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污水處理廠污水處理控制系統(tǒng)的設(shè)計

文檔作者：靳姍文檔來源：山西機電職業(yè)技術(shù)學院		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年10月22日
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信息記錄材料2 0 1 7年1 0月第1 8卷第1 0期
污水處理廠污水處理控制系統(tǒng)的設(shè)計
靳
(山西機電職業(yè)技術(shù)學院
姍
山西 長治0 4 6 0 1 1)
【摘要】污水處理是一個多變量、大滯后的過程，且廠區(qū)的信號采集點、控制點極為分散。針對這種情況，設(shè)計了
一個基于工控機、PLC、光纖環(huán)網(wǎng)、PROFIBUS-DP的自動控制系統(tǒng)，在系統(tǒng)中，選用$7-400的PLC作為現(xiàn)場控制處理器，
通過PROFIBUS—DP與光纖環(huán)網(wǎng)實現(xiàn)現(xiàn)場儀表與PLC之間以及和上位機的信息交換?？刂葡到y(tǒng)還采用了模糊PID自整定的
方法來完成對生化反應(yīng)池的控制，利用MCGS紐態(tài)軟件對現(xiàn)場儀表、設(shè)備進行監(jiān)控。
【關(guān)鍵詞】污水處理；可編程控制器；通信協(xié)議；模糊控制
【中圖分類號】x703 【文獻標識碼】A 【文章編號】1009-5624(2O17)10-0029—02
1引言
城市污水處理系統(tǒng)的優(yōu)劣關(guān)乎著城市生活基礎(chǔ)與社會
經(jīng)濟效益，將PLC與PROFIBUS—DP總線的信息控制技術(shù)應(yīng)用
在城市污水處理系統(tǒng)中，能夠?qū)崿F(xiàn)污水處理工藝的全自動監(jiān)
控與運行狀態(tài)記錄，提高污水處理系統(tǒng)的技術(shù)管理水平和
污水設(shè)施的優(yōu)化利用，達到降低污水處理成本和節(jié)約能源。
2污水處理廠自動控制系統(tǒng)方案總體設(shè)計
污水處理廠自動控制系統(tǒng)的設(shè)計原則為： “分散控制、
集中管理、數(shù)據(jù)共享”。設(shè)計的選型要能使自動控制系統(tǒng)
運行穩(wěn)定、性能可靠、操作便捷、維護簡單、易于擴展等。
根據(jù)對構(gòu)筑物的分散及整體控制的要求，結(jié)合污水處理工
藝的特點，整個自動控制系統(tǒng)共設(shè)置了1個中心控制室和
3個現(xiàn)場PLC監(jiān)控站。鑒于對污水處理自動控制系統(tǒng)可靠
性、安全性、可操作性的要求，本污水處理自動控制系統(tǒng)
的硬件組成如圖I所示。
圖l 污水處理自動控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖
污水處理自動控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)將以太環(huán)網(wǎng)與現(xiàn)場總線
相結(jié)合的多層網(wǎng)絡(luò)采用光纖進行信息傳輸，提升泵房站
PLC：下轄粗格柵間、污水提升泵房細格柵間等區(qū)域；反
應(yīng)池站PLC：下轄初沉池、生化反應(yīng)池、配電間等區(qū)域；
鼓風機房站PLC：鼓風機房、回用水房等區(qū)域。
上位機控制系統(tǒng)主要實現(xiàn)遠程監(jiān)測和管理功能，在
上位機上采用國內(nèi)自主開發(fā)的MCGS組態(tài)軟件進行上位機
監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)。在該監(jiān)控系統(tǒng)的運行過程中能實現(xiàn)為
操作人員提供實時數(shù)據(jù)信息、運行狀態(tài)顯示和故障報警
等，可修改其他應(yīng)用程序的生產(chǎn)控制參數(shù)，實現(xiàn)生產(chǎn)過
程的監(jiān)視和優(yōu)化控制。
3控制系統(tǒng)實施
3．1主要控制區(qū)過程
(1)粗、細格柵的控制
粗、細格柵的控制是來實現(xiàn)城市污水中的各類雜物
撈取。為了使格柵自動運行，設(shè)計過程中采用液位差控
制和時間控制相結(jié)合的方式，并可以實現(xiàn)現(xiàn)場手動運行。
為保證其設(shè)備的運行安全，粗、細格柵與螺旋輸送機和
上下皮帶輸送機需進行順序聯(lián)動控制。
(2)提升泵的控制
數(shù)臺啟動方式為斜坡恒流軟啟動的軟啟動器在污水
提升泵房來實現(xiàn)輸送污水。軟啟動器通過其附帶的通信
模塊IM460和PROFIBUS-DP總線網(wǎng)絡(luò)相連，進而實現(xiàn)與
提升泵房站PLC的通信完成了對數(shù)臺水泵的啟?？刂?。
軟啟動器一水泵啟動比直接啟動方式節(jié)約電能為5～
8％。
(3)反應(yīng)池的控制
copolymers on morphology and mechanica1 propert ies for
syndi0tact ic po1ystyrene ethy1ene—propy1ene copo1yme r
blends[J]．J Appl Polym Sci，2004，91(6)：3618—3626．
[8] then B，Tang T，Li X L，et a1．Morphoiogy，tensi le
strength and therma1 behavior of i SOtactiC po1ypropy1ene
syndiotactic po1ystyrene b1ends compatibilized by SEBS
copoIymers[J】．Polymer J，2004，36(3)：284—293．
作者簡介：曹琳(1993-)，女、漢族，山東省威海市，暨南大學，
碩士，研究方向：高分子功能材料。
29
田二]]
信息記錄材料2 01 7年1 0月第1 8卷第1 O期
數(shù)碼復制宣紙性能對顏色再現(xiàn)的影響
王麗珍
(內(nèi)蒙古工業(yè)大學 內(nèi)蒙古 呼和浩特0 1 0 0 8 0)
【摘要】隨著噴墨打印技術(shù)的發(fā)展，國畫藝術(shù)品的復制受到人們的關(guān)注。影響國畫藝術(shù)品復制質(zhì)量的主要因素之一
是承印材料，即宣紙。本文分別測量五種“數(shù)碼宣紙”的吸收性、不透明度、白度、緊度和定量，分析宣紙的紙張性能
對色域、密度顏色復制質(zhì)量的影響，為正確選擇宣紙、評價宣紙的數(shù)碼復制質(zhì)量提供一定的參考。
【關(guān)鍵詞】宣紙；紙張性能；顏色再現(xiàn)
【中圖分類號】TS766 【文獻標識碼】h 【文章編號】1009—5624(2017)10-0030—03
1引言 2．2實驗過程
宣紙數(shù)碼復制的質(zhì)量，是紙張和油墨通過相應(yīng)的技術(shù) 本文使用EFI ColorProof XF3．1流程分別創(chuàng)建輸出
反映出來的綜合效果 。其他條件符合要求的前提下，宣 設(shè)備 和A、B、C、D、E五種宣紙的．i CC特性化文件，
紙的紙張性能決定復制質(zhì)量的好壞。本文選擇五種不同的 完成宣紙和打印機的線性化。按照創(chuàng)建的色彩管理流程，
市售“數(shù)碼宣紙”，通過噴墨復制的方式，研究宣紙基本 在五種宣紙A、B、C、D、E上分別輸出IT8．7／3標準色耙圖，
性能對數(shù)碼復制色域、密度的影響，提高國畫藝術(shù)品的復 評價宣紙數(shù)碼復制的色彩再現(xiàn)-” 。
制質(zhì)量。 3實驗結(jié)果分析
2實驗 3．1宣紙的基本性能實驗
2．1實驗儀器和材料 紙張的基本性能包括力學性能、化學性能、物理性能
實驗材料：宣紙A、B、c、D、E五種，EpSOn世紀虹 和光學性能。紙張的化學性能、力學性能與宣紙的耐久性、
彩K3顏料墨水 抗蟲性、變形性緊密相關(guān)，對宣紙復制質(zhì)量影響較小 。
實驗儀器：Epson Stylus Pro 7800數(shù)字噴墨印刷機， 紙張的光澤度和平滑度也是影響圖像顏色和階調(diào)層次的主
紙張可勃吸收器FQ—CBD125，紙張白度測定儀YQ—z一48A， 要指標，但由于宣紙質(zhì)地綿軟、表面平滑度差、光澤度不
紙張定量測定儀D—DLY50，紙張厚度測定計ZHD～4型， 高，因此本文測量的宣紙性能分別是吸收性、不透明度、
X-rite530密度計，Gretag SpetroScan分光光度儀 白度、緊度和定量。測量數(shù)據(jù)如表1所示。
化學需氧量(COD)與生化需氧量(Boo)是重要的污水
排水指標，只有達到合格標準后方可排放。而當下轄鼓風
機房的供氣管道(空氣)風量和出口壓力恒定時，污水反
應(yīng)池的溶解氧濃度控制就通過調(diào)節(jié)設(shè)置在供氣管道上的空
氣調(diào)節(jié)閥開度來實現(xiàn)的。但由于污水溶解曝氣過程工藝有
著極其復雜、無間斷生產(chǎn)、擾動多、數(shù)據(jù)大滯后等控制特
點，故針對此控制應(yīng)設(shè)計為PID模糊控制。
3．2數(shù)據(jù)通訊
在論文涉及控制系統(tǒng)的過程監(jiān)控層Ethem et網(wǎng)負責
PLC與上位計算機組的通信，而IPc和光纖環(huán)網(wǎng)的通信采
用環(huán)路交換機SCALANCE X204IRT進行連接交換數(shù)據(jù)；總
線型網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的PROFIBUS-DP負責現(xiàn)場控制層與過
程監(jiān)控層的通信和負責主站PLC與從站(智能軟啟動器、
變頻器、分布式I／O)間的通信。
4控制算法
文章上述寫到污水排水水質(zhì)的好壞與反應(yīng)池的溶解氧
濃度控制直接相關(guān)，且全污水處理廠能耗的一半以上均被
污水反應(yīng)池供氧過程所消耗，所以做好溶解氧的控制具有
節(jié)能環(huán)保的意義。將P I D模糊控制應(yīng)用到污水反應(yīng)池的溶
解氧濃度控制系統(tǒng)中，可實現(xiàn)最優(yōu)化控制與節(jié)約能源。
本設(shè)計的PID模糊控制系統(tǒng)采用模糊自整定PID參數(shù)
控制器，其結(jié)構(gòu)為模糊控制和PID控制兩部分組成，其中
模糊控制是按照一定系統(tǒng)預設(shè)控制原則對P I D參數(shù)進行自
30
動整定；PID控制是實現(xiàn)對系統(tǒng)自控制。根據(jù)調(diào)整經(jīng)驗
和污水生產(chǎn)技術(shù)知識總結(jié)成為IF(條件)與THEN(結(jié)果)
形式的模糊規(guī)則，并把其模糊規(guī)則和初始的PID控制參
數(shù)輸入存儲在PLC存儲器中；再根據(jù)控制系統(tǒng)的響應(yīng)情
況和生產(chǎn)過程狀態(tài)，計算出采樣時刻的偏差E及偏差的
變化率Ec再輸入PID控制器中，運用模糊推理和模糊
規(guī)則進行數(shù)據(jù)運算，根據(jù)數(shù)據(jù)誤差和誤差變化率實時在
線整定PID控制器的3個修正參數(shù)A k。、△k 和A k ，
得到該時刻的k 、k 和k ，實現(xiàn)對模糊自整定PID參數(shù)的
最佳調(diào)整。
5結(jié)論
在深入地了解了污水處理的過程之后，針對設(shè)計要求
完成了污水處理廠污水處理控制系統(tǒng)的整體設(shè)計，并進行了
上位機、下位機、現(xiàn)場設(shè)備及通信網(wǎng)絡(luò)的硬件選型，根據(jù)控
制要求進行了主要的軟件流程設(shè)計，針對污水處理的多變量、
大滯后性等特性，進行了主要的控制算法設(shè)計。最后基于
MCGS組態(tài)軟件進行了上位機主要監(jiān)控界面的設(shè)計。
【參考文獻】
[1】劉昌鶴．PLC自動控制系統(tǒng)在污水處理中的應(yīng)用 [J]． 科技
信息，2011(27)：174．
[2]何志剛．基于現(xiàn)場總線的污水處理自動控制系統(tǒng)的研究[D】．
南京：江蘇大學，2005．

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