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焦化廢水處理-污水處理監測系統設計
日期:2015-08-17 16:03:26 來源:http://www.fhsjro.tw/

焦化廢水處理-污水處理監測系統設計

發布者:水處理過濾器 來源:焦化廢水處理 文章出處:www.fhsjro.tw 


隨著經濟建設的快速發展與人口的急劇增長,我國對環境問題越來越重視,污染控制指標日益嚴格。與此同時,計算機技術迅速發展使得人們對于污水處理過程控制技術的發展也越來越關注。由于煉油廠生產的特殊性,污水的PH值需要格外關注。在污水處理過程中,如果pH 值達不到要求,會給環境帶來巨大的污染。 目前,污水處理仍處在傳統的人工操作和儀表調節,工人必須定時對現場的pH值進行取樣檢測和閥門操作,此人工處理存在著控制誤差大、不具備實時性的缺點,而且近年來隨著煉油廠生產發展,進口原油的加工量逐漸增大,其中大部分是高硫質油,這給工人的現場操作帶來極大危險性,為了改善工人的工作環境,減輕工人的勞動強度,有效控制pH值, 建立高度自動化的污水處理系統是有效的解決途徑。為確保污水處理工藝和設備能夠長期安全可靠地運行, 我們采用的控制系統基于TI公司的32位定點DSP TMS320C2812,由下位機和上位機兩部分組成,實現了現場控制和遠程監控的結合。該系統集過程控制和科學管理于一體, 具有可靠性高、控制性能優越、管理功能完善等優點, 對指導工藝及設備的正常運行, 提高自動化控制和管理水平發揮了重要作用。1 污水處理控制系統構成1.1 系統總體硬件結構 污水處理監控系統是針對污水處理現場設計的。需要滿足的功能是實現污水處理過程中的自動加酸或堿。比如說在現場pH值高于一定值時系統要能實現自動加酸,而低于一定值時要實現自動加堿。本系統主要由上位機和下位機兩部分組成。下位機實現現場水質數據采集以及控制現場各個泵的動作,上位機主要實現遠程監控。上位機和下位機之間的通信方式采用RS-485實現。下位機主要由輸入信號調理部分、DSP控制部分、輸出信號調理部分、本地面板顯示部分組成。首先將現場的傳感器采集信號諸如pH值傳感器信號、ORP(氧化還原電位)傳感器信號、TEMP(溫度)傳感器信號、COND(環境)傳感器信號等進行調理,使這些傳感器的輸出信號統一調理成0.6— 3 V的電壓信號,控制器采用TI公司的32位定點TMS320C2812。 TMS320C2812型DSP是TI公司C2000系列電機控制專用電路的高端產品,是定點32位數字信號處理器,指令周期可達150 MHz.內含128位Flash和兩個通用事件管理器,可用于捕獲位置脈沖和編碼脈沖,產生脈寬調制輸出信號:還有16通道12位高精度AD轉換模塊,并可拓展外部存儲器。該DSP芯片帶有的16路12位的AD輸入,足夠滿足現場精度要求,所以本系統不需要另外加A/D轉換芯片。我們把調理的0.6~3 V的電壓信號直接接人TMS320C2812的A/D口。根據這些電壓信號的大小就能知道現在水的各種實時參數值。比如pH值,當pH為7時,轉換的輸入信號為1.8 V,當pH為14時.轉換的輸入信號為0.6 V,當pH為0時,轉換的輸入信號為3 V,然后系統希望的pH值通過上位機設定發送給DSP。DSP把系統希望的值作為設定值,而把剛才pH通道A/D輸入的值作為反饋值,采用位置增量PID算法,設定值和反饋值的差作為偏差來實現加酸加堿量的計算。DSP再把這個計算結果值送給D/A。 本系統中D/A我們采用MAX5250B和DSP產生的PWM信號調理實現。由于TMS320C2812具有兩個事件管理器,可以用來產生六路獨立的PWM波信號,直接利用TMS320C2812的時間管理器產生六路獨立的PWM信號濾波后作為系統需要的D/A輸出。另外4路輸出信號采用一塊MAX5250B的D/A芯片來實現。 然后再把D/A的輸出電壓信號進行調理和電壓轉電流變成4~20 mA的電流信號來控制現場加酸加堿泵的動作。其它信號的控制思路和pH控制完全一樣。同時在控制現場還有一個顯示面板,該顯示面板由顯示和鍵盤輸入兩部分組成。顯示主要顯示當前水質的一些重要參數,比如pH值、ORP值、TEMP值、COND值等。鍵盤輸入主要完成一些傳感器的標定作用。顯示板和控制器之間采用RS-485通信方式實現。用一臺工控機作為上位機實現遠程監控作用,上位機和下位機之間的通信方式也采用RS-485。上位機主要顯示當前水質的參數和各泵的工作狀態,并將水質參數的歷史數據保存入數據庫,可在需要的時候進行查詢。同時還實現一些設定操作,手動控制等功能。當上位機設置為手動操作時,DSP和執行機構的連接斷開,現場各泵的操作可以由人來手動控制,這樣可以實現檢修工作。系統整個硬件框圖如圖1所示。 pH值的在線監測與控制系統原理框圖如上圖。其中pH傳感器測量反應溶液中的pH值,經采樣進入DSP 控制器進行算法控制,驅動泵的閥門開度來控制中和劑的加入量。此外,DSP控制器擴展了相應的輔助功能模塊,完善pH 值的監測和控制系統。數據存儲模塊可以在突然掉電的情況下實現pH重要參數的保存和恢復;液晶顯示和鍵盤輸入相結合,構成了友好的人機交互界面,操作簡單、靈活、方便;控制器與工控機進行通訊,實現pH 中和過程的全自動監測和控制;加入打印機模塊,打印中和過程中的pH 值的變化曲線,便于數據分析。1.2系統總體軟件結構 軟件設計質量的好壞直接關系到系統的控制質量和人員設備的安全, 所以開發一套功能完善、可靠性高的軟件尤顯重要。根據系統的實際情況和PH值控制的特殊要求,編制了相應的軟件,主程序流程圖如圖2所示。 2 結論 本文根據煉油行業生產過程中污水處理的工藝特點,結合高速數字信號處理器(DSP)使此監控系統具有良好的動態、穩態性能,較好的自適應性、魯棒性及抗干擾能力,可滿足污水處理過程的pH值的控制的需要。采用后可提高控制精度、抗干擾能力,降低操作人員工作強度,使原料消耗量下降,改善工作條件、節能降耗。

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