【正文】 ，對(duì)于反滲透過程我們采用的是入水電導(dǎo)率 CMS230，應(yīng)用于海水、苦咸水及多種的高離子濃度電解質(zhì)溶液電導(dǎo)率值的在線測(cè)量；具有測(cè)量范圍寬、維護(hù)量小等優(yōu)點(diǎn)；儀表的常數(shù)校驗(yàn)可通過外部自由設(shè) 定調(diào)節(jié)；采用獨(dú)特的信號(hào)采集處理技術(shù)、專用厚膜集成電路，使測(cè)量準(zhǔn)確、運(yùn)行穩(wěn)定；數(shù)據(jù)線性化、自動(dòng)溫度補(bǔ)償；不受線纜長度改變的影響，免維護(hù)。 2 103（ FS） /24h。 這里要說明的是所有的檢測(cè)裝置以及傳感器的信號(hào)的傳輸都是通過 Profibus 網(wǎng)絡(luò)傳送到 PLC 中，使 PLC 能夠采集到轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)。處理過程要求對(duì)污水的進(jìn)水流量、進(jìn)水濁度、調(diào)節(jié)池液位、出水 PH 值等多個(gè)模擬量進(jìn)行采集、顯示、存儲(chǔ)、打印，另外還要對(duì)格柵機(jī)、反應(yīng)池、沉淀池開關(guān)量進(jìn)行檢測(cè)和控制。所以控制系統(tǒng)的規(guī)模也較大，是一個(gè)多變量、多參數(shù)、多回路、大滯后，非線性的復(fù)雜系統(tǒng)。需要研究污水控制對(duì)象的特性，選擇合適的控制參數(shù)，保證預(yù)期的控制質(zhì)量。 (4) 污水處理廠的工作環(huán)境惡劣，干擾頻繁，將會(huì)影響控制系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，必須分析干擾來源，研究對(duì)于不同干擾源的行之有效的抑制或消除措施。 第 4 章 污水處理層次化控制設(shè)計(jì) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的組 成 自動(dòng)控制系統(tǒng)以 PLC 構(gòu)成子站，通過 MB+光纖環(huán)形冗余網(wǎng)絡(luò)，將 PLC 與中繼器、網(wǎng)橋、集 線器、服務(wù)器、操作站相連，構(gòu)成一個(gè)以太局域網(wǎng)。 硬件配置 自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要硬件配置： (1) 采用 MB+環(huán)形冗余網(wǎng)絡(luò)作為控制主網(wǎng)絡(luò) ； 采用具有在 線檢測(cè)、故障自愈和通信自恢復(fù)功能的光端機(jī)構(gòu)成光纖環(huán)網(wǎng)； (2) 管理層采用 10 Mbps /100 Mbps 工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)，通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)服務(wù)器與控制網(wǎng)相連； (4) 選擇具有智能 I/O 通信功能的 PLC 作為現(xiàn)場(chǎng)控制器； (5) 各種工藝儀表和傳感器； (6) UPS 不間斷電源、操作站計(jì)算機(jī)和打印機(jī)。 污水處理控制系統(tǒng)的組成 據(jù)有關(guān)資料，污水處理自動(dòng)控制大致 有 3 種情況 : 第一種情況是全自動(dòng)控制，采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)與多層次的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)污水處理的全程生產(chǎn)工序進(jìn)行無人值守全自動(dòng)控制。作為上位機(jī)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)采用TCP/IP 協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，掛在以太網(wǎng)上，實(shí)現(xiàn)信息的集成管理和遠(yuǎn)程控制。 第二種情況是半自動(dòng)控制 :通過數(shù)據(jù)采集器等手段采集局部過程量送入控制室，一般在控制室設(shè)有工藝模擬顯示 屏或上位機(jī)，在模擬屏或上位機(jī)上顯示液位、壓力、 PH 值等過程參數(shù)、和電視、閥門運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)生產(chǎn)過程運(yùn)行監(jiān)控，上位機(jī)操作人員可以在模擬屏或操作臺(tái)上操控部分設(shè)備的啟停，而某些設(shè)備控制就需要聯(lián)系現(xiàn)場(chǎng)操作人員，由現(xiàn)場(chǎng)操作人員控制，生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)需要人工記錄。 第三種情況是采用手動(dòng)操作 :采用常規(guī)分散儀表對(duì)污水處理過程中的液位、PH 值、壓力、沉淀飽和度、等離子交換程度等性能指標(biāo)進(jìn)行離線或在線采集，根據(jù)數(shù)據(jù)得出控制要求，操作員在現(xiàn)場(chǎng)控制主要設(shè) 備，如閥門的開閉，電機(jī)的啟停等。污水處理行業(yè)亦不例外，需要采用計(jì)算機(jī)信息、通信、自動(dòng)控制等高科技技術(shù)，結(jié)合污水處理行業(yè)各種處理工藝，提升改造傳統(tǒng)污水處理廠的生產(chǎn)、管理等工作；其次，計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、通信技術(shù)、自動(dòng)控 制技術(shù)、各種傳感器、智能儀器儀表的飛速發(fā)展，也為污水處理行業(yè)生產(chǎn)、管理自動(dòng)化、信息化提供了強(qiáng)有力的技術(shù)和產(chǎn)品支持。 圖 污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)層次圖 控制層 控制層是污水處理控制的最低層，是污水處理各生產(chǎn)單元實(shí)際控制 (執(zhí)行 )部分，由若干 PLC 控制站組成，負(fù)責(zé)對(duì)處理設(shè)備及相關(guān)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行控制、監(jiān)測(cè)，采集信號(hào)，控制生產(chǎn)設(shè)備。 現(xiàn)場(chǎng)控制一般可采用三種模式，一是就地手動(dòng)方式 :現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng) /自動(dòng)選擇開關(guān)切換到手動(dòng)，各單體構(gòu)筑物的設(shè)備都由就地控制箱上的控制按鈕來直接控制其開、停。這種方式一般只在調(diào)試和維修用；二是 PLC 遠(yuǎn)程手動(dòng)控制方式 :現(xiàn)場(chǎng)“手動(dòng) /自動(dòng)”選 擇開關(guān)切換到自動(dòng) (遙控 )，在這種模式下，操作人員用計(jì)算機(jī)鍵盤或鼠標(biāo)器，通過 PLC 對(duì)設(shè)備進(jìn)行開、?？刂啤?shí)際上，它僅是就地控制按鈕的延伸或轉(zhuǎn)移，一般也只用于調(diào)試或維修；三是全自動(dòng)控制方式 :各類設(shè)備的開、停，各種工況的切換，都由可編程控制器按照預(yù)先編制的程序自動(dòng)生成，不需要操作人員干預(yù)。 控制層的關(guān)鍵在于可編 程控制器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)， PLC 設(shè)計(jì)要遵循以下基本原則 : (1) 最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求。 (2) 在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便。 (4) 考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇 PLC 容量時(shí)，應(yīng)該留有裕量。 (2) 根據(jù)控制的要求確定所需要的用戶輸入 /輸出設(shè)備，來確定 PLC 的 I/O點(diǎn)數(shù)。在估算出 I/O 點(diǎn)數(shù)后，選擇的 PLC 要保留 10%15%的余量。對(duì)于開關(guān)量為主、模擬量少的項(xiàng)目，可以選用代 A/D，D/A 轉(zhuǎn)換、加減運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送的低檔機(jī)。 PLC 的配置與選擇還要考慮到內(nèi)存大小，內(nèi)存的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式是，總的存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù) =((開關(guān)量輸入點(diǎn)數(shù) +開關(guān)量輸出點(diǎn)數(shù) )*10+模擬量點(diǎn)數(shù) *150)*。系統(tǒng)響應(yīng) 時(shí)間是指輸入信號(hào)產(chǎn)生時(shí)刻與由此使輸出信號(hào)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)刻的時(shí)間間隔。 (4) 分配 PLC 的 I/O 點(diǎn)，設(shè)計(jì) I/O 連接圖，進(jìn)一步說明各信息流之間額度關(guān)系，具體安排輸入、輸出的配置，并對(duì)輸入、輸出地址進(jìn)行地址分配。對(duì)指定輸入點(diǎn)進(jìn)行地址分配時(shí)應(yīng)該注意：把所有的按鈕、開關(guān)分別集中配置，同類型的輸入點(diǎn)可以分在同一組內(nèi)；按照每一種類型的設(shè)備好按順序定義輸入點(diǎn)地址號(hào)；如果輸 入點(diǎn)有多余，可將每一個(gè)輸入模塊的輸入點(diǎn)都分配給一臺(tái)設(shè)備或儀器；盡可能將高噪音的輸入信號(hào)的模塊插在遠(yuǎn)離 CPU 的插槽內(nèi)，因?yàn)榇祟愝斎胄盘?hào)的地址號(hào)較大。 (5) 進(jìn)行 PLC 的程序設(shè)計(jì)，同時(shí)進(jìn)行控制柜的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工。 PLC 程序的設(shè)計(jì)基本可以分以下幾個(gè)步驟，首先需要繪制系統(tǒng)控制流程圖，以表明控制動(dòng)作的順序以及條件，其次是要設(shè)計(jì)梯形圖，然后根據(jù)梯形圖編制程序清單，這個(gè)是程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，第三步是用編程器將程序輸入到 PLC的用戶存儲(chǔ)器中，對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試和修改，直到滿足要求，最后是在控制柜及現(xiàn)場(chǎng)施工完成后，進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試，直到滿足設(shè)計(jì)要求?？删幊炭刂破鞯妮o助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、狀態(tài)器數(shù)量相當(dāng)大，而且這些器件的觸點(diǎn)為無限多，使得程序設(shè)計(jì)簡單化。每一次掃描所用的時(shí)間成為掃描周期或工作周期。 PLC 就是這樣周而復(fù)始的重復(fù)上述循環(huán)掃描的，所以只要程序的容量 和掃描時(shí)間允許，程序的復(fù)雜程度不會(huì)影響程序的可靠性。在確定控制方式和進(jìn)行 I/O 分配之前，必須進(jìn)行外圍電路的設(shè)計(jì)，在確定存儲(chǔ)器容量和選擇 I/O 模塊之前必須進(jìn)行選擇外部設(shè)備工作，在選擇 I/O 模塊之后和進(jìn)行控制回路設(shè)計(jì)之前，必須進(jìn)行控制柜設(shè)計(jì)。使用用戶程序?qū)ν獠窟B線作掃描通電檢查，查找接線故障。 污水處理系統(tǒng)的 PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖如圖 所示。產(chǎn)水 PH 值、產(chǎn)水流量、中和池 PH 等模擬信號(hào)，都通過 PLC（下位機(jī) )加以采集，在各級(jí)控制管理層的計(jì)算機(jī) (上位機(jī) )上顯示?？刂菩盘?hào)由 PLC 輸出后 420mA 電流形式送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。 表 數(shù)字輸入信號(hào) 序號(hào) 信號(hào)名稱 數(shù)量 1 調(diào)節(jié)池高液位 1 2 中和池 A、 B 高中低液位 6 3 純水池高、低液位 2 4 反滲透高、低壓保護(hù) 2 5 3套離子交換設(shè)備運(yùn)行或再生狀態(tài) 6 6 中和藥箱、再生藥箱低液位 2 表 數(shù)字輸出信號(hào) 序號(hào) 信號(hào)名稱 數(shù)量 1 中和池 A、 B同時(shí)高液位報(bào)警 1 2 中和池 A、 B進(jìn)水閥 2 3 調(diào)節(jié)泵 1 4 中和池 A、 B出水閥 2 5 循環(huán)泵 1 6 PH測(cè)控啟動(dòng)（可與循環(huán)泵共繼 電器輸出） 1 7 PH7報(bào)警 1 8 加藥計(jì)量泵 1 9 循環(huán)進(jìn)出水閥 2 10 超濾增壓泵 1 11 超濾產(chǎn)水閥 1 12 后排濃電動(dòng)閥 1 13 反洗泵 1 14 前排濃電動(dòng)閥 1 15 反滲透排濃閥 1 16 反滲透高壓泵 1 17 中和藥箱、再生藥箱低液位報(bào)警 2 表 模擬量輸入 序號(hào) 信號(hào)名稱 數(shù)量 1 中和池 PH 1 2 產(chǎn)水流量 1 3 產(chǎn)水 PH值 1 4 產(chǎn)水電導(dǎo)率 1 5 反滲透一、二段進(jìn)水、產(chǎn)水電導(dǎo)率 3 6 反滲透出水 PH 1 監(jiān)控層 污水處理是個(gè)大系統(tǒng)，由多個(gè)處理環(huán)節(jié)構(gòu)成，每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)完成不同的工作，有不同的控制要求，以上海石化股份公司環(huán)保中心下屬污水處理廠為例，分為四期污水處理、污泥干化、氧化溝、廠外調(diào)節(jié)池、污水一段、污泥脫水等六個(gè)生產(chǎn)單元，根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求分別由數(shù)量不等的 PLC 組成自動(dòng)控制系統(tǒng)，并由生產(chǎn)單元的中控室統(tǒng)一管理。監(jiān)控層通過工業(yè)組態(tài)軟件實(shí)時(shí)監(jiān)控 PLC 子站，間接實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝單元的生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的控制。監(jiān)控層設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于組態(tài)軟件的使用、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的 采集以及不同控制設(shè)備的集成 (OPC 應(yīng)用 )。它是伴隨著集散型控制系統(tǒng) (Distributed Control System,簡稱 DCS)的出現(xiàn)而引入工業(yè)控制系統(tǒng)的。目前在市場(chǎng)上占主導(dǎo)地位的組態(tài)軟件包括美國 Wonderware 公司的InTouch、美國 Intellution 公司的 IFIX、澳大利亞 CIT 公司的 CITECH、德國西門子公司的 WINCC、美國 公司的 AIMAX。工業(yè)組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)工藝流程的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，將工藝流程以圖形畫面的形式直觀的顯示出來，記錄在線檢測(cè)的參數(shù)，記錄設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和過程，分析 參數(shù)的變化趨勢(shì)，及時(shí)發(fā)布和預(yù)報(bào)運(yùn)行情況，實(shí)施診斷和報(bào)警，是污水處理自動(dòng)控制中的最要一環(huán)。工控組態(tài)軟可將工藝流程以直觀的畫面顯示出來，可以對(duì)過程數(shù)據(jù)庫、圖形及其它應(yīng)用程序進(jìn)行在線修改、增加，而不影響正常生產(chǎn)過程，記 錄設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和過程，分析參數(shù)的變化趨勢(shì)，及時(shí)發(fā)布和預(yù)報(bào)運(yùn)行情況，實(shí)施診斷和報(bào)警。添加或更改數(shù)據(jù)點(diǎn)時(shí)只需在行更改，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)地更新整個(gè)系統(tǒng)。在系統(tǒng)添加客戶和服務(wù)器簡單明了、無需更改系統(tǒng)中其他節(jié)點(diǎn)的設(shè)置。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)查詢網(wǎng)絡(luò)上的離線節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序會(huì)通知請(qǐng)求數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)，以便它能正確地標(biāo)識(shí)處理丟失的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。監(jiān)控節(jié)點(diǎn)可以顯示許多不同的 SCADA 服務(wù)器上的畫面，數(shù)據(jù)鏈接不需要額外的組態(tài)工作，也不需要本地?cái)?shù)據(jù)庫的拷貝。此外，在主服務(wù) 器和備用服務(wù)器同時(shí)啟動(dòng)、運(yùn)行時(shí)，組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)報(bào)警同步，避免對(duì)同一報(bào)警的重復(fù)響應(yīng)。 在圖形畫面生成方面，構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)各過程圖形的畫面被劃分成幾類簡單的對(duì)象：線、填充形狀和文本。對(duì)象的基本屬性包括：線的顏色、填充顏色、高度、寬度、取向、位置移動(dòng)等。靜態(tài)屬性在系統(tǒng)投入運(yùn)行后保持不變，與原來組態(tài)時(shí)一致。這種對(duì)象的動(dòng)態(tài)屬性隨表達(dá)式值的變化而實(shí)時(shí)改變。 在圖形界面上還具備報(bào)警通知及確認(rèn)、報(bào)表組態(tài)及打印、歷史數(shù)據(jù)查詢與顯示等功能，各種報(bào)警、報(bào)表、趨勢(shì)都是動(dòng)畫連接的對(duì)象，其數(shù)據(jù)源都可以通過組態(tài)來指定，這樣每個(gè)畫面的內(nèi)容就可以根據(jù)實(shí)際情況由工程技術(shù)人員靈活設(shè)計(jì)，每幅畫面中的對(duì)象數(shù)量均不受限制。用腳本語言編寫的程序段可由事件驅(qū)動(dòng)或周期性地執(zhí)行，是與對(duì)象密切相關(guān)的，例如，當(dāng)按下某個(gè)按鈕時(shí)可指定執(zhí)行一段腳本語言程序，完成特定的控制功能，也可以指定當(dāng)某一變量的值變化到關(guān)鍵值以下時(shí)，馬上起動(dòng)一段腳本語言程序完成特定的控制功能?？刂乒δ芙M件具有硬 PLC 在功能、可靠性、速度、故障查找等方面的特點(diǎn)，利用軟件技術(shù)可將標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè) PC 轉(zhuǎn)換成全功能的PLC 過程控制器。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是工控組態(tài)軟件的核心，一個(gè)控制系統(tǒng)要完成的基本功能有三點(diǎn)，數(shù)據(jù)采集、執(zhí)行特定的算法模塊、將執(zhí)行的結(jié)果通過輸出接口送到計(jì)算機(jī)外部以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，達(dá)到控制的目的，都是借助于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫完成的。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫可以存儲(chǔ) 每個(gè)工藝點(diǎn)的多年數(shù)據(jù)，用戶既可瀏覽當(dāng)前的生產(chǎn)情況，也可回顧過去的生產(chǎn)情況，可以說，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)來說就如同飛機(jī)上的“黑匣子”。 OPC 的應(yīng)用 一個(gè)污水處理廠由于工藝要求以及建