許朝穩(wěn)

【摘要】本文結(jié)合水電站在生產(chǎn)過(guò)程處理混凝土骨料產(chǎn)生的污水處理工藝，十分有針對(duì)性的設(shè)計(jì)了一套自動(dòng)化的污水處理系統(tǒng)，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行詳細(xì)的介紹。此外還通過(guò)實(shí)際的應(yīng)用證明該污水處理系統(tǒng)能夠完全自主的處理污水。從而能夠達(dá)到降低污染，解放勞動(dòng)力的目的。

【關(guān)鍵詞】混凝土拌和系統(tǒng)；高濁度廢水處理；電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)

該種高線(xiàn)拌和的污水處理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)凈水過(guò)程的自動(dòng)化。具體的來(lái)說(shuō)，該套系統(tǒng)可以根據(jù)需要自動(dòng)個(gè)添加凈水劑，能夠定時(shí)排污，能夠自動(dòng)維持水量的平衡。此外該系統(tǒng)還有以下幾點(diǎn)明顯的優(yōu)勢(shì)，首先，它能夠節(jié)約凈水劑的用量；其次，能夠降低整個(gè)清污過(guò)程的人工需求；再者，還能夠減少因排污不及時(shí)而導(dǎo)致的設(shè)備維護(hù)費(fèi)用，降低生產(chǎn)的成本；最后，因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)是自動(dòng)排污的能夠在極大的程度上降低人員的勞動(dòng)時(shí)間和勞動(dòng)強(qiáng)度，能夠有效的提高整個(gè)工作的效率。

1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

文章前面提到的污水處理系統(tǒng)是一個(gè)小型化的工業(yè)控制系統(tǒng)。但是為了整個(gè)安全、可靠、高效率的運(yùn)行，設(shè)計(jì)人員將整個(gè)工作系統(tǒng)分為了六個(gè)小型化的模塊。而這樣做的優(yōu)點(diǎn)也十分的明顯，在運(yùn)行過(guò)程中一旦某個(gè)模塊發(fā)生故障，工作人員就可以用全新的模塊對(duì)其進(jìn)行替代，從而保障了系統(tǒng)工作的連續(xù)性。在該污水處理系統(tǒng)中，它內(nèi)部的6個(gè)子模塊分別為上位機(jī)控制模塊、PLC控制模塊、凈水劑添加模塊、污水泵啟動(dòng)與停止控制模塊、污水渾濁度采集模塊、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)采集模塊。

2、污水處理系統(tǒng)各模塊功能設(shè)計(jì)

（1）高線(xiàn)拌和污水處理系統(tǒng)的監(jiān)視控制模塊

此個(gè)子模塊是基于MCGS5.1的基礎(chǔ)之上開(kāi)發(fā)出來(lái)的污水處理過(guò)程中的上位機(jī)控制部分。此部分的功能是對(duì)整個(gè)的污水處理過(guò)程進(jìn)行有效的監(jiān)控，實(shí)時(shí)的對(duì)除了污水的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)視和控制。其中通常包含有模塊間的動(dòng)態(tài)關(guān)系處理、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的檢驗(yàn)等等環(huán)節(jié)。而這也是目前工業(yè)系統(tǒng)的發(fā)展形勢(shì)。

（2）污水處理過(guò)程中的PLC控制模塊

此模塊的實(shí)現(xiàn)方法與上一模塊的實(shí)現(xiàn)方法基本一致，也是在開(kāi)發(fā)的過(guò)程中利用到了一種名為V4.0 STEP7 Micro WIN SP4 的編寫(xiě)程序的軟件。它根據(jù)外部傳入各種數(shù)字信號(hào)實(shí)時(shí)的掌握系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，能夠在系統(tǒng)發(fā)生故障和不正常運(yùn)行時(shí)提供實(shí)時(shí)并且準(zhǔn)確的控制。此外，本模塊還能夠儲(chǔ)存一段時(shí)間內(nèi)的系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，為故障分析等過(guò)程提供了十分可靠的保障。

（3）一次污水渾濁度采集模塊

本模塊中包含有兩個(gè)名為ZDGD-1000的實(shí)時(shí)污水渾濁度采集儀器。而這兩臺(tái)設(shè)備的位置安放也十分的有講究。其中一臺(tái)位于污水進(jìn)水口的水泵端，而另一臺(tái)位于污水處理的池的出水口。在正常工作的情況下，兩臺(tái)儀器會(huì)將采集到的信息以電量的方式輸送給PLC控制器，使控制模塊能夠及時(shí)的掌握污水處理過(guò)程的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)與其它的模塊相互協(xié)調(diào)使整個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)無(wú)人控制，在一定的程度上提高了工作效率。

（4）凈水劑添加與遠(yuǎn)程控制模塊

此模塊在整個(gè)系統(tǒng)中的任務(wù)是實(shí)時(shí)的接受PLC的控制，準(zhǔn)確的進(jìn)行凈凈水劑的添加，從而實(shí)現(xiàn)凈水劑添加的自動(dòng)化和準(zhǔn)確化。此外，由于整個(gè)系統(tǒng)采用的是發(fā)電廠的廠用電作為電源，此模塊在除了上述的功能以外還具備有對(duì)電氣系統(tǒng)的不正常運(yùn)行狀態(tài)和故障運(yùn)行狀態(tài)的保護(hù)能力，使系統(tǒng)在各種情況下都能十分可靠的工作。

（5）一次污水抽取水泵的控制模塊

此模塊在開(kāi)發(fā)的過(guò)程中利用了場(chǎng)內(nèi)原有的水泵系統(tǒng)，技術(shù)人員在原有的水泵控制柜基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行了充分的升級(jí)和改造。除了部分的保留了原來(lái)的各種電氣系統(tǒng)保護(hù)功能外，技術(shù)人員創(chuàng)造性的添加了蓄水池的液面高度采集傳感器。而這個(gè)功能的添加可以使原來(lái)獨(dú)立于整個(gè)系統(tǒng)的抽水環(huán)節(jié)融入到了中央控制單元PLC的控制過(guò)程中。從而可以利用PLC 實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵抽水環(huán)節(jié)的而自動(dòng)控制。

（6）設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)采集模塊。

本模塊在整個(gè)污水處理系統(tǒng)中的功能是通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)各類(lèi)傳感器采集的數(shù)據(jù)，綜合的將這類(lèi)信號(hào)傳送至PLC進(jìn)行處理，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)。以此來(lái)確保系統(tǒng)各個(gè)模塊的安全、高效、可靠、有序進(jìn)行。并能夠在第一時(shí)間內(nèi)將系統(tǒng)的故障運(yùn)行狀態(tài)顯示出來(lái)。

3、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的主要計(jì)算過(guò)程

此水電站使用的污水處理系統(tǒng)的智能化程度和系統(tǒng)的復(fù)雜程度都比較低。因此，系統(tǒng)中的信息處理僅僅包括有以下兩個(gè)方面。首先是對(duì)一次污水渾濁度信息的處理和計(jì)算；其次則是對(duì)整個(gè)污水處理系統(tǒng)工作狀態(tài)的計(jì)算，在諸多的運(yùn)行狀態(tài)中尋求最優(yōu)解。詳細(xì)的內(nèi)容闡述如下：

3.1 一次污水渾濁度信息的處理和計(jì)算。

上文中提到，該污水處理系統(tǒng)采用的原水渾濁度測(cè)量?jī)x器使用的電信號(hào)，而不是我們常見(jiàn)的數(shù)字信號(hào)。并且該儀器對(duì)電信號(hào)的改變相當(dāng)?shù)拿舾?，能夠反?到20毫安的電流量變化。在工作的過(guò)程中，該儀器產(chǎn)生的電信號(hào)在傳遞到PLC控制單元時(shí)會(huì)被一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。在這個(gè)信息傳遞的過(guò)程中為了使信號(hào)的傳遞不會(huì)受到其它信號(hào)的干擾，該系統(tǒng)在信號(hào)的采樣過(guò)程中做了額外的優(yōu)化，使采樣的頻率更高，從而保障了整個(gè)信息采集過(guò)程的可靠性。而為了使工作人員能夠有更好的人機(jī)體驗(yàn)，在數(shù)據(jù)顯示方面也做了優(yōu)化，使數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)的現(xiàn)實(shí)出來(lái)。

3.2 啟發(fā)式算法。

在此污水處理系統(tǒng)中，設(shè)備在運(yùn)行的過(guò)程中涉及到的運(yùn)行狀態(tài)具有瞬時(shí)性。在不同的時(shí)間節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)就會(huì)發(fā)生改變，如果我們?yōu)榱耸瓜到y(tǒng)可靠的運(yùn)行則必須要對(duì)每種運(yùn)行狀態(tài)都制定有針對(duì)性的對(duì)策。但我們能夠十分容易的發(fā)現(xiàn)，這是不科學(xué)的，同時(shí)也行不通。正是因?yàn)槿绱?，我們可以將?dǎo)致同一種結(jié)果的運(yùn)行方式合并為一種運(yùn)行方式，以此來(lái)降低方案制定的難度。同時(shí)能使制定的處理方案具有較強(qiáng)的通用性。

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