陸大同 楊超
摘 要:經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)讓煤礦開采力度不斷增加,盡管獲得了一定的經(jīng)濟(jì)效益,卻以嚴(yán)重的環(huán)境污染作為代價(jià),尤其水資源作為人類賴以生存的必需資源,其日漸枯竭的現(xiàn)狀令人堪憂,科學(xué)設(shè)計(jì)污水處理設(shè)備控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)水污染治理功能十分關(guān)鍵。本文通過(guò)概述系統(tǒng),說(shuō)明了污水處理設(shè)備控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與功能實(shí)現(xiàn),并科學(xué)設(shè)計(jì)了監(jiān)控管理系統(tǒng)。此研究以探究基于PLC與IFIX技術(shù)下的污水處理設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)為目的,從而增強(qiáng)污水處理效果。
關(guān)鍵詞:污水處理;PLC;IFIX5.0
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.094
0 前言
伴隨著煤炭產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展,隨之形成了嚴(yán)重的水資源污染現(xiàn)象。由于煤炭企業(yè)在水污染防治問(wèn)題上的意識(shí)薄弱以及治理不當(dāng),加劇了污染程度。即使部分企業(yè)采用人工管控形式,定期實(shí)施一次超濾反滲透系統(tǒng)的清潔處理,依然需要大量的人力操控,加大了工作任務(wù)量。一旦出現(xiàn)藥劑添加過(guò)量的情況,超濾反滲透膜會(huì)受到嚴(yán)重的破壞,導(dǎo)致功能故障,影響到污水處理工作的開展,因此,深入探究和分析基于PLC與IFIX技術(shù)下的污水處理設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)具有重要意義。
1 系統(tǒng)概述
1.1 受控目標(biāo)
此污水處理設(shè)備控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以煤炭產(chǎn)業(yè)的超濾系統(tǒng)以及反滲透系統(tǒng)的聯(lián)合管控為目標(biāo)。其中的超濾系統(tǒng)設(shè)施涵蓋了5套多介質(zhì)過(guò)濾器設(shè)備、3套超濾設(shè)備,其中每一套的設(shè)備由36支超濾膜,2套化學(xué)清潔設(shè)施以及2個(gè)超濾水箱設(shè)備構(gòu)成;而反滲透系統(tǒng)設(shè)施則涵蓋了3個(gè)高壓水泵設(shè)備,23套反滲透膜,其中的每一套由8支反滲透膜構(gòu)成,排列形式為2段。對(duì)于中控室而言,主要涵蓋了可編程控制器設(shè)施以及上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)兩個(gè)部分,其中可編程控制器設(shè)施主要將借助智能儀表以及傳感器等設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定的數(shù)據(jù)作為參考,并通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換,使其傳入到上位機(jī)當(dāng)中,便于管控人員在監(jiān)控系統(tǒng)之中分析,達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)控的效果[1]。
1.2 作用機(jī)制分析
對(duì)于污水的回收處理工作而言,通過(guò)過(guò)濾流入到多介質(zhì)過(guò)濾器設(shè)備當(dāng)中的大體積雜質(zhì),達(dá)到保護(hù)超濾膜以及反滲透膜免受破壞的目的。在對(duì)廢水預(yù)處理管控后,其會(huì)流入到超濾系統(tǒng)當(dāng)中,依靠超濾膜的雜質(zhì)過(guò)濾處理,相應(yīng)的截留半徑是0.011~0.012μm,經(jīng)過(guò)有效過(guò)濾污水之中含有的大分子物質(zhì),常見的涵蓋了膠體、蛋白質(zhì)以及藻類等物質(zhì),使濾后水可以流入到超濾水箱設(shè)備當(dāng)中,并注重利用少部分水清洗超濾膜[2]。剩余則通過(guò)高壓泵升壓的處理之后,使其流入到反滲透系統(tǒng)設(shè)施之中。鑒于無(wú)機(jī)鹽以及反滲透膜擁有良好的離子過(guò)濾功能,依靠反滲透過(guò)濾器設(shè)備能夠?qū)⒋蟛糠值臒o(wú)機(jī)鹽予以過(guò)濾,達(dá)到提升水質(zhì)的目的,使其滿足相關(guān)用水的規(guī)定。
2 污水處理設(shè)備控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與功能實(shí)現(xiàn)
基于PLC與IFIX技術(shù)下的污水處理設(shè)備控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中,通過(guò)以現(xiàn)場(chǎng)項(xiàng)目的設(shè)施布設(shè)情況作為參考,運(yùn)用集中化管控與分散管控相結(jié)合的方式,科學(xué)對(duì)系統(tǒng)設(shè)置成不同的三層:其中,第一層即是管理層,主要基于TCP/IP協(xié)議下,利用PLC與以太網(wǎng)相連接的形式,實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與打印機(jī)的相應(yīng)功能,同時(shí)對(duì)計(jì)算機(jī)的監(jiān)管操控權(quán)限加以設(shè)置;第二層即是管控層,PLC依靠將智能儀表設(shè)備、變頻器設(shè)備和總線技術(shù)相連接的形式,并且運(yùn)用到ET300M的模塊功能,完成了現(xiàn)場(chǎng)模擬量與開關(guān)量等設(shè)施和分布式I/O相連接的任務(wù),由此不但確保了數(shù)據(jù)通信的精準(zhǔn)性和時(shí)效性,而且簡(jiǎn)化了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施的布設(shè)結(jié)構(gòu);而第三層即為設(shè)施層,涵蓋了電機(jī)、傳感器、閥門以及智能儀表等相關(guān)的設(shè)施[3]。
2.1 科學(xué)選擇硬件類型
此次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)主要選擇了西門子企業(yè)生產(chǎn)的S7-400系列的PLC當(dāng)作管控器設(shè)備,將DELL T3720當(dāng)作工控機(jī)設(shè)備,并運(yùn)用了iFIX5.0系列的組態(tài)軟件成功構(gòu)建了上位機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)。其中的CPU模塊選擇西門子CPU328-3PN/DP當(dāng)作CPU模塊[4]。利用此模塊具備的集成以太網(wǎng)接口,可以不必將以太網(wǎng)模塊獨(dú)立化,將以太網(wǎng)和下位機(jī)進(jìn)行有效通信,并發(fā)揮出對(duì)PROFIBUS-DP總線通信的有效支持作用。對(duì)于電源模塊而言,以PS308-10A交流電作為首選。進(jìn)行選用輸入/輸出模塊的時(shí)候,應(yīng)該緊密結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的電氣元件需要的I/O點(diǎn)數(shù)作為重要的參考,并且對(duì)拓展備用量進(jìn)行15%~25%的提升處理,達(dá)到完成系統(tǒng)維護(hù)與更新的目的。對(duì)于數(shù)字量輸入而言,將16塊的額定輸入DC32V SM324作為首選,而數(shù)字量輸出著將6塊的DC220V/AC220V的繼電器輸出相應(yīng)的SM322作為首選,對(duì)于模擬量的輸入將以4塊10通道的SM332首選,而模擬量輸出則以4塊8通道的SM334作為首選。通過(guò)以殺菌劑、化學(xué)清除劑以及相關(guān)工藝作為參考,將IND335智能稱重儀表設(shè)備作為主要設(shè)施,采用數(shù)字濾波技術(shù),獲得精準(zhǔn)的用量數(shù)值。選用AK4000壓力變送器作為測(cè)定壓力的儀器,TXT7000作為智能溫度儀表設(shè)備。測(cè)定進(jìn)、產(chǎn)水流量時(shí),以智能渦街流量傳感器設(shè)備作為首選,其中運(yùn)用西門子MM450變頻器設(shè)備。
2.2 系統(tǒng)管控程序設(shè)計(jì)方案
實(shí)施PLC編程設(shè)計(jì)時(shí),運(yùn)用到LAD、STL兩類不同的語(yǔ)言,從而達(dá)到縮減研發(fā)程序時(shí)間的目的?;诟咝Й@得流量與壓力數(shù)值的目的,有效控制STEP軟件之中的模塊FB42,完成管控相應(yīng)的壓力與流量的任務(wù)。利用PID控制器達(dá)到規(guī)避誤差,降低系統(tǒng)超調(diào)量的效果,使系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)功能獲得增強(qiáng)。其中的組織塊為OB2、OB36以及OB200,其中OB200屬于初始程序,而OB2則屬于子程序,涵蓋了模擬量轉(zhuǎn)換標(biāo)定和通訊處理子程序、自動(dòng)管控程序、保護(hù)處置程序以及遠(yuǎn)程手動(dòng)管控程序等構(gòu)成部分[5]。FB2則為生成報(bào)表的相應(yīng)觸發(fā)程序,而系統(tǒng)的通訊模塊則涵蓋了FB5和FB6,其中的反滲透與超濾自動(dòng)管控程序則為FB21,上位機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)則為FB26,實(shí)現(xiàn)以手動(dòng)管控方式,遠(yuǎn)程控制相關(guān)設(shè)備的效果。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)收集獲取的模擬量的數(shù)據(jù)利用FC103與FC104實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換標(biāo)定處理,并發(fā)揮FC22針對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)高出系統(tǒng)設(shè)置限值時(shí)的警報(bào)提醒作用。實(shí)施PID計(jì)算的時(shí)候,主要依靠變頻器設(shè)備對(duì)高壓泵、入水泵予以控制,并確保反滲透產(chǎn)水的質(zhì)量。
3 監(jiān)控管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
3.1 PLC與IFIX通訊功能分析
為了有效利用IFIX與PLC技術(shù),確保設(shè)計(jì)的污水處理設(shè)備控制系統(tǒng)發(fā)揮出正常的作用,采用IFIX技術(shù),使其通過(guò)以太網(wǎng)和下位機(jī)PLC完成通訊的任務(wù),其存在的高效、快速以及大量傳輸?shù)耐ㄓ崈?yōu)勢(shì)特點(diǎn),能夠進(jìn)行大量信息數(shù)據(jù)的傳輸與控制的過(guò)程當(dāng)中,依靠監(jiān)控室與可編程控制器設(shè)備的作用,達(dá)到較高的穩(wěn)定性與效率。通過(guò)向iFIX5.0之中加入MBE驅(qū)動(dòng)的方式,并科學(xué)完成相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)配置,依據(jù)TCP/IP協(xié)議的規(guī)定,借助驅(qū)動(dòng)作用,增加相應(yīng)的通訊通道Channe2
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,并向Device設(shè)備當(dāng)中增加一定的數(shù)據(jù)塊,保證PLC之中的數(shù)據(jù)塊地址與數(shù)據(jù)塊當(dāng)中的變量相同。
3.2 科學(xué)設(shè)計(jì)人機(jī)的界面
基于發(fā)揮出系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的目的,運(yùn)用上位機(jī)的時(shí)候,主要利用了IFIX5.0相關(guān)軟件完成對(duì)監(jiān)測(cè)畫面的構(gòu)建的任務(wù)?;赪indows7系統(tǒng)的運(yùn)行背景,凸顯出良好的便捷性、安全性以及實(shí)用性優(yōu)勢(shì),并發(fā)揮出Microsoft SQL Server2010的數(shù)據(jù)歸檔優(yōu)化與高效處理作用,依靠其具有的WEB功能,方便相關(guān)人員實(shí)時(shí)進(jìn)行查看[6]。
對(duì)于此系統(tǒng)而言,主要涵蓋了歷史曲線、監(jiān)控畫面、操控記錄、報(bào)警記錄、數(shù)據(jù)監(jiān)控以及報(bào)表畫面等部分。其中監(jiān)控畫面另涵蓋菜單欄與設(shè)施監(jiān)測(cè)區(qū)域兩個(gè)構(gòu)成的部分,實(shí)施切換其他附屬的監(jiān)測(cè)畫面時(shí)運(yùn)用到菜單欄功能。依靠監(jiān)控畫面的作用,完成有效監(jiān)測(cè)超濾與反滲透系統(tǒng)的設(shè)施運(yùn)行狀況的任務(wù),并采用差異性顏色劃分不同的運(yùn)行情況。利用對(duì)安全登錄界面合理設(shè)置的形式,提高操控權(quán)限,增強(qiáng)安全性。
4 結(jié)論
從此論文的闡述中可知,探究和分析基于PLC與IFIX技術(shù)下的污水處理設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)十分關(guān)鍵。本文通過(guò)概述系統(tǒng),說(shuō)明了污水處理設(shè)備控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與功能實(shí)現(xiàn):科學(xué)選擇硬件類型、系統(tǒng)管控程序設(shè)計(jì)方案。并科學(xué)設(shè)計(jì)了監(jiān)控管理系統(tǒng):PLC與IFIX通訊功能分析、科學(xué)設(shè)計(jì)人機(jī)的界面。望此次研究的內(nèi)容與結(jié)果,能夠得到相關(guān)人員的關(guān)注,并從中獲取一定的幫助,促進(jìn)我國(guó)污水防治處理事業(yè)的不斷發(fā)展。
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