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    焦化废水处理-污水处理监测系统设计
    日期:2015-08-17 16:03:26 来源://www.oxv24.com/

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    焦化废水处理-污水处理监测系统设计

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    随着经济建设的快速发展与人口的急剧增长,我国对环境问题越来越重视,污染控制指标日益严格。与此同时,计算机技术迅速发展使得人们对于污水处理过程控制技术的发展也越来越关注。由于炼油厂生产的特殊性,污水的PH值需要格外关注。在污水处理过程中,如果pH 值达不到要求,会给环境带来巨大的污染。 目前,污水处理仍处在传统的人工操作和仪表调节,工人必须定时对现场的pH值进行取样检测和阀门操作,此人工处理存在着控制误差大、不具备实时性的缺点,而且近年来随着炼油厂生产发展,进口原油的加工量逐渐增大,其中大部分是高硫质油,这给工人的现场操作带来极大危险性,为了改善工人的工作环境,减轻工人的劳动强度,有效控制pH值, 建立高度自动化的污水处理系统是有效的解决途径。为确保污水处理工艺和设备能够长期安全可靠地运行, 我们采用的控制系统基于TI公司的32位定点DSP TMS320C2812,由下位机和上位机两部分组成,实现了现场控制和远程监控的结合。该系统集过程控制和科学管理于一体, 具有可靠性高、控制性能优越、管理功能完善等优点, 对指导工艺及设备的正常运行, 提高自动化控制和管理水平发挥了重要作用。1 污水处理控制系统构成1.1 系统总体硬件结构 污水处理监控系统是针对污水处理现场设计的。需要满足的功能是实现污水处理过程中的自动加酸或碱。比如说在现场pH值高于一定值时系统要能实现自动加酸,而低于一定值时要实现自动加碱。本系统主要由上位机和下位机两部分组成。下位机实现现场水质数据采集以及控制现场各个泵的动作,上位机主要实现远程监控。上位机和下位机之间的通信方式采用RS-485实现。下位机主要由输入信号调理部分、DSP控制部分、输出信号调理部分、本地面板显示部分组成。首先将现场的传感器采集信号诸如pH值传感器信号、ORP(氧化还原电位)传感器信号、TEMP(温度)传感器信号、COND(环境)传感器信号等进行调理,使这些传感器的输出信号统一调理成0.6— 3 V的电压信号,控制器采用TI公司的32位定点TMS320C2812。 TMS320C2812型DSP是TI公司C2000系列电机控制专用电路的高端产品,是定点32位数字信号处理器,指令周期可达150 MHz.内含128位Flash和两个通用事件管理器,可用于捕获位置脉冲和编码脉冲,产生脉宽调制输出信号:还有16通道12位高精度AD转换???,并可拓展外部存储器。该DSP芯片带有的16路12位的AD输入,足够满足现场精度要求,所以本系统不需要另外加A/D转换芯片。我们把调理的0.6~3 V的电压信号直接接人TMS320C2812的A/D口。根据这些电压信号的大小就能知道现在水的各种实时参数值。比如pH值,当pH为7时,转换的输入信号为1.8 V,当pH为14时.转换的输入信号为0.6 V,当pH为0时,转换的输入信号为3 V,然后系统希望的pH值通过上位机设定发送给DSP。DSP把系统希望的值作为设定值,而把刚才pH通道A/D输入的值作为反馈值,采用位置增量PID算法,设定值和反馈值的差作为偏差来实现加酸加碱量的计算。DSP再把这个计算结果值送给D/A。 本系统中D/A我们采用MAX5250B和DSP产生的PWM信号调理实现。由于TMS320C2812具有两个事件管理器,可以用来产生六路独立的PWM波信号,直接利用TMS320C2812的时间管理器产生六路独立的PWM信号滤波后作为系统需要的D/A输出。另外4路输出信号采用一块MAX5250B的D/A芯片来实现。 然后再把D/A的输出电压信号进行调理和电压转电流变成4~20 mA的电流信号来控制现场加酸加碱泵的动作。其它信号的控制思路和pH控制完全一样。同时在控制现场还有一个显示面板,该显示面板由显示和键盘输入两部分组成。显示主要显示当前水质的一些重要参数,比如pH值、ORP值、TEMP值、COND值等。键盘输入主要完成一些传感器的标定作用。显示板和控制器之间采用RS-485通信方式实现。用一台工控机作为上位机实现远程监控作用,上位机和下位机之间的通信方式也采用RS-485。上位机主要显示当前水质的参数和各泵的工作状态,并将水质参数的历史数据保存入数据库,可在需要的时候进行查询。同时还实现一些设定操作,手动控制等功能。当上位机设置为手动操作时,DSP和执行机构的连接断开,现场各泵的操作可以由人来手动控制,这样可以实现检修工作。系统整个硬件框图如图1所示。 pH值的在线监测与控制系统原理框图如上图。其中pH传感器测量反应溶液中的pH值,经采样进入DSP 控制器进行算法控制,驱动泵的阀门开度来控制中和剂的加入量。此外,DSP控制器扩展了相应的辅助功能???,完善pH 值的监测和控制系统。数据存储??榭梢栽谕蝗坏舻绲那榭鱿率迪謕H重要参数的保存和恢复;液晶显示和键盘输入相结合,构成了友好的人机交互界面,操作简单、灵活、方便;控制器与工控机进行通讯,实现pH 中和过程的全自动监测和控制;加入打印机???,打印中和过程中的pH 值的变化曲线,便于数据分析。1.2系统总体软件结构 软件设计质量的好坏直接关系到系统的控制质量和人员设备的安全, 所以开发一套功能完善、可靠性高的软件尤显重要。根据系统的实际情况和PH值控制的特殊要求,编制了相应的软件,主程序流程图如图2所示。 2 结论 本文根据炼油行业生产过程中污水处理的工艺特点,结合高速数字信号处理器(DSP)使此监控系统具有良好的动态、稳态性能,较好的自适应性、鲁棒性及抗干扰能力,可满足污水处理过程的pH值的控制的需要。采用后可提高控制精度、抗干扰能力,降低操作人员工作强度,使原料消耗量下降,改善工作条件、节能降耗。

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