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防腐型電磁流量計在汙水處（chù）理對自動控（kòng）製技術的應用分析（xī）
點擊次數（shù）：2363 發布時（shí）間：2021-01-01 13:16:57
【摘要（yào）】針對汙水處理，在簡述其特點的基礎上，對防（fáng）腐型電磁流量計與自動（dòng）控製技術（shù）具體應用進行深入分析，以此為後續的（de）自動化改造及運營奠定良好基礎，提供可靠（kào）參考借鑒。
如今，計算（suàn）機與嵌入式芯片越來越普（pǔ）及（jí），這使（shǐ）自動控製正不（bú）斷進入到工業領域各個環節。 然而， 因汙水處理存（cún）在特殊性，所以對自動控製的實際應用還有待進（jìn）一步（bù）完善。
1 水處理主要特點
（ 1 ）周期長。 在汙水（shuǐ）處理中，處理周期主要由處理工藝決定，通常為三級處理，其中，一級處（chù）理為機械處理，二級處理為生物處理，三級處理為（wéi）深（shēn）度處理。 伴隨特殊環境不斷變化，汙水處理工（gōng）藝必須進行改善和優化。
（ 2 ）參（cān）數有較大的離散性。 在水處理過程中，參數包括溶解氧、溫度（dù）和 pH 值等。 從現場情況講，這些參數都有很大的離散性（xìng），很難與設備實際運（yùn）轉（zhuǎn）狀況相掛鉤，獲得完全且係（xì）統線性（xìng）關係。
（ 3 ）難以采用自動控製係統實現無（wú）人值（zhí）守（shǒu）。 在當前的實際情況下，汙水處理主要由人工經驗進行控製，這樣不僅要（yào）耗費很多資源（yuán）、消耗大量時（shí）間（jiān），導致（zhì）自動控製難以充分發揮應有作用功能。
2 汙水處理對自動控製技術的應用
2.1 控製基本要求
2.1.1 調節池
調節池需要設於滲濾液處理站，共兩座（zuò），其主（zhǔ）要設備包括以下幾種： ① 進水（shuǐ）格（gé）柵機，共 1 台； ② 進水防腐型電磁流量計，共 1 台； ③出水防腐型電磁流量計，共 1 台； ④ 攪拌（bàn）機，共 2 台； ⑤ 超聲波液位計，共1 台； ⑥ 進水電動閥門，共 1 台； ⑦ 出水提升泵，共 1 台。 其控製要求為：格柵機應能實現現場控製與（yǔ）遠程控製，且上位機可以對實際狀態進行顯示；攪拌機應具備現場控製、遠程控製和自動控製的操作按（àn）鈕，且上位機可以對實際狀態進行顯示（shì）。 如（rú）果液位小於 1.5 m ， 則攪拌機（jī）可自動停止（zhǐ）， 而液位超過 2.0 m時，自動開始運行；上位機對（duì）液位予以顯示，同時顯示出實際液體容積。 如果液位（wèi）超過 5.85 m ，則上位機立即報警；電動閥門應能（néng）實現現場控製、遠程控製和自動控製（zhì），且上位機要能對實際狀態進行顯示。 如果液位超過 6 m ，則也為相對較高的調節池，其進水閥（fá）門將自動關閉，而液位相對較低的調節池，其進水閥門自動開啟； 出水提升泵應能實現現場（chǎng）控製與遠程控製，且上位機要對實際狀態予以顯示。如果液位低於 0.5 m ，則提升泵（bèng）自動關閉； 進（jìn）水防腐型電磁流量計對應的（de）上位機可以對進水流量及總的累計流量予以顯示； 2 台出（chū）水泵同時使用 1 台防（fáng）腐型（xíng）電磁流量計，其實際的出水與累計總流量都應在上位機上（shàng）實時顯示；對於各個模（mó）擬量，都要有曆史發展趨勢對應的曲線圖（tú）。
2.1.2 反應沉澱係統
一級反應沉澱主要由以下幾部分組成： ① 石灰投料池； ②混（hún）合攪拌池（chí）； ③ 反應池； ④ 一級沉澱池； ⑤ 中間水（shuǐ）池。 對於二次反應沉澱，其主要由以下幾部分組成： ① 反（fǎn）應池； ② 二級沉澱池（chí）； ③ 預（yù）處理係統。 係統控製要求為：對（duì）於石灰（huī）投加機，其頻率要可以（yǐ）在上位機進（jìn）行調整（zhěng）；石（shí）灰投加、攪拌機、渣漿泵、出水泵、半球閥、加壓裝置都要實現（xiàn）現場控製與遠程控製，並且要在上位機（jī）對實際狀態信息進行顯示； 如果出水池實際液（yè）位不足（zú） 0.5 m ，則出水泵自動（dòng）停機；所有出水泵使用（yòng）同一台防腐型電磁流量計，於上位機（jī）對出水與累計的總流量進行（háng）顯示； 渣漿泵（bèng）可根據時間順序進行運動，待啟動一定時間後自動停止；在渣漿泵開啟以後， 半球閥可以根據時間順序進行運行（háng）， 待啟動一定時間後，自動關閉其中（zhōng）一個電動閥，而開啟另外的電動閥；出水池的實際液位要可以在上位機實時顯示，同（tóng）時顯示出液位容積。如果液位超過 5.85 m ，則上（shàng）位機立（lì）即報警（jǐng）；對於各個模擬量，都要（yào）有曆史發展趨勢（shì）對應的曲線圖。
2.1.3 厭氧係統
該（gāi）係統控製要求為：包含攪拌機、循環泵、防腐型（xíng）電磁流量計和回流泵等在內的設備都能實現現場控製（zhì）與遠程控（kòng）製， 並在（zài）上（shàng）位機對實際狀態信（xìn）息進行顯示； 進水調節池實際液位可以在上位機實（shí）時顯示，同時可以顯示出實際的液體容積，如果液位超過 3.5 m ，則上位（wèi）機立即報警； 沼氣風機可以結合（hé）壓力變送（sòng）器實際數據實現變頻控製；對於各個模擬量，都要有曆史發展趨勢對應的曲線圖。
2.1.4 好氧係統
該（gāi）係統控製要求為：包含攪拌（bàn）機、曝氣（qì）與排泥泵、防腐型（xíng）電磁流量計及電動蝶閥等在內的設備均實現（xiàn）限產控製和（hé）遠程控製， 並能在上（shàng）位機對實際狀態信息進行顯示；對攪拌機進行時序控製，可對開啟時間做適當調整（zhěng）；進出水的電動蝶閥（fá）都和池液位實現聯動，以池（chí）液位實際（jì）情況為依據進行開啟或關閉。 每個閥（fá）門都要實現時序控製，且（qiě）具體的時間間隔（gé）要能調整；各個池中射流曝氣泵也要實現時序控製，即每個池中的（de）所有（yǒu）泵要（yào）同時啟動，具體的時間間隔要（yào）能調整。
2.2 自動控製
對於（yú）汙水處（chù）理係統而言，其控製對象除了（le）有開（kāi）關（guān）量，還包括模擬量，除了開環控製，還涉及到閉環控製；係統運行過程中，有很多參數需要進行檢測（cè）與控製，係（xì）統的總控計算機，利用防腐型電磁流（liú）量計監控軟件對整個處（chù）理廠的（de）設備予以實時監控， 並記錄（lù）所（suǒ）有水質數據，*終生成報表；在自動控製係統中，自動控製櫃為核心所在，無論是（shì）工藝控製、邏（luó）輯皮（pí）暖段，還是各控製站通信，均由該（gāi）自動控製櫃實現； 係統總控計算機各類數據由（yóu） PLC 在以太網上傳遞，由（yóu）總控計算機控製現場所有設備時，也主要利用 PLC 實現。 當要完成控製功能時， 係統的總控計算機將向PLC 發出指令，再由 PLC 進行判斷，確認是否需要執行著這一控製，若條件成立，則立即執行，若條件不（bú）成立（lì），則（zé）拒絕。通過以上分析可知， 自動控製係（xì）統所有功能均由 PLC 實現（xiàn），在這種情況下，即便網絡產生故障， PLC 依然能根據（jù）預（yù）設程序來控製（zhì）。 以控製係統（tǒng）具有的工藝特點為依據（jù），結合現場生產實際條件， 該自動控（kòng）製係統主要將 S7-300PLC 作為主。
在軟件開發（fā）方麵，主要包含以下兩個方麵：
① 針對 PLC 進（jìn）行的程序設計（jì）；
② 對上位機監控（kòng）界麵（miàn）進行開發。 其中，針對 PLC 進行的程序設計主要是利用編程軟件完成， 以滿足所有控製要求；對於上位機監控，主要使用的（de）是國產組態軟件，通過對組（zǔ）態軟件的合理（lǐ）應用， 現場的全體操作人員均能在控製室對現場的防腐型電磁流量計進行實時監視，並（bìng）收集相應的數據。
2.3 係統優化
上述是較為常規且成熟的自動控製（zhì）實（shí）現思路， 但也存在很多的缺（quē）點（diǎn），如成（chéng）本較高、模式僵化和性價（jià）比較低等。 對此，有必要對係統予以（yǐ）優化改進：
（ 1 ）除了對脈衝量、開關量與模擬量進行采集，還要對其它類型的信號進行采集，包括視頻、聲音和圖像。
（ 2 ）除了（le）對脈衝量、開關量與模擬量進行輸出（chū），還要對其它（tā）類型的信號進（jìn）行輸出，包括視頻、聲音（yīn）和圖（tú）像 。
（ 3 ）對係統的邏輯處（chù）理功（gōng）能進行拓展。
（ 4 ）完成各類型運算（suàn），包括整數、實數（shù）、二進製和浮點型等。
（ 5 ）在實現延時與定時（shí）控製的同時，使時（shí）間運算（suàn）能達（dá）到毫秒級。
（ 6 ）實現計數控製目標，且（qiě）高速計（jì）數的頻率要能（néng）達到百赫茲。
（ 7 ）達到內、外部中斷，保證對所有（yǒu）輸入和輸出的實際響應速度及精（jīng）度（dù）。
（ 8 ）增大存儲容量，使數據在掉電後不會丟失。
（ 9 ）設置開放式網絡通訊模塊，使遠程（chéng）控製保持穩定。
3 結束語
綜上所述，按照嵌入式係統思（sī）想實現 PLC 各項功能，取代傳統的控製器，使（shǐ）結構（gòu）更加（jiā）開放，縮短開發的周期，降低成本，在當前（qián）表現出*好前景。 對於嵌入式係統，不（bú）僅體積很小、成本低廉，而且功能專一，它將在工控領域得到更加廣泛的應用。
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如今，計算（suàn）機與嵌入式芯片越來越普（pǔ）及（jí），這使（shǐ）自動控製正不（bú）斷進入到工業領域各個環節。 然而， 因汙水處理存（cún）在特殊性，所以對自動控製的實際應用還有待進（jìn）一步（bù）完善。
1 水處理主要特點
（ 1 ）周期長。 在汙水（shuǐ）處理中，處理周期主要由處理工藝決定，通常為三級處理，其中，一級處（chù）理為機械處理，二級處理為生物處理，三級處理為（wéi）深（shēn）度處理。 伴隨特殊環境不斷變化，汙水處理工（gōng）藝必須進行改善和優化。
（ 2 ）參（cān）數有較大的離散性。 在水處理過程中，參數包括溶解氧、溫度（dù）和 pH 值等。 從現場情況講，這些參數都有很大的離散性（xìng），很難與設備實際運（yùn）轉（zhuǎn）狀況相掛鉤，獲得完全且係（xì）統線性（xìng）關係。
（ 3 ）難以采用自動控製係統實現無（wú）人值（zhí）守（shǒu）。 在當前的實際情況下，汙水處理主要由人工經驗進行控製，這樣不僅要（yào）耗費很多資源（yuán）、消耗大量時（shí）間（jiān），導致（zhì）自動控製難以充分發揮應有作用功能。
2 汙水處理對自動控製技術的應用
2.1 控製基本要求
2.1.1 調節池
調節池需要設於滲濾液處理站，共兩座（zuò），其主（zhǔ）要設備包括以下幾種： ① 進水（shuǐ）格（gé）柵機，共 1 台； ② 進水防腐型電磁流量計，共 1 台； ③出水防腐型電磁流量計，共 1 台； ④ 攪拌（bàn）機，共 2 台； ⑤ 超聲波液位計，共1 台； ⑥ 進水電動閥門，共 1 台； ⑦ 出水提升泵，共 1 台。 其控製要求為：格柵機應能實現現場控製與（yǔ）遠程控製，且上位機可以對實際狀態進行顯示；攪拌機應具備現場控製、遠程控製和自動控製的操作按（àn）鈕，且上位機可以對實際狀態進行顯示（shì）。 如（rú）果液位小於 1.5 m ， 則攪拌機（jī）可自動停止（zhǐ）， 而液位超過 2.0 m時，自動開始運行；上位機對（duì）液位予以顯示，同時顯示出實際液體容積。 如果液位（wèi）超過 5.85 m ，則上位機立即報警；電動閥門應能（néng）實現現場控製、遠程控製和自動控製（zhì），且上位機要能對實際狀態進行顯示。 如果液位超過 6 m ，則也為相對較高的調節池，其進水閥（fá）門將自動關閉，而液位相對較低的調節池，其進水閥門自動開啟； 出水提升泵應能實現現場（chǎng）控製與遠程控製，且上位機要對實際狀態予以顯示。如果液位低於 0.5 m ，則提升泵（bèng）自動關閉； 進（jìn）水防腐型電磁流量計對應的（de）上位機可以對進水流量及總的累計流量予以顯示； 2 台出（chū）水泵同時使用 1 台防（fáng）腐型（xíng）電磁流量計，其實際的出水與累計總流量都應在上位機上（shàng）實時顯示；對於各個模（mó）擬量，都要有曆史發展趨勢對應的曲線圖（tú）。
2.1.2 反應沉澱係統
一級反應沉澱主要由以下幾部分組成： ① 石灰投料池； ②混（hún）合攪拌池（chí）； ③ 反應池； ④ 一級沉澱池； ⑤ 中間水（shuǐ）池。 對於二次反應沉澱，其主要由以下幾部分組成： ① 反（fǎn）應池； ② 二級沉澱池（chí）； ③ 預（yù）處理係統。 係統控製要求為：對（duì）於石灰（huī）投加機，其頻率要可以（yǐ）在上位機進（jìn）行調整（zhěng）；石（shí）灰投加、攪拌機、渣漿泵、出水泵、半球閥、加壓裝置都要實現（xiàn）現場控製與遠程控製，並且要在上位機（jī）對實際狀態信息進行顯示； 如果出水池實際液（yè）位不足（zú） 0.5 m ，則出水泵自動（dòng）停機；所有出水泵使用（yòng）同一台防腐型電磁流量計，於上位機（jī）對出水與累計的總流量進行（háng）顯示； 渣漿泵（bèng）可根據時間順序進行運動，待啟動一定時間後自動停止；在渣漿泵開啟以後， 半球閥可以根據時間順序進行運行（háng）， 待啟動一定時間後，自動關閉其中（zhōng）一個電動閥，而開啟另外的電動閥；出水池的實際液位要可以在上位機實時顯示，同（tóng）時顯示出液位容積。如果液位超過 5.85 m ，則上（shàng）位機立（lì）即報警（jǐng）；對於各個模擬量，都要（yào）有曆史發展趨勢（shì）對應的曲線圖。
2.1.3 厭氧係統
該（gāi）係統控製要求為：包含攪拌機、循環泵、防腐型（xíng）電磁流量計和回流泵等在內的設備都能實現現場控製（zhì）與遠程控（kòng）製， 並在（zài）上（shàng）位機對實際狀態信（xìn）息進行顯示； 進水調節池實際液位可以在上位機實（shí）時顯示，同時可以顯示出實際的液體容積，如果液位超過 3.5 m ，則上位（wèi）機立即報警； 沼氣風機可以結合（hé）壓力變送（sòng）器實際數據實現變頻控製；對於各個模擬量，都要有曆史發展趨勢對應的曲線圖。
2.1.4 好氧係統
該（gāi）係統控製要求為：包含攪拌（bàn）機、曝氣（qì）與排泥泵、防腐型（xíng）電磁流量計及電動蝶閥等在內的設備均實現（xiàn）限產控製和（hé）遠程控製， 並能在上（shàng）位機對實際狀態信息進行顯示；對攪拌機進行時序控製，可對開啟時間做適當調整（zhěng）；進出水的電動蝶閥（fá）都和池液位實現聯動，以池（chí）液位實際（jì）情況為依據進行開啟或關閉。 每個閥（fá）門都要實現時序控製，且（qiě）具體的時間間隔（gé）要能調整；各個池中射流曝氣泵也要實現時序控製，即每個池中的（de）所有（yǒu）泵要（yào）同時啟動，具體的時間間隔要（yào）能調整。
2.2 自動控製
對於（yú）汙水處（chù）理係統而言，其控製對象除了（le）有開（kāi）關（guān）量，還包括模擬量，除了開環控製，還涉及到閉環控製；係統運行過程中，有很多參數需要進行檢測（cè）與控製，係（xì）統的總控計算機，利用防腐型電磁流（liú）量計監控軟件對整個處（chù）理廠的（de）設備予以實時監控， 並記錄（lù）所（suǒ）有水質數據，*終生成報表；在自動控製係統中，自動控製櫃為核心所在，無論是（shì）工藝控製、邏（luó）輯皮（pí）暖段，還是各控製站通信，均由該（gāi）自動控製櫃實現； 係統總控計算機各類數據由（yóu） PLC 在以太網上傳遞，由（yóu）總控計算機控製現場所有設備時，也主要利用 PLC 實現。 當要完成控製功能時， 係統的總控計算機將向PLC 發出指令，再由 PLC 進行判斷，確認是否需要執行著這一控製，若條件成立，則立即執行，若條件不（bú）成立（lì），則（zé）拒絕。通過以上分析可知， 自動控製係（xì）統所有功能均由 PLC 實現（xiàn），在這種情況下，即便網絡產生故障， PLC 依然能根據（jù）預（yù）設程序來控製（zhì）。 以控製係統（tǒng）具有的工藝特點為依據（jù），結合現場生產實際條件， 該自動控（kòng）製係統主要將 S7-300PLC 作為主。
在軟件開發（fā）方麵，主要包含以下兩個方麵：
① 針對 PLC 進（jìn）行的程序設計（jì）；
② 對上位機監控（kòng）界麵（miàn）進行開發。 其中，針對 PLC 進行的程序設計主要是利用編程軟件完成， 以滿足所有控製要求；對於上位機監控，主要使用的（de）是國產組態軟件，通過對組（zǔ）態軟件的合理（lǐ）應用， 現場的全體操作人員均能在控製室對現場的防腐型電磁流量計進行實時監視，並（bìng）收集相應的數據。
2.3 係統優化
上述是較為常規且成熟的自動控製（zhì）實（shí）現思路， 但也存在很多的缺（quē）點（diǎn），如成（chéng）本較高、模式僵化和性價（jià）比較低等。 對此，有必要對係統予以（yǐ）優化改進：
（ 1 ）除了對脈衝量、開關量與模擬量進行采集，還要對其它類型的信號進行采集，包括視頻、聲音和圖像。
（ 2 ）除了（le）對脈衝量、開關量與模擬量進行輸出（chū），還要對其它（tā）類型的信號進（jìn）行輸出，包括視頻、聲音（yīn）和圖（tú）像 。
（ 3 ）對係統的邏輯處（chù）理功（gōng）能進行拓展。
（ 4 ）完成各類型運算（suàn），包括整數、實數（shù）、二進製和浮點型等。
（ 5 ）在實現延時與定時（shí）控製的同時，使時（shí）間運算（suàn）能達（dá）到毫秒級。
（ 6 ）實現計數控製目標，且（qiě）高速計（jì）數的頻率要能（néng）達到百赫茲。
（ 7 ）達到內、外部中斷，保證對所有（yǒu）輸入和輸出的實際響應速度及精（jīng）度（dù）。
（ 8 ）增大存儲容量，使數據在掉電後不會丟失。
（ 9 ）設置開放式網絡通訊模塊，使遠程（chéng）控製保持穩定。
3 結束語
綜上所述，按照嵌入式係統思（sī）想實現 PLC 各項功能，取代傳統的控製器，使（shǐ）結構（gòu）更加（jiā）開放，縮短開發的周期，降低成本，在當前（qián）表現出*好前景。 對於嵌入式係統，不（bú）僅體積很小、成本低廉，而且功能專一，它將在工控領域得到更加廣泛的應用。
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