水電站污水處理電氣控制系統(tǒng)設(shè)計

許朝穩(wěn)

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

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

該種高線拌和的污水處理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)整個凈水過程的自動化。具體的來說，該套系統(tǒng)可以根據(jù)需要自動個添加凈水劑，能夠定時排污，能夠自動維持水量的平衡。此外該系統(tǒng)還有以下幾點明顯的優(yōu)勢，首先，它能夠節(jié)約凈水劑的用量；其次，能夠降低整個清污過程的人工需求；再者，還能夠減少因排污不及時而導(dǎo)致的設(shè)備維護費用，降低生產(chǎn)的成本；最后，因為整個系統(tǒng)是自動排污的能夠在極大的程度上降低人員的勞動時間和勞動強度，能夠有效的提高整個工作的效率。

1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

文章前面提到的污水處理系統(tǒng)是一個小型化的工業(yè)控制系統(tǒng)。但是為了整個安全、可靠、高效率的運行，設(shè)計人員將整個工作系統(tǒng)分為了六個小型化的模塊。而這樣做的優(yōu)點也十分的明顯，在運行過程中一旦某個模塊發(fā)生故障，工作人員就可以用全新的模塊對其進行替代，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個子模塊分別為上位機控制模塊、PLC控制模塊、凈水劑添加模塊、污水泵啟動與停止控制模塊、污水渾濁度采集模塊、設(shè)備運行狀態(tài)采集模塊。

2、污水處理系統(tǒng)各模塊功能設(shè)計

（1）高線拌和污水處理系統(tǒng)的監(jiān)視控制模塊

此個子模塊是基于MCGS5.1的基礎(chǔ)之上開發(fā)出來的污水處理過程中的上位機控制部分。此部分的功能是對整個的污水處理過程進行有效的監(jiān)控，實時的對除了污水的各個環(huán)節(jié)進行監(jiān)視和控制。其中通常包含有模塊間的動態(tài)關(guān)系處理、設(shè)備運行狀態(tài)的檢驗等等環(huán)節(jié)。而這也是目前工業(yè)系統(tǒng)的發(fā)展形勢。

（2）污水處理過程中的PLC控制模塊

此模塊的實現(xiàn)方法與上一模塊的實現(xiàn)方法基本一致，也是在開發(fā)的過程中利用到了一種名為V4.0 STEP7 Micro WIN SP4 的編寫程序的軟件。它根據(jù)外部傳入各種數(shù)字信號實時的掌握系統(tǒng)的運行狀態(tài)，能夠在系統(tǒng)發(fā)生故障和不正常運行時提供實時并且準(zhǔn)確的控制。此外，本模塊還能夠儲存一段時間內(nèi)的系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)，為故障分析等過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名為ZDGD-1000的實時污水渾濁度采集儀器。而這兩臺設(shè)備的位置安放也十分的有講究。其中一臺位于污水進水口的水泵端，而另一臺位于污水處理的池的出水口。在正常工作的情況下，兩臺儀器會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的掌握污水處理過程的實時動態(tài)，從而實現(xiàn)與其它的模塊相互協(xié)調(diào)使整個過程實現(xiàn)無人控制，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

此模塊在整個系統(tǒng)中的任務(wù)是實時的接受PLC的控制，準(zhǔn)確的進行凈凈水劑的添加，從而實現(xiàn)凈水劑添加的自動化和準(zhǔn)確化。此外，由于整個系統(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電氣系統(tǒng)的不正常運行狀態(tài)和故障運行狀態(tài)的保護能力，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

此模塊在開發(fā)的過程中利用了場內(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)上對其進行了充分的升級和改造。除了部分的保留了原來的各種電氣系統(tǒng)保護功能外，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。而這個功能的添加可以使原來獨立于整個系統(tǒng)的抽水環(huán)節(jié)融入到了中央控制單元PLC的控制過程中。從而可以利用PLC 實現(xiàn)對水泵抽水環(huán)節(jié)的而自動控制。

（6）設(shè)備運行狀態(tài)采集模塊。

本模塊在整個污水處理系統(tǒng)中的功能是通過系統(tǒng)內(nèi)各類傳感器采集的數(shù)據(jù)，綜合的將這類信號傳送至PLC進行處理，對系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行實時的監(jiān)測。以此來確保系統(tǒng)各個模塊的安全、高效、可靠、有序進行。并能夠在第一時間內(nèi)將系統(tǒng)的故障運行狀態(tài)顯示出來。

3、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計中的主要計算過程

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方面。首先是對一次污水渾濁度信息的處理和計算；其次則是對整個污水處理系統(tǒng)工作狀態(tài)的計算，在諸多的運行狀態(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算。

上文中提到，該污水處理系統(tǒng)采用的原水渾濁度測量儀器使用的電信號，而不是我們常見的數(shù)字信號。并且該儀器對電信號的改變相當(dāng)?shù)拿舾?，能夠反?到20毫安的電流量變化。在工作的過程中，該儀器產(chǎn)生的電信號在傳遞到PLC控制單元時會被一個數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。在這個信息傳遞的過程中為了使信號的傳遞不會受到其它信號的干擾，該系統(tǒng)在信號的采樣過程中做了額外的優(yōu)化，使采樣的頻率更高，從而保障了整個信息采集過程的可靠性。而為了使工作人員能夠有更好的人機體驗，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的現(xiàn)實出來。

3.2 啟發(fā)式算法。

在此污水處理系統(tǒng)中，設(shè)備在運行的過程中涉及到的運行狀態(tài)具有瞬時性。在不同的時間節(jié)點系統(tǒng)的運行狀態(tài)就會發(fā)生改變，如果我們?yōu)榱耸瓜到y(tǒng)可靠的運行則必須要對每種運行狀態(tài)都制定有針對性的對策。但我們能夠十分容易的發(fā)現(xiàn)，這是不科學(xué)的，同時也行不通。正是因為如此，我們可以將導(dǎo)致同一種結(jié)果的運行方式合并為一種運行方式，以此來降低方案制定的難度。同時能使制定的處理方案具有較強的通用性。

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