示。點(diǎn)擊環(huán)節(jié)名稱即可進(jìn)入曲線監(jiān)視畫面，觀測(cè)液位，PH值，溶解氧濃度，電解率等歷史曲線。便于預(yù)測(cè)趨勢(shì)，在出現(xiàn)故障時(shí)便于分析故障原因。圖5.2 污水處理系統(tǒng)曲線監(jiān)視選擇面板手動(dòng)設(shè)置參數(shù)面板，可以根據(jù)實(shí)際需要更改風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間間隔，污泥泵啟動(dòng)時(shí)間間隔等等。如圖5.3所示。圖5.3 污水處理系統(tǒng)手動(dòng)設(shè)置面板（2）上位機(jī)監(jiān)控為了方便管理人員監(jiān)視分析系統(tǒng)工作情況，我們借助三菱以太網(wǎng)模塊QJ71E71及MOVICON組態(tài)軟件搭建了一個(gè)SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition ）系統(tǒng)平臺(tái)。將系統(tǒng)的橫向信息（同一層不同節(jié)點(diǎn)的通信）和縱向通信（上、下層之間的通信）加以結(jié)合，能夠進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)控制、故障診斷、過程優(yōu)化、信息傳送等綜合處理，實(shí)現(xiàn)混合智能優(yōu)化控制。使控制系統(tǒng)靈活、可操作、方便擴(kuò)大控制規(guī)模。上位機(jī)監(jiān)視示意圖如圖5.4所示。圖5.4 上位機(jī)監(jiān)視畫面6、設(shè)計(jì)總結(jié)本項(xiàng)目針對(duì)污水處理廠的自動(dòng)化控制應(yīng)用做了整體的設(shè)計(jì)，此次項(xiàng)目的設(shè)計(jì)開發(fā)，使我們對(duì)污水處理工藝及三菱Q系列PLC有了較深入的了解，既增強(qiáng)了環(huán)保意識(shí)，又深入學(xué)習(xí)了三菱電機(jī)產(chǎn)品的應(yīng)用。由于本項(xiàng)目是實(shí)際應(yīng)用工程項(xiàng)目，故而程序龐大且復(fù)雜。開始動(dòng)手準(zhǔn)備時(shí)，面對(duì)一整套系統(tǒng)，我們也曾感到無從下手，正所謂“萬事開頭難”，經(jīng)