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嵌入式*新聞"基于嵌入式控制器的電站廢水處理的控制系統(tǒng)"(轉(zhuǎn)載)

日期:2021-07-10 17:27:50     瀏覽:474    來源:牛耳教育
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隨著全民環(huán)保意識的加強,電站水處理系統(tǒng)廢水外排必須達(dá)標(biāo)排放。廢水處理采用計算機控制,控制系統(tǒng)采用上下位機結(jié)構(gòu),硬件采用工控機和泓格I-8811嵌入式控制器,軟件采用通用組態(tài)軟件iFIX。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理,簡單可靠,維修方便,現(xiàn)場設(shè)備可實現(xiàn)三地控制。加堿程序采用模擬人工加堿方式,方法可行。

        鍋爐作為熱電站的主要設(shè)備,要求安全長周期運行,其中結(jié)垢是影響壽命的主要因素,對水的要求比較高。鍋爐用水是將水在一定的溫度和壓力下加熱產(chǎn)生蒸汽,用蒸汽作為傳熱和動力的介質(zhì),對于低壓和中壓鍋爐,這種鍋爐對水質(zhì)要求稍低;而高壓鍋爐對水質(zhì)要求非常高。凡能導(dǎo)致鍋爐、給水系統(tǒng)及其它熱力設(shè)備腐蝕、結(jié)垢及引起汽水共騰現(xiàn)象,使離子交換樹脂中毒的雜質(zhì)如溶解氧、可溶性二氧化硅、鐵以及余氯等都應(yīng)大部分或全部出去。在鍋爐水處理中,鍋爐補充水的離子交換水處理是最基本和最重要的水處理方法,我單位三個電站均采用這種方法。離子交換樹脂失效后必須加堿或加酸進(jìn)行還原,因此產(chǎn)生大量的酸堿廢水,直接外排不但影響環(huán)境,而且受到環(huán)保*的監(jiān)視,造成不必要的損失,直接影響經(jīng)濟(jì)效益。

        一、酸堿廢水處理方法

        廢水排放的*標(biāo)準(zhǔn)為PH值在6.0~8.5之間,因而廢水處理的基本方法:酸性水堿,堿性水加酸,即廢水中和處理,使廢水的PH值達(dá)到6.0~8.5之間,進(jìn)行合格排放。理想的情況是采用在線處理方法,即一邊排放,一邊根據(jù)檢測的PH值加酸或加堿,達(dá)到中性水的標(biāo)準(zhǔn),是我們科技人員追求的目標(biāo),但由于受到來水水質(zhì)以及PH值檢測滯后等因素的影響,目前國內(nèi)還沒有成功應(yīng)用的案例。我單位二電站廢水處理改造前的方法基本上是按這種原理,并且采用了PLC可編程控制器,效果不理想。現(xiàn)在普遍采用靜態(tài)處理方法,即將化學(xué)廢水集中到處理池子中,當(dāng)池子的液位達(dá)到一定高度時進(jìn)行中和處理。

       根據(jù)陰陽床還原水的特點,陽床多于陰床,處理池中廢水一般呈酸性,加適當(dāng)堿進(jìn)行中和即能達(dá)標(biāo)。怎樣加堿加多少堿,是我們研究的主要問題。

       過去的方法靠人工加堿,由于沒有在線PH計,加堿過程只能憑感覺,不是加多了就是加少了。因此我單位提出對原系統(tǒng)進(jìn)行改造,采用計算機控制加堿過程。加多少堿由計算機根據(jù)在線PH值自動進(jìn)行。由于每天處理的廢水量大,要求每池廢水處理的時間越短越好,即要求加完堿后,池中很快混合均勻?;旌系姆椒ㄓ校?

        ①池中加攪拌機攪拌,如二電站改造前的小中和池方案;
        ②池中加爆氣頭進(jìn)行攪拌,如一電站采取的多點加堿加爆氣頭方案;
        ③加循環(huán)泵使水循環(huán),如二電站的循環(huán)管道加堿方案,堿不但在管道中混合均勻,而且經(jīng)過池中的循環(huán)達(dá)到均勻。

       二、計算機控制的酸堿廢水處理原理

        鍋爐水處理系統(tǒng)的酸堿廢水處理現(xiàn)場和操作室之間距離比較遠(yuǎn),強電控制柜放在現(xiàn)場控制室,為了防止干擾計算機通過中間繼電器去控制。酸堿廢水處理現(xiàn)場由處理池、貯水池、堿罐、加堿泵、用于處理池攪拌的循環(huán)泵或風(fēng)機、用于處理池和貯水池之間的倒水泵、電動閥門以及各種測量儀表組成。

       需要檢測的數(shù)據(jù):處理池和貯水池的液位、堿罐液位、管道PH值、池子PH值、外排PH值和流量。

       需要控制的設(shè)備有:循環(huán)液下泵或風(fēng)機、倒水泵、加藥計量泵、電動閥門原理:測量數(shù)據(jù)直接進(jìn)入控制器中,各種電機的控制是由控制器的開關(guān)量輸出控制中間繼電器的吸合,再由中間繼電器的常開觸點控制現(xiàn)場控制柜的各回路的接觸器動作,從而啟動或停止各設(shè)備工作。同時接觸器的一對常開觸點閉合,反饋給繼電器柜的輸入繼電器,中間繼電器的觸點作為控制器的開關(guān)量輸入,輸入給計算機用以判斷設(shè)備是否可靠啟動,以及判斷設(shè)備的運行狀態(tài)。



圖1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

        各設(shè)備的操作可以在三個地方操作:
        ①計算機畫面上通過鼠標(biāo)操作;
        ②現(xiàn)場控制柜面板上的操作;
        ③設(shè)備旁的操作按鈕操作。

        三、控制系統(tǒng)設(shè)計

        3.1 系統(tǒng)硬件配置

        系統(tǒng)采用上下位機的控制方式。上位機采用工業(yè)PC機,與下位機采用485進(jìn)行通信,上位機主要完成工藝流程畫面的顯示,實時采集各點值,并在畫面上動態(tài)顯示實際值,自動保存各點值,自動報警、統(tǒng)計打印、報表等。下位機采用臺灣泓格的I-8811嵌入式控制器,它由各種AI、AO、DI、DO等卡件組成。其功能,現(xiàn)場信號經(jīng)過線纜,傳輸?shù)叫盘柼幚砜ǎ幚沓杀阌谟嬎銠C處理的1~5V直流信號,A/D轉(zhuǎn)換后,經(jīng)過485上傳給上位機。對于調(diào)節(jié)回路各回路的輸入信號與上位機下傳的給定信號進(jìn)行比較,如果超出設(shè)定的調(diào)節(jié)偏差范圍,則按照上位機下傳的PID系數(shù)進(jìn)行PID調(diào)節(jié),結(jié)果經(jīng)輸出模塊處理后去控制調(diào)節(jié)閥。

        3.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

     上位機的監(jiān)控軟件采用Interllution 公司的iFIX2.6版本,它是基于多任務(wù),多平臺,實時性好,開放性好的集成軟件包。集成了COM/DCOM、OPC、VBA、ActiveX等*進(jìn)的現(xiàn)代軟件技術(shù),使所有的應(yīng)用組件都可以無縫集成到一個系統(tǒng)中,并且數(shù)據(jù)可以很方便地在網(wǎng)絡(luò)上共享。用它生成的系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,在工控領(lǐng)域已廣泛應(yīng)用。臺灣泓格不但提供了控制器的測試軟件,而且免費提供了與iFIX的接口程序。系統(tǒng)采用組態(tài)軟件iFIX產(chǎn)品,經(jīng)過我們二次開發(fā),結(jié)合這個系統(tǒng)的特點組態(tài)為我們所需的各種功能模塊,完成我們所需的任務(wù)。組態(tài)包括系統(tǒng)組態(tài)、實時數(shù)據(jù)庫組態(tài)、歷史數(shù)據(jù)庫組態(tài)、回路組態(tài)、流程圖組態(tài)、報警組態(tài)等。

        在iFIX監(jiān)控軟件中對8811組態(tài)也是比較方便的。主要的內(nèi)容包括:

        ①通道定義,即定義iFIX的SCADA節(jié)點和過程硬件之間的通訊途徑,包括網(wǎng)絡(luò)硬件的波特率和其它的通訊設(shè)值。

        ②設(shè)備定義,即定義單個設(shè)備,所指定的硬件類型和其它設(shè)備不同的配置。包括設(shè)備名、設(shè)備地址、設(shè)備型號。

        ③Poll(輪詢)記錄定義,在一個設(shè)備的數(shù)據(jù)塊里,定義指定的參數(shù)。包括初始地址和數(shù)據(jù)類型,以及輪詢時間和等待時間的定義

        3.3 控制系統(tǒng)的主要功能

        ①監(jiān)測功能:對處理池液位、酸度、電機電流等參數(shù)進(jìn)行檢測、監(jiān)視;
        ②實時動態(tài)工藝流程顯示功能:即系統(tǒng)操作、控制的主畫面,在該畫面上實時顯示各閥門的開啟狀態(tài),切換是否成功,泵是否打開,對于控制點,顯示該點的設(shè)定值和實際值,液位高低等;
        ③數(shù)據(jù)處理功能:系統(tǒng)可自動對采集的信號進(jìn)行運算,并輸出相應(yīng)的控制量;
        ④控制功能:根據(jù)操作前相應(yīng)的設(shè)定值自動控制設(shè)備的正常運行,具有手動自動切換;
        ⑤趨勢模塊:可以看到PH值隨加藥量、及時間的變化曲線;
        ⑥報警功能:以畫面方式和聲光信號方式對各種參數(shù)越限或設(shè)備狀態(tài)異常進(jìn)行報警;
        ⑦報表功能:可根據(jù)用戶的要求自動生成日報表、月報表以及其他表格,同時選擇畫面上的打印按鈕打印報表。報表保存時間根需要確定,并可隨時查詢和打印自動加堿的全過程參數(shù)。

        3.4 廢水的自動化中和處理

        每次處理池處理的廢水達(dá)幾百噸,初始PH值相差很大,并且水中的沉淀物也不一樣,很難采用傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)方式進(jìn)行加堿。我們采用模擬人工加堿方式進(jìn)行。加堿前使廢水混合均勻,測量PH值,根據(jù)PH值加堿,混合均勻后再判斷,直到水質(zhì)合格。

        廢水中和處理的自動化過程:當(dāng)處理池達(dá)到給定的水位時,啟動壓縮機,池中爆氣頭開始爆氣,進(jìn)行攪拌,混合均勻后(時間長短可以設(shè)定),測量池中PH值。如果池中呈酸性,程序控制自動加堿使之中和,使PH值達(dá)到6~8.5之間的排放標(biāo)準(zhǔn)。如果PH值大于8.5時從儲水池抽酸性水或?qū)⑻幚沓氐膲A性水抽一部分到儲水池,再從陽床進(jìn)一部分酸性水,充分混合達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),啟動排放閥排放。



圖2 自動加堿程序框圖

        四、結(jié)束語

        該系統(tǒng)已在我單位一電站、二電站廢水中和處理改造中得到應(yīng)用,達(dá)到了預(yù)期效果,提高了生產(chǎn)自動化水平。采用模擬人工加堿方式,方法可行。系統(tǒng)具有通用性,可應(yīng)用于電站、制藥、紡織等行業(yè)。


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