化肥厂水处理自控系统Word文档格式.docx

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参考文献10

第1章化肥厂水处理自控系统工艺分析

1.1水处理自控系统控制方案分析

在化肥厂要处理的水，因含杂物总量或浓度较高，达不到排放标准要求或不适应环境容量要求，从而降低水环境质量和功能目标时，必需经过人工强化处理的场所。

一般要进行水处理，处理后可以进行使用。

有时为了回收循环利用废水资源，需要提高处理后出水水质时则需建设污水回用或循环利用污水处理厂。

处理厂的处理工艺流程是有各种常用或特殊的水处理方法优化组合而成的，包括各种物理法、化学法和生物法，要求技术先进，经济合理，费用最省。

设计时必须贯彻当前国家的各项建设方针和政策。

因此，从处理深度上，水处理可能是一级、二级、三级或深度处理。

污水处理厂设计包括各种不同处理的构筑物，附属建筑物，管道的平面和高程设计并进行道路、绿化、管道综合、厂区给排水、污泥处置及处理系统管理自动化等设计，以保证污水处理厂达到处理效果稳定，满足设计要求，运行管理方便，技术先进，投资运行费用省等各种要求。

1.物理化学污水处理法：

物理化学污水处理法有吸附法和混凝法混凝法两种。

吸附法处理废水，就是利用多孔性吸附剂吸附废水中的一种或几种溶质，使废水得到净化。

常用吸附剂有活性炭、磺化煤、矿渣、硅藻土、粉煤灰等。

这种污水处理方法处理成本高，吸附剂再生困难，不利于处理高浓度的废水，故常用于深度污水处理。

混凝法混凝法是向废水中加入混凝剂并使之水解产生水合配离子及氢氧化物胶体，使污水处理中污染物质发生凝聚从而沉淀去除。

混凝法的关键在于混凝剂，目前国内焦化污水处理厂家一般采用聚合硫酸铁。

2.高级氧化法：

利用湿式催化氧化法对煤气化污水处理的研究表明，在合理的处理时间内酚、氰和硫化物的去除率接近100%，COD去除率达65%～90%。

曹曼等用光催化氧化法处理焦化废水，并研究了催化剂、pH、温度和时间对处理效果的影响，研究发现，加入催化剂后，经过紫外光照射lh，可将污水处理中所有的有机毒物和颜色全部除去。

1.2水处理自控系统的实现目的

水处理自控系统可实现对污水的控制，可以减少大量人力，而且简单便捷的观测到你想要的结果，是对自动化发展的一个进步体现。

鉴于水的实际价值，从环境保护的角度出发，实现化肥厂水处理的自控对工厂生产具有重要的意义。

1.3水处理行业自动控制需求

针对水处理行业发展的趋势，水处理行业对自动控制的需求主要有以下几个方面：

PLC及仪表开放的标准的通讯协议。

由于现场设备众多，大部分需要通讯，而不是由一个PLC通过硬接线的方式采集所有设备的信号，实现控制。

在短期内，需要PLC能够支持现场各种仪表和第三方厂家的通讯协议；

从长期考虑，各种PLC以及仪表能够支持通用的开放通讯协议标准。

上位组态软件丰富的驱动程序。

在改造和扩建项目中，有很多情况是现场有几家PLC要与上位组态软件通讯，上位组态软件需要包含多家PLC的驱动。

即使在新建项目中，也要考虑之后的项目改造和扩建，需要上位组态软件能够具有丰富的驱动程序，能够同时支持与多家PLC同时通讯和画面组态。

水厂运行节能环保。

节能和环保是现代社会发展对各种工厂、产品的需求，在水处理行业同样需要考虑到节能和环保的问题。

这就需要PLC的程序编写能够与现场工艺和设备结合，使控制更加准确，使现场设备在低能耗运行以及加氯、加药适量的情况下满足出水水质的要求。

PLC设备稳定运行。

PLC设备能够稳定运行，是对自动系统的基本要求，也是最高的要求。

PLC设备有较强的抗干扰能力，平均无故障时间长，即使在系统故障的情况下，也能够最低限度的减少故障损失。

提高现场调试效率。

由于污水及中水处理项目大部分是BOT项目，承包商需要最快的资金周转周期，而自动系统的调试是水厂正常运行调试的最后一个环节，这就需要现场调试的效率高。

效率主要体现在两个方面，一个是调节周期短，二是调试效果好，系统运行稳定合理。

1.4水处理行业自控系统发展趋势

为适应水处理行业的发展趋势，满足水处理行业对自控系统的需求，水处理行业的自控系统在未来发展主要方向包含以下几个方面。

1.4.1冗余的控制系统结构

由于水处理项目自动化控制对安全性的要求比较高，而现在通常应用的冗余系统中，多数为双机架冗余，成本相对单机系统会提高一倍，而低成本、高可靠性的单机架冗余方案将是PLC在水处理行业发展的趋势。

采用单机架冗余方案中，每套PLC选用一个冗余的机架，两个支持冗余系统的CPU。

冗余系统配置主要目的是提高PLC设备运行的可靠性和稳定性，保证水厂不间断的正常运行，保证出水水质。

1.4.2PLC合理的通讯端口设置

在水处理厂智能仪表与现场设备集成的PLC分布比较分散，通讯扩展接口应该可以，通过在主站以及从站任意槽位上增加通讯接口模块实现。

即通讯接口模块的使用不能受到本地背板或远程背板的限制。

1.4.3组态软件丰富的驱动程序

组态软件应开发各种厂家的PLC、仪表、移动通讯设备以及其他具有通讯功能的自控设备的驱动程序，以便在项目改造、扩建过程中上位组态软件与下位自控设备兼容，使水处理项目可以通过一个组态软件实现对现场所有工艺进行监控，提高系统的集成度和现场工作人员的工作效率，同时降低项目成本

1.4.4专业程序模块

由于水处理工艺多样性，针对不同规模、不同工艺的水处理厂应该开发专业的程序模板。

在PLC以及组态软件功能日趋完善，产品质量也逐步提高的情况下，谁能够为客户提供更加完善的服务将成为成败的主导竞争方式。

1.4.5数据分析、技术支持

在水厂的管理上，除了要能够支持远程监控，还要将现场IO服务器采集的现场数据长时间的存储，使用专业的数据分析软件对现场数据进行分析，从而得出最佳的运行参数，根据这些参数修改现场控制站的程序。

1.4.6远程监控在水厂控制中心通过联网发布软件实现监控界面。

将来PLC编程软件实现远程登录也是一个发展趋势，编程人员可以在任何能够登录Internet的地方修改PLC程序，进行远程调试。

第2章水处理自控系统设计

2.1化肥厂水处理自控系统仪表的选择

“水处理自控系统”课题中主要选择传感器和酸罐，碱灌，水箱，脱盐水箱，中间水箱，碳滤器，沙滤池，阀门，管道，阴床，阳床，混床，可按F2从图库中选择相应的元器件。

2.2化肥厂水处理自控系统传感器的选型

传感器是一种物理装置或生物器官，能够探测、感受外界的信号、物理条件（如光、热、湿度）或化学组成（如烟雾），并将探知的信息传递给其他装置或器官。

传感器已广泛应用于航天、航空、国防、科技和工农业生产等各个领域中。

例如,它在机器人领域中有着广阔应用前景,智能传感器使机器人具有类人的五官和大脑功能,可感知各种现象,完成各种动作。

在工业生产中,利用传统的传感器无法对某些产品质量指标（例如,黏度、硬度、表面光洁度、成分、颜色及味道等）进行快速直接测量并在线控制。

而利用智能传感器可直接测量与产品质量指标有函数关系的生产过程中的某些量（如温度、压力、流量等）。

Cygnus公司生产了一种"

葡萄糖手表"

其外观像普通手表一样,戴上它就能实现无疼、无血、连续的血糖测试。

"

上有一块涂着试剂的垫子,当垫子与皮肤接触时,葡萄糖分子就被吸附到垫子上,并与试剂发生电化学反应,产生电流。

传感器测量该电流,经处理器计算出与该电流对应的血糖浓度,并以数字量显示。

传感器的静态特性是指对静态的输入信号，传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。

因为这时输入量和输出量都和时间无关，所以它们之间的关系，即传感器的静态特性可用一个不含时间变量的代数方程，或以输入量作横坐标，把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。

表征传感器静态特性的主要参数有：

线性度、灵敏度、迟滞、重复性、漂移等。

传感器动态特性，是指传感器在输入变化时，它的输出的特性。

在实际工作中，传感器的动态特性常用它对某些标准输入信号的响应来表示。

这是因为传感器对标准输入信号的响应容易用实验方法求得，并且它对标准输入信号的响应与它对任意输入信号的响应之间存在一定的关系，往往知道了前者就能推定后者。

最常用的标准输入信号有阶跃信号和正弦信号两种，所以传感器的动态特性也常用阶跃响应来表示。

鉴于传感器在工业生产上非常重要，设备制造商正在把计算机控制的这些传感器部件集成起来。

在此次的化肥厂水处理自控系统设计中，运用紫金桥软件建立了仿真PLC设备。

通过仿真PLC设备可以用于控制酸碱度、纯度。

传感器可以分为很多种。

可以分为物理传感器和化学传感器。

在此次实验中，运用传感器感应酸碱度和纯度的变化。

酸碱度是模拟信息，模拟传感器可以探测到酸碱度，并向PLC输出相应的电流。

酸度越高，传感器输出的电流值也越高。

液面传感器也是一种模拟传感器，依据探测到的水位不同，提供在一定范围内变化的电压值。

由于在化肥厂水处理自控过程中，反应对酸碱环境的要求较高，为此，设计过程中选用的是酸碱度传感器。

其精度高，对酸碱度的测试的灵敏。

液面传感器一般用来控制水位。

2.3化肥厂水处理自控系统控制方案分析

应用紫金桥软件，可设计“水处理自控采集系统”，对酸灌等进行自控采集。

建立应用工程的一般过程通常情况下，建立一个应用工程大致可分为以下几个步骤：

第一步：

创建新工程。

第二步：

连接设备，设备测试。

第三步：

建立画面并定义变量，加入相应的文字。

第四步：

进行运行系统的调试与检测。

第五步：

保存并运行。

第3章基于紫金桥的化肥厂水处理自控系统程序设计

3.1新建组态画面

建立新工程

双击紫金桥6.5的快捷方式，弹出新建画面对话框，如图3-1所示

图3-1新建画面

绘制图形

绘制图素的主要工具放置在图形编辑工具箱内。

当画面打开时，工具箱自动显示。

或选择“工具”菜单中的“显示工具箱”将打开。

使用调色板，选择“工具”菜单中的“显示调色板”，或在工具箱中选择按钮，弹出调色板画面，选中文本，在调色板上按下“对象选择按钮区”中“字符色”按钮然后在“选色区”选择某种颜色，则该文本就变为相应的颜色。

使用图库管理器同时用图库开发的软件将具有统一的外观，用户更加集中精力于维护数据库和增强软件内部的逻辑控制，缩短开发周期方便工程人员学习和掌握；

另外利用图库的开放性，工程人员可以生成自己的图库元素。

3.2定义变量

在工程浏览器中选择数据词典，新建变量名，如图3-2所示

图3-2定义变量

3.3化肥厂水处理流程图

图3-3水处理流程图

3.4化肥厂水处理自控系统仪表图

图3-5水处理自控系统仪表图

第4章结论与体会

本次化肥厂水处理自控系统课程设计，培养自己的动手的能力。

在几个星期内也曾碰到问题，但是在老师的帮助下，我坚持不懈，不断努力，终于完成了本次课程设计。

这次的课程设计的过程中，我深深的体会到动手实践能力的重要性。

在设计的过程中，画图，安装，测试，都需要自己动手来完成。

所以在今后的学习生活中我要不断加强自己的动手能力。

通过几个星期的学习，使我们对化肥厂水处理的理论有了初步的系统了解。

这些知识不仅在实习上有效，对以后的过程控制的学习有很大的指导意义，也对自己的专业有很大影响。

参考文献

[1]吴蕴章.自动控制理论基础[M].西安：

西安交通大学出版社，1999.

[2]冯纯伯.自动化技术[M].南京：

江苏科学技术出版社，1993.

[3]孙自强.生产过程自动及仪表[M].武汉：

工业大学出版社，1999.

[4]侯志林.过程控制与自动化仪表[M].北京：

机械工业出版社，2000.

[5]朱学峰.过程控制技术的发展[M].北京：

工业出版社，1999.