- 13.73 MB
- 2022-04-26 发布
- 1、本文档由用户上传,淘文库整理发布,可阅读全部内容。
- 2、本文档内容版权归属内容提供方,所产生的收益全部归内容提供方所有。如果您对本文有版权争议,请立即联系网站客服。
- 3、本文档由用户上传,本站不保证质量和数量令人满意,可能有诸多瑕疵,付费之前,请仔细阅读内容确认后进行付费下载。
- 网站客服QQ:403074932
分类号密级UDC昆明理工大学硕±学位论文云南铅傳矿废水处理自动控制系统的研究王文成研究生姓名指导教师姓名、职称李世厚教授学科专业矿业王程(选石广)研究方向选矿自动化及计算机应用论文工作-起止日期2014年10月2015年10月论文提交日期2015年10月n学位论文使用授权书本论文作者完全了解学校关于保存、使用学位论文的管理办法及规定,即学校有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权昆明理工大学可将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据库和收录到《中国博±/优秀硕±学位论文全文数据库》进行信息服务,也可[^采用影印、缩印或扫描等复制手段保存或汇编本学位论文。注:保密学位论文,在解密后适用于本授权书。作者签名:王义成导师签名:達月'年/曰,3年月/6曰f>作学院:国主资淚I隹f较学号:20巧禅专化乃化王乾一(式H份,交研究生院学位工作处)n附件H学位论文出版授权书我同意将本人学位论文著作权中的数字化复制权、发行权、汇编权和信息网络传播权的专有使用权在全世界范围内授予中国学术期刊(光盘版)电子杂志狂(下""簡称杂志社),同意其在《中国优秀博硕±学位论文全文数据库》和CNKI系列数据库中出版,未经杂志社书面许可,我不再授枚他人W数字化形式出版本文。我同意《中国优秀博硕±学位论文全文数据库出版章程》规定享受相关权益。,杂志社应追究其法律责任如有任何第H方未经杂志社许可使用本人论文,诉。讼的全部费用由杂志社承担胜诉后,由杂志社与本人按5:5的比例分配所获赔偿金。作者签名:王丈Ai2則玉年M月/日/学位论女作者信息—论文题目若南訓房.水处合趨拜何兔I节气名王丈成]学号a。答辩曰期年"月"曰饼IW兰l__兩论文级别博±口硕主打院/系/所園^應!■姑蓮晚部加东专业杳业I起C遮為)II联系电话Email_?—It-.?rT---—,I..—..—.i—1I通信地址巧g编:)备注:/材^开□保密(年月至年月)保密的学位论文在解密后应遵守此协________(议)-联系电话-162111:01062791957937662790693传真:006279184-48屯、84通信地址:北京清华大学邮局84信箱采编中邮编:1000n一遵守学术行为规范承诺本人已熟知并愿意自觉遵守《昆明理工大学研究生学术规范实施细则(试行)》的所有内容,承诺所提交的毕业和学位论文是终稿,不存在学术不端行为,且论文的纸质一版与电子版内容完全致。二独创性声明本人声明所提交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得昆明理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。H关于论文使用授权的说明本人完全了解昆明理工大学有关保留使用学位论文的规定,即:学校有权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可公布论文的全部或部分内容,可W采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的论文在解密后应遵守此规定)""""V一处理本学位论文属于(必须在W下相应方框内打,否则律按非保密论文):1、保密论文:□本学位论文属于保密。2、非保密论文:□本学位论文属于内部论文,网上延后公开。□本学位论文不属于保密范围,适用本授权书。""""V一是否同意授权W下单位(必须在W下相应方框内打,否则律按同意授权处理):□同意授权□不同意授权将本人学位论文著作权中的数字化复制权、发行权、汇编权和信息网络传播权的专有使用权在全世界范围内授予中国学术期刊(光盘版)电子杂志社,并在《中国优秀博硕±学位论文全文数据库》和CNKI系列数据库中出版。:签字日期2〇/日研究生本人签名王文成:化年月///研究生导师签名:签字日期:年月日-主冰.^n昆日x大学硕±学位论文■aa摘要随着经济的发展和环境保护力度的不断増强,作为排污大户的选矿厂如何减少排污。、发展循环工艺已经势在必行。铅巧选矿厂主要的排污是浮选废水铅巧矿废水的特点有:PH值高;悬浮物含量高;重金属浓度高;COD值高。铅巧矿废水未经处理或者经过处理回用到浮选过程都会对选别指标和选别稳定性有较大影响。因此,最终选择将浮选废水处理后外排。首先根据国内外相关工业废水处理的研究资料和前人多年来从事铅铸矿及选矿废水处理所积累的经验,制定了细格渣筛和旋流沉淀池除粗颗粒物、曝气、中和沉淀、混凝沉淀的兰坪铅辑矿废水处理工艺。然后着重研巧设计了兰坪铅锋矿废水处理自动控制系统。该自动控制系统中上位机监控级采用北京亚控组态王为监控软件的工业控制计算机,实现系统的组态、监控、远程控制、报警提示、数据处理等功S--能;下位机控制级采用IMTICS7200系列和S7300系列PLC控制器,实现对铅巧矿废水PH值、浊度SS、浓度、重金属离子含量值、处理池液位和设备运行电流值等工艺参数的采集及监测,W及各执行机构(累、调节阀等)的模似量/数字量信号的采集和在线控制。-另外,处理过程的控制程序的编写需要不同的编程软件,使用S7200系列PLC的控制程序用ST邸7-M-PLCicro/WINV4.0编写S7300,而使用系列的控制程序用STEP7V日.5CN(中文版)编写,编程语言主要采用梯形图(LAD)和语句表(STL)相结合方式编写。研巧设计的铅锋矿废水处理自动控制系统既提高了劳动生产率,也降低了运行成本,同时还有效地解决了尾水外排问题,避免了因人工操作不当或失控而引起池江水体污染情况的发生。关键词:浮选废水;废水处理;自控系统;组态王;PLC控制器In副巧81:^学硕±学位论文AbsbadWiththedevelomentofeconomyandthestrengtheninofenvironmentalpgro^nddevtectionitisnece巧arforconcentrators化ieducetheollutionaelothep,ypprecc-li打rocessanaeofceadcenaoroaonwaewaer.ygp.MaindrigZinLContrtisflttistt--ZincLeadwastewaterhavecharacteristicsofhighPHhihsusensionhihmetal,gp,gioncontentandhihCOD.Thereisare化influenceonthe化lectio打indexandthe,ggsaWnc-mentlityofflotatio打separatio打inwhichZiLeadwastewaterwithouttreattortreatedrecycle化the幻otationprocess.Thereforethefinalchoiceisthatflotation,wastewateraredischaredafterreatmentgt.Firstly,according化thedomesticandfo巧ignKsearchdataofindustrialwastewatertreatmentandearsofexeriencesummedubourredecessorsintheyppypZ-incLeadbeneficiationwastewatertreatmentthisaeradots泣化chnoloof,pppgyremovingcoarseparticulatematerbyfinegridandgritchamber,aeration,neutraizrecancoaaeneerocuseso打化elationiittioidationredittion.Th化afpp,gppppn-desigofautomaticcontrolsstemofLanpi打ZincLeadwastewatertreatment.ygPCmonitoringleveladoptsindustrialcontrolcomputerbydinAsiacontrolBjgKi打gviewasthemonitorinsoftwareinthisautomaticcontrolsystemtherealizatio打g,ofsstemconfiuration,monitorinremotecontrolalarmromtdatarocessing,yg,pp,pgandotherfunctionslowermachinecontrollevelusesPLCcontrollerofSIMATIC,S7-200-tandS7300seriestocollectandmonitorPHvalueturbiditSSconcentraion,y,,-theavymetalioncontent巧uidleveloeratincurrenvalueofeuimentsandother,q,pgqpprocessarameteraswellasitcancollectandcontrolanalosinal/diitalsinalofp,ggggactuators-onlinesuchasumvalveandsoon.,pp,,I打additionthecontrolrogramrorammi打of化chnolorocess^reuires,ppgggypq-(diferentproramminsoftwarePLCcontrolroramofS7200seriesarewritenbgg,pgySTEP7-andPLCcontro-Micro/WINV4.0lroramof巧300seriesmakeuseof,pgSTEP7V5.5CN(Chineseversion),programminglanguagemainlyusesladderdiaramLADandstatemenftableSTL.g()()Theresearchanddes-inofautomaticcontrolsstemofZincLeadwastewatergy*treatmentnotonlimrovesthelaborroductivitbutalsoieducestheoerationcostyy,p,ppIIn昆明81:^娜±学位论文atthesametimeitalsocaneffectivelsolvethetailindrainageroblemsavoidinygp,gthewaterollutionofBiianrivercausedbartificialmisoerationoroutofcontrol.pjgypKeywords:Flotationwastewater;Wastewatertreatment;Automaticcontrolsystem;Kingview;PLCcontrollerIIIn昆明学硕±学位论文目录摘要IAbstractIImmIV一第章文献综述11.1引言11.2选矿废水的来源及成分11.2.1精矿废水11..22尾矿废水11.2.3选厂场地冲洗废水11.2.4选矿设备废水21.2.5选厂生活废水和雨水212.3选矿废水中废杂物质的危害1.3.1选矿废水回用的影响21.3.2选矿废水外排的影响2一1.4国内外选矿废水处理的些基本方法31.4.1自然沉降法3.1.42中和沉淀法和混凝沉淀法31.4.3离子交换法41.4.4吸附法41.4.5生物法4第二章废水处理自动控制综述52.1自动捏制的意义52.2国内外废水处理的自动控制现状己2.2.1国外废水处理的自动控制52.2.2我国废水处理的自动控制己2.3自动控制系统特点62.4自动控制系统构成62.5组态软件概述62.5.1国外组态软件7IVn昆学硕±学位论文2.5.2国内组态软件82.6PLC?9产品介绍,2.6.1美国化C产品10么6.2欧洲PLC产品112.6.3日本PLC11产品么6.4国产化C产品212.7通信技术介绍132.7.1串行通信132.7.2U涨通信132.7.3现场总线通信132.7.4王业W太网通信132.8本论文研究的内容及思路14第章铅巧矿废水处理工芝制定153.1兰坪铅锋矿废水概述1已3.2铅锋矿废水水质分析153.2.1铅铸矿废水中當有重金属离子的成因153.2.2铅巧矿废水回用对浮选过程造成影响的原因163.2.3铅锋矿废水水质613.3处理工艺设计依据及原则173.4铅巧矿废水处理工艺流程17第四章铅辑矿废水处理自动控制系统设计194.1控制设计原则194.2自控系统结构194.3自动控制系统流程214.3.1进水控制站214.3.2反应池控制站254.3.4加药控制站29-4.3.5脱泥控制站35.4.4自动控制系统的干扰问题364.4.1信号线干扰364.4.2变频器干扰37Vn昆明gz大学硕±学位论文374.4.3强电干扰第五章自动控制系统设备仪表选型及配置385.1设备仪表选型原则385.1.1工艺过程的条件385.1.2操作上的重要性381一1.3经济性和统性385.1.4使用和供应情况38…523.主要设备仪表性能85.3监控系统选型及配置405.4化C选型及配置40第六章自动控制系统软硬件设计43t1上位机监控设计436.1.1姐态王的介绍436.1.2组态王的主要功能436.1.3新工程开发步骤446.1.4组态王监控界面设计48t2下位机化C控制程序设计5日6.2.1STEP75己简介6-.22S咒P7V55Micro/WINV4.0..和ST邸7安装的硬件要求566.2.3系统控制程序编写576.3系统联合调试67t4系统运行情况67第走章结论及展望697.1结论697.2展望70致谢712参考文献7附录A攻读学位期间发表论文目录7576附录B攻读硕±学位期间参加的科研项目VIn昆明sz大学硕±学位论文第一章文献综述1.1引言水是生命的源泉,人离不开水。被污染的水对生态环境和人类健康的危害是非常巨大的。人口数量的增加和经济的发展消耗了大量的水资源,并且人类还W多种不合理的手段向周围水源大量排入污染物,使得水资源环境的恶化程度越来越明显,世界,地球上可利用的淡水资源越来越短缺各国水资源供需矛盾越来越严重。虽然我国水资源总量为28124亿立方米其中河川径流27U5亿,立方米,居世界第4位。但由于我国人口数量大,人均水量只有2350立方米,仅占世界人均占有水量的27%。根据149个国家按巧90年人口统计的均占有水量由多到少排列,我国排在第110位。耕地每公顷平均水量27867立方米,约为世界的四分之H。从我国人均拥有水量及单位面积耕地拥有水量可W看出,W一1。我国是个水资源比较贫乏,供需矛盾比较突出的国家1.2逸矿废水的来源及成分1.2.1精矿废水选矿过程分离出来的精矿产品经过脱水过滤工序,最终得到精矿产品滤液,"43这些滤液就为精矿废水!精矿废水量与脱水过程、选厂规模有关系。1.2.2尾矿废水选别过程全部结束后剩下的矿浆水就是尾矿废水,这竖废水通过尾矿累和尾矿管输送到尾矿库进巧自然沉淀净化,然后回用到选别过程或者向外排放;尾矿废水量与选厂规模和选矿工艺密切相关。1..23选厂场地冲洗废水选广为维护场地卫生利用新鲜水或者回水冲洗场地上的废弃物质,这个过程形成了冲洗废水,还有部分是选别过程中从设备中渗漏的矿浆水。这些废水中含有大量悬浮物、选矿药剂、固体颗粒和油废杂物等,其水量大小取决于工艺操作水平和选厂生产规模。1n昆明81*;;娜±学位论文1.2.4选矿设备废水该种废水主耍包括砂索和累池清洗水、管道堵塞清洗水、设备仪器冷却水等。这些废水中固体颖粒含有量相对较少,但其他杂物还是比较多;它们通过选广地沟和尾矿漏合共同输送到尾矿库。1.么5选厂生活废夺和雨水■该种废水通过选厂排水沟进入尾矿冢池,再经过尾矿奈送到尾矿库进行净此部分水量较化。这部分废水中废染物谭分也比较复杂,与其他废水量相比,小。1.3选矿废水中巧杂物质的危害1.义1选矿废水回巧的影响选矿废水回用到选别过程中会造成选别难度増加,废水中残留的药剂会造成废水的悬浮物含量较多、COD值较高、閒值较髙或较低,重金属离子含量较一高W及药剂制度不稳定等问题,这些问题都能在定程度上影响选矿指标,例如在铅锋分离过程中,而铜离子和铅离子对待,黄药对锋矿粒的捕收性非常强一旦这竖残留黄药和钢铅离子的废水回用到选别过程中矿粒的活化性也很好,将会对铅精矿质量造成很严重的影响。因此,在回用废水之前,需要对其进行一W系列净化处理。1..32选矿废水外排的巧响一一选矿过程产生的各类废水中的大部分废杂物质具有定的毒性,般地讲,胺类、横酸盘类、硫醇类这3类浮选捕收剂存在中等毒性到剧毒的物质成。;,长链分在较大程度上,起泡剂的毒性为聚丙帰乙二醇没有毒性聚合物几。乎没有毒性,调整剂的毒性,较短链的醇类有微弱毒性甲酪酸类有很大毒性。如变化性很大,例如氛化物和某些重金属离子具有剧烈毒性果选矿废水未经一定措施进行处理就排放到周围水系中,那么各种有毒的物质就会通过多种渠m道危害人体健康和生态环境。2n昆明学耐学位论文一1.4国内外选矿废水处理的些基本方法国外通常采用尾矿废水回用到流程的方式来减少废水排放量或者实现零排,放,其次就是采用净化处理方式,先降低废水中废杂物含量然后再进行外排、药剂沉淀、离子交换、活性炭吸。国内处理选矿废水的方法有自然沉降W。附、生物法等。这些方法中应用最多的是药剂沉淀法1.4.1自然巧巧法自然沉降法就是将废水输送到尾矿库中,利用尾矿库较有利的大面积场地化及充足的空气阳光,并且使易于沉,使废水中易于分解的物质自然氧化分解降的悬浮物自然净化。该种方法可行性较高,目前仍被国内外很多选厂采用。1.4.2中和沉淀法和混巧巧淀法中和沉淀法和混凝沉淀法也称药剂沉淀法。1.4.2.1中和沉淀法一调整pH值到个最佳范围内yA去除重金属离子的方法称作中和沉淀法,该法可分为碱性中和和酸性中和。重金属氨氧化物属于两性氨氧化物,过高或过化的甜值都能够让其沉淀重新溶解在废水中,造成废水中重金属离子含量超高。因此,采用中和沉淀法处理含重金属离子的废水,必须控制好阳值的范围。1.4.2.2混巧沉淀法在国内外该种方法被广泛地应用于各个选厂。在处理工艺的不同环节中添'加适量的硫酸亚铁凝聚剂和聚丙締醜胺絮凝剂,可W使得沉淀效果得到改善;,可W很大程度地降低化学耗氧量向废水中通入氯气进行氧化处理;废水中的珪酸钢在加酸后会转化为插酸,它具有絮凝作用,能够使沉降效果变得更好。采用混凝沉淀法处理尾矿废水,有很多优点:对复杂水质有较强的适应性,且混凝药剂具有来源广泛、生产操作简单、处理效果较好,生产成本较低等优点■。3n昆学硕±学位论文1.4.3巧子交换法利用离子交换树脂对废水中的重金属离子的吸附交换作用,来实现回收和净化的目的。在处理中可采用H柱、两柱、单柱等流程,其中H柱流程较方。便,利用率较髙通过离子交换树脂对重金属离子的吸附研究可知,吸附量随着酸度的增大而减小一,在定的范围内盐的存在更有益于重金属离子的吸附。1.4.4吸附法利用多孔吸附材料可将废水中的重金属离子去除。常用的吸附剂有腐殖酸、横化煤与活性炭等。目前研究人员又研发出多种新的吸附材料,主要有珪、、藻±陶粒、泥煤浮石等,其中部分材料己在工厂生产中获得良好的应用效果。活性炭应用到生产过程中,常作为末端把关措施使用。1.4.5生巧法利用重金属离子与微生物有机体或其代谢产物之间的相互作用来实现净化处理废水的目的,具有低成本、对环境危害较小等优点生物吸附法和生物沉,淀法是处理废水中的重金属离子的两大方法,其中生物吸附法是利用生物絮体的大比表面积,来对金属离子实现吸附去除,而生物沉淀法主要是应用微生物代谢降解作用,将废水的重金属离子变为不溶于水的沉淀物而去除。4n昆明学硕±学位论文第二章废水处理自动控制综述2.1自动控制的意义随着国人生活水平提高,尤其对生活质量的要求和环保意识的增强,人们对身边环境和自身健康的保护越来越重视。虽然国内企业及研巧机构在工业废水的处理工艺和技术上做出了巧当大的贡献,同样也取得了较好的成就,但是大部分废水处理工艺很少应用自动化处理技术,而且国内工业废水自动处理技术起步较晚,与发达国家相比还存在相当大的差距。因此,深入对工业废水处理过程中1W自动化控制技术的研究具有重要且现实的意义。2.2国内化废水处理的自动控制现状么2.1国外废水处理的自动控制国外废水处理自动控制的发展己有几十年,主要包括了仪表检测和闭环调节、智能回路控制、计算机集中拉制、PLC控制和分布式计算机控制(DCS)等发"W1一展阶段。在废水处理控制方面,很多国外企业及研究机构已经探索出条较。70为成熟的道路年代中期,由于计算机网络技术和微处理器的迅速发展,分散式、分布式和集散式计算机控制系统相继应用于废水处理过程,使得系统的稳定性和可靠性得到了很大的提高。到了80年代,为了让过摧控制和管理水平一得到进步提高,国外研究人员不断探索研充新的许算机技术。网络技术、多媒体技术和人工智能的突破和发展,为计算机控制系统向着更成熟的方向发展提供了更好的条件。近年来,神经网络技术、模糊控制、专家系统等已被应用到废水处理自动控制系统。2.2.2我国废水处理的自动控制与发达国家相比,我国废水处理自动控制技术起步比较晚。70年代开始,就应用到了集中巡检,到了80年代I由于我国工业水平的大幅提高和计算机控制技术的应用,废水处理自动控制技术才得到了真正发展,尤其是从国外引进。自动控制技术后,我国废水处理自动化水平才有了相当大的提高近年来,我国大中型生活污水处理厂多采用了DCS自动控制系统或PLC集散式自动控制系-M1"统。在工业废水处理方面,虽然有应用自动控制,但大多还处于半自动控制.阶段,全过程自动控制应用还较少。5n昆明学硕±学位论文2.3自动控制系统特点依据废水处理工艺流程可得到废水处理自动控制系统的3个特点一1、控制系统复杂,是个数据量大,检测点多,控制回路杂的系统。2、。控制量多废水处理控制系统不但要控制现场执行机构的状态,而且还要采集和控制模拟量参数,完成对生产过程的实时监控。3、废水处理存在非线性。废水来源广泛,成分复杂多变,排放时间不稳'定,这些因素都会直接对废水处理效果造成很大影响,同时也使得废水的处理环节增多,进而致使被监控对象有了严重的非线性和不确定性,最终构建的数学模型不够精确,按制难度也相应地增大。2.4自动控制系统构成现代废水处理自动控制系统通常设置有中央控制站、现场控制站、现场控W一工制操作设备3个级别。中央按制站是最高级的计算机监控系统,般处于广办公区的中控室一,现场控制站是现场级的PLC控制系统,般按照工艺流程划分控制分站。中央控制站的计算机系统主要是对废水处理厂的运行管理情况进行集中监测。、现场控制站则主要包括:进水控制站、反应池控制站、加药系统控制站脱水间控制站。现场控制操作设备包括冢、、阀、谨水器、格渣机、旋流沉淀池罗茨风机、鼓风机、浓密池、脱水机、加药设备、配电设备等。2.5组态软件概述组态软件是一款专用于过程控制和数据采集的实用软件,它能够提供给用户友好的开发环境和简单的使用方法。用户可W通过灵活简便的组态方法就能完成所需要的功能,而不需要编写繁杂的程序。国外的组态软件自上世纪.80年代中期出孤国内的组态软件在90年代之前,没有普遍应用于工业生产,究其原因是人们对组态软件不认识或者缺乏了、解,习惯于耗费大量财为去研究周期长繁杂的上位机编程开发方式;他们认为价格昂贵的进口软件难W创造很高的经济效益;另外工业生产过程中自动化6n昆明az大学硕±学位论文水平较低一,采集、监控、控制任务比较单,使用组态软件没有太大作用,很少或者不使用组态软件。随着工业生产对自动化水平的要求不断提高,80年代初开始出现组态软件应用于工业生产,我国在80年代末期开始有少量的工厂使用组态软件,再往后由于工业自动控制系统的数据处理量、检测点数和控制回路的增多,人们逐渐意识到传统的上位机的编程开发方式,难W满足系统的控制要求;为了优化企业生产的各个环节,增加经济效益,企业需要在生产、经营、决策和采集方面向工厂现场提取大量数据。因此,组态软件在1995年后才被国内工厂大量应用。最近几年,人们对国巧组态软件市场做了很多调查,结果显示,国外几家组态软件仍占据大部分市场份额,如:Fix、Intouch、WI服C等。这些软件在一些组态软件使用功能、市场推广、产品设计等方面都优越于国内,但它们并M一非每个方面都十全十美。。W下是坚代表性较强的国内外组态软件2.5.1国外组态软件KInTouch美国Wonderware公司研发的InTouch是组态软件中最早面世的,可运行于16位windows环境下的首款姐态软件,曾在国际上获得较大的市场占有率。Intouch在使用时有很多缺蹈,例如图形画面不够美观,位图粘贴较麻烦,导入的图形易变形,,自制的按钮文字无法变色不完备的控件导致系统出错,需借助别的工具来实现较复杂的功能。InTou化的5.6版本(16位)较为稳定,在国内市场上得到了很高的认可度;它的7.0版本(32位)増强了网络和数据管理方面的能力,并增加了数据传输插件到SQLserver中W实现实时关系数据库。其他组态软件产品己猛烈地冲击了运行于32位化ndows环境下的InTouch。应用在小系统中的InTouch软件,其价格较为实惠,而应用在大系统中其价格就比较昂贵。2、FIX美国Intellution公司研发的Fix有着较全的系列产品,主要包括DOS版,化位windows版,32位化ndows版,OS/2版等版本,与InTouch相比较,Fix功能较强,但在实时性方面依然有所欠缺。该软件拥有丰富的I/O硬x是一件驱动,但需要单独购买驱动程序。iFi最新推出的款思想体系结构比较7n思扶学硕±学位论文'昆明新W及功能比较完整的组态软件。Intellution向巧ix软件中置入了强大的组态功能,并将微软开发的VBA脚本语言环境继承到了i門X内部。由于Fix软件太过庞大,在系统中占用资源较大,导致整个系统运行缓慢,另外它经常受到windows操作系统的影响而变得不稳定。3、Citeeh澳大利亚CIT公司的Citeeh进入了国内市场的时间也比较早。Citeeh的特点是操作方式简单一,但只有程序员才会使用这种方式,般的用户不会使用这种操作方式开发控制系统。由于Cite化的脚本语言与C语言类似,用户即使使用这种脚本语言进行二次开发,也存在较大的难度。4、WINCCS一一德国IEMENS公司的WINCC具有套完整的组态开发系统,是款较先进的软件产品。新推出的版本软件虽然在某些功能上有了较大进步,但在其体系结构中仍存在旧的思想,在数据管理和网络结构方面,巧ix较WINCC要好。WINCC最大的特点是不太热衷于支持第H方硬件,如果用户要免费获得WINCC软件,就需采购该公司的硬件设备。5、其他国外绍态软件产品美国hltecConnDl公司的PARAGON、He迎istics公司的ONSOP防、U.S.Data公司的FactoiryLink切及Iconics公司的Geneseis,1^色列PCS0FT公司的WIZC0N等。尽管也曾在中国某些企业进行过应用,但是由于开发公司的,合并改制,市场合作关系缺乏研发技术落后等,目前尚未能在市场上形成规模,市场占有比例均相对较小。2.5.2国内组态软件1、组态王国内市场上较早出现的组态王软件,使用的是资源管理器式的操作主界面,且还支持将汉字作为关键字的脚本语言方式。狙态王可W完美的支持多种外部设备的接入。组态王的5.1版本在体系上相对落后,在网络功能上也相对较弱一,分布式系统也不能得到真正意义上的支持。老版本的龜态王在些性能方面有很多欠缺,新推出的版本6.53及6.55对其进行了完善和改进。2、Controx(开物)8n昆明学硕±学位论文一华富计算机公司研发的Controx2000是款仅运行于32位windows环境下的组态开发软件,该软件可W让用户体验到其强大的趋势曲线、过程报警、数据报表等功能。在国内华富是加入0PC组织最早的软件开发商,Controx在其内部创建了0PC支持,并将面向对象的脚本语言支持和多种较高性能驱动程序提供给用户,另外还对ActiveX组件的即插即用W及利用弧BC连接外部数据库进行了支持。Controx同时提供网络支持和WevServer功能。'3、ForceCorrtrol(力控)北京三维力控公司研发的ForceControl(力控)在国内市场上也是较早出一现的组态软件。其在自动控制系统中是属于监控级的组态软件,它可{^1同时与国内外各个厂家生产的设备实现网络通讯,也可W结合网络系统和工控计算机来实现集中监视和控制的目标,另外,还可W通过管理层和控制层配置的软硬件接口对第H方软硬件系统进行集成。4、FameView北京杰控公司在化C工程开发、应用和服务方面拥有丰富的经验,经过多年的努力,在化ndowsNT、Windows2000/XP操作平台的基础上,独立研发了FameView,该软件能够对数据进行采集和管理,W及对工业过程进行监控,且具有运行稳定、功能强大、简单实用和运行快速等特点,能够在复杂工业自动化监控问题上提供完善的解决方案。5、MC化MC化居北京昆仑通态软件科技有限公司在多种化ndows操作平台的基础上一开发的套用于快速构建上位机监控系统的組态软件、。该软件具有简单易用直观性好、功能完善和模块化组态等特点。2.6PLC产品介绍一PLC是工业领域中常用的款自动化控制产品,全称为可编程逻辑控制一台器,第PLC于1969年在美国诞生,发展到今天己有40多年的历史。PLC采用编写程序的方式,利用大量的存储器,实现逻辑和算术运算功能一、顺序逻辑控制功能、定时和计数控制功能等,甚至利用些功能模块,完成速度检测、定位、计数等功能。在工业生产中不仅可^代替简单的继电器控,制线路,还可W利用其强大的数据处理能力优化过程参数控制等。9n昆明阻大学硕±学位论文PLC具有处理能力高、抗干扰能力强、可靠性高、故障率低、维修量小、。维护方便、操作灵活,、低能耗等特点并且有的编程语言简单形象易懂目前,在世界上大约有300多家PLC生产厂商,PLC产品超过1000个系列品种,按照区域划分,PLC产品可分为H大流派,即美国生产、欧洲生产和日本生产。美国和欧洲生产的PLC产品存在较大的差异性,是由于其PLC技术是在彼此隔离的情况下独立研发的,这两个区域生产的产品主要W大中型PLC为主一。而日本引进了美国的PLC技术,继承了美国PLC产品的些性质,它的主要产品定位于小型PLC上。我国的PLC市场大部分被国外产品占领,但是近年一来,我国己有些实力较强的公司正在研巧开发PLC产品,在国内市场上也有一了一定的声音,但与国外产品相比有着相当大的差距。下面是国内和国外的15些主要11PLC产品。2.心1美国PLC产品-美国有很多PLC生产厂商,著名的有通用电气公司、AB公司、莫迪康公司、德州仪器公司、西屋公司等。1、通用电气公司的PLC产品-GE-1--1/J、GE/P和GE1等是通用电气公司的小型机产品,其中GE1/P和GE--1使用的是模块化结构。GE面是中型机产品,其增加了小型化缺少的故障和中断诊断功能-,而大型机甜V又增加了中型机缺少的数据表格处理和子程序控制功能,且具有较强的通信功能。2-、AB公司的PLC产品该公司生产的产品品种丰富PLC-5PLC,规格完备,系列是其主推的大中型产品,采用的是模块式结构,SLC500系列等是其小型PLC产品。3、莫迪康公司的PLC产品莫迪康公司生产的PLC敝4是一产品有大中小机型,种能与上位机通信且进行模拟量控制的小型机484一。M是种有着较强运算能力的中型机,其能与上位机和多台LC84一P进行联网通信。M5是种具有数据处理快、储存量大和网络功能强的大型化。服84是中型机中的増强型产品,其兼顾了大型机的控制功能和小型机的结构-232C,主机模块上设有两个盼通信接口,能够方便地与其他硬软件进行通信。10n昆明gz±学硕±学位论文2.6.2欧洲PLC产品1、西口子公司的PLC产品冶金、环保、化工、印刷等领域己经大量使用了德国西口子公司生产的---PLC产品,该公司的PLC产品主要有S7200系列、S7300系列、S7400系-S7-列、1200系列、S71500系列、LOGO系列、刪I人机界面、工业软件和工业-7---网络等。其中微型机产品有S1200系列、S7200系列和S71500系列,S7300系列是中小型机产品S7-400,系列是大型机产品。2、施耐德公司的PLC产品该公司生产的PLC主要有TSX08系列、TSX57系列、140系列、TSX37系列.和ModiconTSXCompact。这些产品中TSX08系列属于小型机产品,具有性价比较高、体积较小、通用性较强等特点;TSX57系列是中型机产品,其特点是CPU功能强、内存大、速度快、模拟量和开关量模块灵活紧凑;140系列主机可方便地进行组态和维护,模块和结构也可W灵活地进行选择,且处理器性能方面较为出色,IEC编程方式也较为先进,同时还支持各种网络;TSX37系列是odconTSX紧凑型产品,有着功能强、体积小、配置灵活和价格实惠等特点。Mi一Compact有体积小、功能强的特点,经过系列改进后,它在存储容量、处理速度、编程软件等方面得到很大的提高。3、A服公司的PLC产品A郎公司生产的PLC主要有90系列、50系列和40系列,50和40系列是由法国A郎生产的,而90系列是由德国ABB生产的5040系C,和列PL能够被90系列的编程软件兼容,反之只能部分被兼容。2.么3日本PLC产品日本生产的小型PLC非常有特色,在工业实际生产中,这种小型机产品能够替代欧洲和美国生产的大中型PLC来实现某些复杂的过程控制。日本有很多小型PLC生产制造商、H、。,主要有欧姆龙菱、松下、富±、东芝日立等1、欧姆龙公司生产的PLC产品该公司拥有微型、小型、中型和大型等多种PLC。SP系列属于微型机,有着体积极小、速度极快的特点;小型机有P型、H型、CPM1A系列、CPM2A系列、CPM2C、CQM1等;中机型有C200H、C200HS、C20細X、C20她G、C200HE、CS1系列1000H、C200細、CV500/CV1000VM1);大型机有C(CV/CV2000/C等。11n昆巧学硕±学位洽文2、H菱公司生产的PLC产品近年来H菱公司不断推出了很多小型机,如FX系列(FXOS、FX1S、FXON、RQN、FX2N、FX2NC、FX3U、FX3UC系列等),其在速度、容量、网络功能、特殊功能方面都得到了很大的改进QnA,它们的网。和Q系列属于大中型机产品。PLC络功能较丰富在送些系列产品中,Q系列属于现有产品中性能最好的PLC,其有着机型丰富、体积极小、安装方式灵活简便、双CPU可协同处理等特点。3、松下公司生产的化C产品FP3属于中型机产品,昨1属于小型机产品,阳0属于微型机产品,昨5/FP10、FP10S、FP20是大型化,其中FP20是最新的产品。2.么4国产化C产品在国内市场上也有很多PLC生产商制造的PLC产品,主要有和利时、台达、永宏、安控、台安等。1、和利时PLC产品和利时PLC主要包括大型的LK系列和小型的LM系列,其中LK系列PLC系统兼顾了DCS和PLC的许多优点,其系统可靠性高、控制性能卓越、易用性较佳、开放性较好、模拟量处理能力较强W及处理器处理速度快等。2、台达PLC产品该种PLCW稳健、高速和高可靠度的优点而获得广大用户的好评,在各种工业自动控制领域中都得到广泛应用。台达PLC有着指令集丰富、执行程序运算快、性价比高W及功能卡扩展多元化等特点,另外还对多种通讯协议进行支持。3、永宏PLC产品永宏热衷于研发高功能的微型、小型和中型PLC产品,FATEK是台达创立的品牌,,在同斤业中有着很高的知名度。近年来台达不仅潜也研发功能更高的PLC产品,还积极研发变频器、伺服马达、运动控制器、人机接曰、伺服控—制器化及工业用电源供应器。4、安控PLC产品12n昆明gi±学硕±学位论文2004年安控科技在国内市场上推出了Roc陆系列化C,其中RockE40系列一引入了安控科技的多项通信技术,使得该系列PLC的通信能力强于般PLC。另外,该系列PLC还提供了多种通信接口。2.7通信技术介绍2.7.1串行通信外接设备与计算机主机之间的数据,W及计算机主机与主机之间的数据通W一—过串行的方式进行传输一。,就称为串行通信通过条数据线W位位传送一的方式对数据进行传输一,传输的过程中每位数据都有个固定的时间长度与之对应。系统间的数据信息交换只需几条数据线就可完成,送种通信技术特别适合于系统之间的远距离通信。串行通信具有节省传输线、数据传送效率低的特点。2.7.2脱B通信USB全称是UniversalSerialBUS(通用串行总线)。1994年底,英特尔、Microsoft、IBM和康柏等公司联合提出了USB,但是它到了1999年才真正—SB2.0直为主要通信版本3.0被广泛使用。近年来,而新推出的USB版本,U,640兆/秒SB2.0.0主要用于光纤传输数据传输率可达,可(^^和U和1标准下兼容。USB接口拥有数据传输率高和传输可靠、可向设备供电、可接多个USB设备1^及支持热插热拔等特点。么7.3现场总线通信根据电工委员会(I防)标准和现场总线基金会(FF)定义,现场总线是连接现场智能仪表设备和自动控制系统的数字式、双向传输和多分支结构的通信一网络。现场总线不只是种通信技术,,也不仅是用数字仪表替代模拟仪表而一是用新代的现场总线拉制系统(rcs)替代传统的集散控制系统(DCS)。现场总线具有全数字化一、对多点结构、可靠性高、可控状态、互换性、互操作一性、综合功能、分散控制、统组态和开放式系统的特点。2.7.4工业W太网通信按制网络的最离层己大量地使用了工业太网,在工厂自动化系统网络中工业W太网属于管理级和单元级,并且有向控制网络的中间层和底层发展的趋13n围月ax±学硕±学位枪文势。通过工业(^太网可进行长距离通信和多数据传输。近年来,工业太网在一I/O车间级的控制网络中适用性较好,但它不能将现场总线替换为设备网络一进行使用,。太网有着很商的市场占有率是当今局域网领域中首屈指的网络。它具有W下特点;1、可靠性较高的冗余网络拓扑结构;2、利用交换技术能够获得没有限制的通信功能;3、有较好的灵活性,已有的设备能够不受约束地进行扩展;4、向下兼容性较好,能很好地适应其发展;一5、对管理控制网络易实现体化。2.8研究的内容及思路论文兰坪铅锋矿水处理站废水处理系统为工程背景选矿生产各环节,对的废水进行调研分析,结合文献并通过测定确定了主要污染物,然后根据国內外相关工业废水处理的研巧资料和前人多年来从事铅巧矿及选矿废水处理所积累的经验,制定了细格渣筛和旋流沉淀池除杂、鼓风曝气、中和沉淀、混凝沉淀的铅待废水处理工艺。根据废水处理工艺流程要求和废水水质特点,结合国内外工业废水处理自动控制系统的特点:,论文主要做了U下几点研究t1、在该铅锋矿废水处理工艺的基础上,研巧设计了基于分布式PLC控制的废水处理自动控制系统结构。2、加药控制系统采用传统的PID控制。通过PLC编程软件中提供的S巧41功能块来实现硫酸、凝聚剂和絮凝剂加药量的門D控制。3、上位机的监控组态软件采用北京亚控公司的研发的组态王6.53,通过该组态软件对整个控制系统的设备参数监控画面进行设计,^心实现操作人员对废水处理过程的掌握和分析。4、在配置好下位机控制器硬件后,下位机的编程软件采用西口子公司的STEP7。,通过该软件对整个控制流程进行准确的程序编写5、系统的运行调试。对整个控制系统进行实际运行,并给出了调试过程中实际运行的数据报表,通过该报表分析出控制系统的缺陷。14n昆明学硕±学位论文第H章铅锋矿废水处理工艺制定3.1兰坪铅巧矿废水概述兰坪铅巧矿位于云南省批江上游,兰坪县境内,兰坪甚位于云南省西北部,总面积43巧平方公里。县境内山势高峻,森林茂密,江河交错,矿产资源相当丰富。现己发现和开采的有:铅、待、領、铜、铁、银、乗、涕、盐等10多种矿藏。批江发源于兰坪县青岩山,全长150多公里,其中云龙县境巧巧0多公里,流经白石、长新、检槽、石口、宝丰五乡和石口镇,由功果桥注入湖沧3江。兰坪铅轉矿的大小选矿厂废水排放量大约为l%0m/d,这些选厂废水直排,铅超标48倍9批江,巧超标巧倍,福超标倍。排入批江河床的尾矿水质中含铅8.23毫克/升,含福0.23毫克/升。污染物除铅、锋外主要还有选矿药剂M"造成的有机污染。兰坪矿选矿工艺复杂,选矿药剂的投加较多,通过对尾矿水的水质进行化验分析,结果甜>9、高COD及高重金属离子含量(主要是铅离子、領离子和巧离子)。如果该些铅巧矿废水得不到有效处理而直接排放,必将导致周边水体和±壤遭到相当大的污染,引起水体生物和牲畜死亡?及农作^^i物的质量下降,造成严重的环境危害。另外送些选厂虽然进行环保改造,建设了尾矿累站、尾矿输送管道、尾矿库等,改变了选矿废水直接排放的现象,但是送样的尾矿处理方式依然存在很多问题,如尾矿周围的原有植被、地表地下水和大气都会遭到破坏和污染;自然沉淀净化后的废水大部分达不到外排标准;自然沉淀净化后回用于浮选,水质成分不稳定,影响选别效果;直接外排后选别需要使用大量新鲜水,增加选矿成本。鉴于上述原因,选矿广应在生产的同时运行相应的工业废水自动处理系统,送样可1^确保矿区废水的达标排、放,避免因工人操作不当失控而出现废水排放超标影响周围河流水体的情况一,进步改善了周边环境质量,节约了大量水资源,实现了经济效益与环境效益可持续发展。义2铅巧矿废水水质分析3.2.1铅巧矿废水中含有重金属离子的成因根据矿石性质和浮选工艺要求,兰坪铅巧选厂浮选铅锋作业需要在弱碱性和强碱性介质中进行,因此铅巧矿浮选尾矿废水中pH值呈现出碱性。当废水pH值呈现弱碱性时,尾矿废水中W氨氧化物形式沉淀的重金属离子不会超标;15n昆明ax大学硕±学位论文当浮选中添加的大量石灰致使最终尾矿废水中pH值升高,碱性增大,重金属氨2"。氧化物溶解度又增大,造成尾矿水中重金属离子超标3.2.2铅巧矿废水回用对浮选巧程造成影的的原因在铅铸矿废水中,常含有各种浮选药剂,各种重金属离子和难免离子、少量的面化物,各种溶解气体和部分有机物及腐植物质等。浮选添加的黄药类捕收剂与重金属离子作用会形成相应的重金属黄原酸盐沉淀,会使得黄药类捕收剂消耗量变大难免离子接触到某些矿物粒子,会吸附在矿物表面上,破坏浮选过程的可浮性和选择性;含有起泡剂的尾矿废水作为回水再用,会使得添加到浮选过程中的起泡剂用量难控制。尾矿废水未经净化处理直接回用对选别指标有较大影响,例如废水中的铅离子对巧有活化作用,会使得铅精矿中悴含量升高,铅品位降低、待精矿中锋回收率下降;废水中的选矿药剂会使得铅锋精矿产率增大,互含量增加,最终造成铅精矿和鲜精矿品质下降,回收率下降。经过净化处理的尾矿废水回用到浮选过程一,对选别过程也有定影响,其主要原因在于处理后的废水中还含有一定量的浮选药剂和重金属离子,如果作为回水利用,浮选时药剂制度就需要做相应的调整,并且废水经多次循环处理再回用,药剂制度也得相应的做多次调整,送对浮选过程的稳定性造成很大影响。从上述分析来看,,尾矿废水不适合回用到浮选过程中最终的处理方式是通过适宜的处理方法对废水进行处理,处理后外排。3.2.3铅巧矿废水水质3-兰坪铅锋矿尾矿废水水质分析结果,如表1所示。表3-1铅巧矿尾矿废水水质表名称PHCOD(mg/L)Pb(mg/L)Zn(mg/L)Cd(mg/L)Cu(mg/L)— ̄ ̄尾矿10.巧1608.巧6.370.230.87—排放标准69100150..105III一从W上铅锋矿尾矿废水水质表结果情况看:选厂废水排入尾矿库经段时间的自然沉淀净化后,水质还是不能达到工业废水排放标准,pH高达10.15,COD160毫克/化超标1.6倍.238.23;含铅8毫克/升,超过工业废水排放标准6.37.訂0.23。倍;含巧毫克/升,超标1倍/升;含領毫克16n昆招学位论文义3处理工艺设计依据及原则严格遵守污染物排放的国家标准和地方标准,根据工程实际情况W《工业231-1-废水综合排放标准》她89781996为设计依据31所,如表示;设计原则为;1、保证浓密池溢流出水水质法到国家排放的要求;2、选择合理的处理工艺,尽量控制好各种成本,扩大选矿厂经济效益;3、采用的处理工艺形式要简单、紧凑、操作方便、管理便捷、运行安全可靠。义4铅鄉r废水舰工巧It程经过对现场生产各环节的废水水质进行化验分析,在查阅总结前人研究工作资料的基础上,结合本研究的具体特点,找出处理此废水的有效的、经济的-方法,并优化了废水处理工芝组合,工艺流程,如图31所示,此工艺运转成本低廉、操作简单方便且易于控制。提升累II—尾矿库?集水池?格筛—?旋流沉砂池—?曝气池^杂物砂矿泡沫鼓风沪脱泥;后的水运至尾矿库机g去杂物加药系统IIfff外排一脱泥间^——二段浓密池—段浓密池 ̄沉淀物tI3-图1兰坪铅辑矿废水处理工艺流程废水和矿渣等杂物经管路一起排入尾矿库,在尾矿库内废水经自然沉降净化一段时间后自流至集水池,此过程废水经自然沉降,COD、H1、重金属离子等得到部分降低。集水池中的废水经过提升累打入到细格渣筛池中除去夹杂的杂物一,再进入旋流沉淀池中进步除砂,分离出来的砂矿再外运至尾矿库下;剩的废水通过进水阀口进入曝气池一,然后通过鼓风机向池子鼓入定量空气,使17n昆明浩扶学硕±学位论文之与废水接触反应一段时间一,由于废水中含有定量的起泡剂,从曝气池底鼓入空气后会产生大量的泡沫,这些泡沫不但能够很大程度地降低起泡剂本身在一,而且能附带除去部分重金属离子废水中的含量,进步降低废水中的饼D。一在曝气后废水进入,溢段浓密池,加药系统自动投加硫酸进行中和沉淀流水进入二段浓密池,加药系统向水中投加凝聚剂和絮凝剂进行混凝沉淀,两个浓密池的沉淀沉降到底部,由底部祀子将其推向中也,经底流系抽到脱泥间的储泥池进行储泥脫泥一,脫泥处理后的水返回到集水井再进行下阶段的处理,泥饼杂物通过汽车运至尾矿库;二段浓密池溢流水巧进入出水池进行最后的水质检测,检测后的水达到水质标准后外排。处理工艺中关键环节采用中和沉淀法和絕凝沉淀法来改变废水的州值和去除重金属离子。1、投加硫酸调整削。中和所需的酸选用硫酸,9跳的硫酸价格实惠,来源、广泛,消耗量少。在碱性废水中加入硫酸后,形成了部分硫酸铅硫酸锋等沉"—12淀,除去部分重金属离子,并且PH值可降至89范围内。发生的反应如下:Ca册b〇2)+2HSO2PbS(U牛Ca巧吊0(2尸(0H)22Ca(监n〇2)2巧吊SO尸2ZnS〇41+Ca(地)+2出02CdS〇+Ca二+(OHC(U0H)2CaSO4)2tlCa(0讯2+出SO尸C:aS〇41巧拓02削-、。已调至89投加源凝剂沉淀投加硫酸后,废水值,呈弱碱性,在此条件"W"下,继续投加硫酸铁凝聚剂和聚丙嫌献胺絮凝剂进行混凝沉淀,此方法既利用了凝聚剂的电性中和作用和双电层作用,也利用了絮凝剂的吸附、桥联和卷带作用,经过沉淀处理后,废水中大部分悬浮物、有机物和重金属离子可W除去。18n昆巧81:^娜±学位论文第四章铅锋矿废水处理自动控制系统设计4.1拴制设计原则根据铅巧矿废水的复杂水质倩况,结合了处理工艺的特点,本研巧确定了如下自控系统的控制设计原则:1、采用最新的计算机配置,选用先进性、安全性、稳定性、易用性较好和功能完善的软硬件产品。2、自控系统采用开放的分布式控制系统,使系统风险分散,这样既可1^保证系统的可靠性,又可W让系统的响应速度和处理复杂问题的能力大大増强30]03、设备及仪表的选型应从可靠性、安全性、开放性、扩展性及通用性等几方面加考虑,另外应尽量选择其行业中的使用较多的成熟产品,这样可W保证产品的安装及维护成本大大降低,同时在设计上预留扩充空间,如设备和电设计的备用空间。4、自控系统采用手动与自动两种控制方式相结合,并且现场本地控制级优先。4.2自控系统结构4-铅鲜矿废水处理自动拉制系统组成,如图1所示。19n昆明理工大学硕±学位论文滋气,麵爾—^;!!J麵I一滅BB訓晦^|:,咖|^>P监控从机监控主机打印机U巧I_I,,:I.L症!?:太网交籠^2日OPLC3日日PL〔主站日PLCite5i2i^^1E3 ̄ ̄PRO円BUS网洛I1WH^1#从站PLC2#从站化C帮ill#讀勢提升泉、格渣版旋流沉沙池等鼓风机、漢水器、浓密化等如药系统脱泥系巧4-图1兰坪铅巧矿废水处理自动控制系统组成1、控制站构成33。根据废水处理的工艺流程,PLC系统分个控制分站。个控制站为1胖1£进水控制站2ttPLC1#2#、、的反应池从站和加药系统从站3甘化C脱泥控制站。2、自动检测仪表包括进出水电磁流量计、浊度(SS)计、风管流量计、pH测定仪、浓度测定仪、化学需氧量仪(〇)D)、铅巧铜重金属离子在线分析仪、超声波液位计和超声波液位差计等9类自动检测仪表,流量计包括瞬时流量和累积流量,累计流量输出信号为脉冲,瞬时流量和其它仪表检测数据的输出信?号都为电流模拟量420mA。3、控制设备包括进水提升乗、细格渣筛、旋流沉砂器、砂水分离器、揽拌器、淺水器、电动阀口、罗茨鼓风机、浓密机、底流泉、加药设备、脱泥机等多台设备,除加药电磁阀和调节阀输出状态为开关量及模拟量(控制频率)外,其它控制设备的输出状态都为开关量。20n昆明学硕±学位论文4.3自动控制系统流程W该自动控制系统由中央控制站和现场控制站两个层次组成。系统采用光。纤W太网进行上位机与下位机之间的通信,并采用相应的太网设备、中也控制站承担了控制操作、数据显示管理、数据采集处理实时和历史报警、实时和历史趋势、数据记录及时日月年报表等功能。现场控制站主要负责仪表设备的自动控制和状态信号的采集,现场控制站共由4个现场分站组成。1、进水控制站:负责集水池提升索、旋流沉淀池设备的控制和、细格渣筛数据采集。一2、反应池从站:负责鼓风机房、曝气池、二段浓密池等设备的控制和数据采集。3、加药系统从站:巧责3个加药设备的加药过程调整和控制W及数据的采集。4、脱扼控制站:负责储泥池、脱泥机设备的控制及数据采集。4义1进水控制站1、提升索控制由于集水池废水水位很低,需要增设提升累将废水水位提高,来确保废水在整个废水处理过程中能够利用重力作用按照各工艺处理顺序自行流动,送样一后续工艺利用高度差实现废水自流,能在定程度上降低处理能耗。在集水池和曝气池安装超声波液位计,用来检测各池子中废水的液位。PLC控制器首先根据集水井自身的液位高低判断是否启停提升累,然后根据曝气池液位值判断是否进水。提升索按照事先制定的运行方案,自动增减提升累台数""和自动切换系,下面是制定的运行模式:1)自动控制模式PLC程序按照集水池设定的液位值自动开启或停止提升索台数。2)手动控制模式根据上位机显示的液位值和运行停止时间设置值,按照实际进水情况手动对提升索进行开启停止操作。提升累控制箱设有就地/远程选择操作柜,就地控',制具有较高的拴制优先级,当选择就地控制时可W通过面板上的手动按钮手动控制索的启停。21n昆明gl±学硕±学位论文3)集水池5个液位模式:当集水池液位值处在设定值W下时低液位设定值,PLC控制器会发出低液位报警并显示在上位机的报警窗口画面中,同时停止所有正在运行的提升粟。如果控制器发出进水命令,集水池液位处在低位值,提升粟不能启动。后动1台提升聚的液位设定值:当液位值处在该设定值W上时,PLC随机启动3台提升累中的1台;当液位值处在该设定值W下而且处在低液位设定值W上时,PLC控制器将保持接行1台提升奈,其余累都不能启动(除倒粟时间到)。启动2台提升系的液位设定值:当液位值处在该设定上时,PLC控制器启动3台提升累中的2台;当液位值处在该设定值W下时,PLC控制器随机停止2台正在运行的累中的1台,保持运行1台提升累。3PLC控制启动台提升索的液位设定值:当液位值处在该设定值W上时,器启动全部提升累;当液位值处在该设定值W下时,PLC控制器停止3台提升累中的1台,继续保持运行2台启动的索。高液位设定值:当液位值处在设定值W上时,PLC控制器发出信号停止全部提升累,且关闭曝气池进水阀口停止进水,同时发出高液位报警并在上位机报酱窗口画面中显示及记录。4)提升累自动倒换运行模式当正在运行的提升累达到了倒换冢时间设定值时,PLC控制器自动倒换提升聚编号,对应的提升系会按照编号的改变而实现累的倒换。如果自动倒换累后,需要启停的冢没有反应PLC,控制器将按照设定的时间间隔再次重新启停粟。2、细格渣筛的控制由于废水从尾矿库下渗到集水井,较大较粗的杂物己经被隔除,但是为了更彻底去除废水中渗杂的较大的固体废物,在提升累么后使用了细格渣筛,其结构与粗格渣筛类似。在细格渣筛前安装1台超声波液位差计,用来检测细格渣筛池液位差值;格渣机根据这个液位差值,按照预定的运行时间和停止时间自动运行,运斤时间和停止时间均不固定,可レッ根据实际情况在上位机进行参数调整。同时螺旋输送机、皮带输送机与细格渣筛需要进行联动控制。下面是制定的运斤模式:1)自动控制模式22n昆明gz大学硕±学位论文PLC控制程序按照设定的液位差值和运行时间自动启动或停止细格渣筛。2)手动控制模式、、根据上位机显示的运行时间停机时间液位差,按照实际情况手动对格渣筛进行开启停止操作。细格渣筛控制箱设有本地/远程选择操作按钮,本地控制具有较高的控制优先级,当上位机失控,就选择本地控制,可W通过现场操作柜里面板上的手动按钮对细格渣筛进行手动启停。3)时间控制模式当一2台中的任意台细格渣筛的停机时间超过设定值时,PLC控制器启动该台细格渣筛一,并开始对其运行时间进行累积计时;当其中任意台细格渣筛运行时间超过设定值时,PLC控制器停止该台细格渣筛,并对该格渣筛的停机时间进行累积计时。2台细格渣筛共同使用运行时间和停机时间参数设定值,但每台细格渣筛有各自的运行时间和停止时间累积计时。4)液位差控制模式当液位差值超过液位差设定值时,PLC控制器启动细格渣筛;当液位差值低于液位差设定值时,PLC控制器停止细格渣筛。3、旋流沉淀池的控制废水经过细格渣筛除去部分杂物后,其中还含有大量矿粒杂物,需要使用一步除砂旋流沉淀池进,W避免阻塞管道和减少对阀鬥等设施的磨损,且为后续的处理环节做好充足的准备。当PLC控制器给出进水信号时,细格渣締后动,细格渣筛后筛阀口自动打一定开度开到,废水进入旋流沉淀池进行除砂流除砂的过程中,螺旋槽,在旋一按照程序设定时间进行次提砂和洗砂一,提砂和洗砂的同时罗茨风机进行次联动运行。4、电动阀的控制电动阀控制箱设有本地/运程选择操作柜,本地控制具有较高的控制优先级。当选择本地控制时,可W通过面板上的手动按钮手动控制阀口的开停;当选择远程控制时,则可在中控室的监控画面中通过输入设备进斤手动控制或者自动控制,中控室监控人员可W根据现场废水处理实际情况在画面中切换控制方式来控制阀口。当PLC控制发出进水命令时,PLC控制器控制电动阀先开启各阀口,并延时一定时间一(可W设置),待阀口开到位或者开到定开度值,相应的细格渣23n*昆明gl;:学硕±学位论文C筛,旋流沉砂器和提升累才能开启;当曝气池液位超过设定值时,PL控制器一先停止正在运行的细格渣筛、旋流沉淀池和提升系,并延时定时间,然后再关闭相应的阀口。5、主要控制流程-。提升系控制工作流程图,如图42所示提升累控制I-读取洩位值N1I—T动fNUVN启动升累—I^{*累轮巧定时0mn?3i!I*惇粟或启备巧累^NJL][累切换图4-2提升冢控制王作流程细格渣筛+旋流沉淀池系统程序,主要控制细格渣机、旋流沉淀池、砂水分4-3离器和罗茨风机的运行,其中主要控制工作流程图,如图所示。24n昆明学硕±学位论文细格渣巧控制NI手动控制自巧开始?1TYV宿动细格渣筛W][—?读巧液位羞值—?读取时间I,NN,—于巧位差I<行时间到;^ ̄ ̄ ̄'I,貞动沉稀水_—??自动细概筛 ̄?停止细格渣筛IINNYNjIYYfI巧止沉巧砂水雜仔止细格渣筛s图4-3主要控制王作流程4.3.2反应化巧制站1、曝气控制经过旋流沉淀池处理后的水进入曝气池,曝气池出口处安装淺水器,由于废水中含有不定量的浮选药剂,尤其是起泡剂,曝气后会产生大量的泡沫,这些泡沫附带废水中部分重金属离子上升到废水表面,并且还能够将漂浮在表面一的各种油污杂物聚集在起。当液位计检测到液位值达到设定值时,控制器关闲进水站的设备停止进水,同时启动鼓风机从曝气池底部向废水中鼓入空气(曝气时间可根据处理倩况自行设定);曝气过程中产生的泡沫夹带的金属离子和杂物随着淺水器缓慢下降(淺水器下降速度可根据实际情况进行调整),及时排出到泡沫池,待曝气时间达到设定值后一二段,淺水器继续下降水通过管道进入后续的,废浓密池。25n昆明理工大学硕±学位论文2、鼓风机控制鼓风机鼓入的空气进入总管后,经过两个分气管给两个曝气池进行曝气;两个曝气池设置互锁控制一,即个池子从进水开始到排水完成运个运行周期结.一束后一池子,另外个池子才能进入运行周期。未进入运行周期的曝气池在另曝气过程中,进气阀始终处于关闭状态,但是进水阀为全开状态,PLC启动提升聚向池子提前供水,这样能够使得整个运行周期缩短。2在化C程序编写过程中应保证鼓风机控制的无扰动切换,如果个曝气池一个池子出现故障PLC程序自动关闭进水阀和进入在曝气周期中有,则首先由,废该池曝气支管上的所有阀口,同时自动打开该池排水曰底部的排空口水进入回流池由回流泉把废水再次抽回到提升系房,这样可W消除因检修时间长引起池子里各设备仪表被腐蚀的影响。待检修状态消除,PLC将自动打开该池的进水阀和进入该池曝气支管上的所有阀口(可W通过上位机的参数设置控制开启到合适位置),同时化C自动关闭排空口,待回流池废水抽干后,回流粟自动停止(必要的时候,通过人工清空池里的杂物等),当池子处于正常状态中。,该池自动加入到运行时间控制中3、浓密池控制一2削,1个,作为段浓密池个用于浓密池设计为,1个用于加酸调节值加混凝剂沉淀,药剂的投加从浓密池中也给矿桶给入,浓密,作为二段浓密池"W"-池整体结构,如图44所示。稳端,'-皂爸巧IkMt/j[权坛子巧舰;忠郊g.J-—'lLH中4域巧jJiI巧水化J庶L齊—oo如raft浓拓店祀荀图4-4浓密池整体结构26n屋明SI大学硕±学位论文一段浓密池PH曝气池经过曝气处理后的废水进入到,经PH测定仪检测其值,PLC根据MD控制算法,向废水中自动加入硫酸,加酸的过程中,控制器自动开启揽拌器进行攒拌,待閒值调到设定值时,控制器停止加药和攒拌器;废水经加酸反应后,形成的部分沉淀沉降到浓密机底层,经底流累输送到脱泥车间,浓密池沉淀浓度的检测与底流泉阀口联锁,通过在底流管道上的浓度计,实时检挪f浓密池底流浓度作为输入,底流粟的转速作为控制输出来控制排矿量和沉淀浓度。达到PH值要求的溢流废水进入到二段浓密池,通过流量计和浓度计检测进水流量值和浓度值,PLC控制器W这两个值计算出来的药剂投加量作为给定值?进行門D控制,向废水中自动加入凝聚剂和絮凝剂,并自动开启H段揽拌器进行揽拌添加,待药剂投加量达到给定值后,控制器停止加药和揽拌:当溢流槽内的浊度分析仪检测到溢流水浊度大于设定值时,说明根据浓度和流量计算出来的药剂投加量不准确,需要加大混凝剂的投加量,控制器自动切换到W浊度作为给定值的PID控制,继续向废水中投加混凝剂,相应的揽拌装置也同时启动,待浊度值达到给定值后,停止加药和揽拌,沉;泡凝沉淀后降到底层的、。沉淀物经祀子推向中屯,同样的通过門D控制底流累转速排出沉淀物当浓密池处于自动控制过程中,所有参数都将按照程序设置值进行自控,这期间会因各种因素引起参数偏离正常范围,因此在上位机需设置手动控制进行手动调整。4、主要控制流程曝气池+浓密池系统程序,主要控制鼓风机、淺水器、揽拌器、阀口、各类4-54-6所示。检测仪表的运行,其主要控制工作流程图,如图和27n昆巧gx;*±学位论文:学硕巧气池拴制^N:1丰动控制YJ后动鼓风机U ̄?谨水器下降排泡读取时间NiNiyYT| ̄一?涅水巧再次下降淺水 ̄?悴止鼓两机NNYU',^1,淀水器上升到初巧位,置图4-5主要控制工作流程巧n昆明阻大学硕±学位论文浓巧池巧制N1手动巧制<自控开始?;^TYY古I二段聚剤-皆瓣器段浓巧池:!l口硫酸…rI攒拌揽拌’II—?读取加药量值—?读取削值IINNJrYTyj],停止力絮^&停A加硫^及巧^斬III巧淀出水沉淀出水图4-6主要控制工作流程4.义4加药控制站4.义4.1則)控制巧介P一ID拴制在工业生产过程控制中是应用最多的控制方式之。目前工业控制器中,PID控制器的应用比例和范围依然很大,这是因为PID控制器结构简单、稳定性好、调整方便,它的控制算法中蕴含了控制系统现在、过去和未来H方面的主要信息,其中现在是P,过去是I,未来是D。只要P、I和D三个作用配合使用得当,就能使动态过程快速、平稳、准确,获得令人满意的控制4-7效果。PID控制原理框图,如图所示。29n昆明gz:^学硕±学位论文?化巧j+々)蜡—塑-,》梦^?彼挺巧* ̄ ̄—+Y-+Y———?巧分:-图47PID控制原理框图P一ID控制是种线性控制,它根据给定r(t)与实时输出值c(t)构成了偏差:=rt-cte(t)()()将偏差的比例P(现在)、积分I(过去)和微分D(未来)通过组合计算出控制量对被控对象进行控制:,故称之为PID控制,它的控制算法表达式为^M=K+M+(t)ce+K4edtinnitial诗式中;MrP巧回imitial路输出的初始值;K一PcID回路的增益;Mt—PID()回路的输出;上述连续量经离散化处理后,变为如下算式:=+MMKce+Ke+K6e—nn,I:^,a日(i)innitil。。在上述式中,M。是在采样时刻,門D回路的输出计算值;Kc是門D回路的增益,Ki是积分项的比例常数;K。微分项的比例常数;e?是采样时刻n的回路偏差-值6-n1eX;。1是义样时刻的回路偏差值;,是采样时刻的回路偏差值;Minnitial是UWPID回路输出的巧始值。4-3.4.2PID巧制原理一1、比例(P)控制:比例控制是种最常规的控制方式.。比例控制能立即成比例地反应输入信号的变化。当只有比例控制时,系统输出有稳态误差。2、积分(I)控制;在积分控制中,控制器的输出量与输入误差的积分成一正比关系。在个自控系统中,,在仅有比例积分的控制器中加入积分项才能30.n*屋iiai;学硕±学位论文;在进入稳态后消除存在的稳态误差,。积分项对误差的计算取决于时间的积分随着时间的增加,积分项会变大,这样它就能推动控制器的输出增大进而使稳+态误差逐渐减小,直到等于零。因此积分(PI)控制器,,比例可W使自动控制系统在进入稳态后没有稳态误差。3、微分(D)控制:在微分控制中,控制器的输出与输入误差的变化率(即误差的微分)成正比关系。自控系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性环节或有滞后环节,具有抑制误差的作用,其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的。,变化超前,即在误差接近零时,抑制误差的作用就应该是零也就是说在自,控系统控制器中只加入比例项是不够的,比例项的作用仅是放大误差的幅值而目前需要再加入的是微分项,它能预测误差变化的趋势,有着超前控制作+用。所W对有较大惯性或滞后的被控对象,比例微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态時性。4.3.4.SPID控制优点1、原理较为简单,适应性较好,鲁棒性较强,对于现场环境恶劣的工厂非常适用。2、PID,算法简明,参数调整与设计方法较为完整设计人员很容易掌握此方法。3、在很多工业控制回路中对系统的可靠性要求很高,而对控制精确性和快速性要求不是很高时,使用門D控制可W获得较高的性价比。4、长时间的使用过程中,可根据实际需求对門D算法自身缺陷进行很多改进。4.3.4.4PID的控制参巧整定門D的控制参数整定是控制系统设计的关键部分。門D控制器的比例项的常数、积分项的时间和微分项的时间的大小是通过被控过程的特性确定的。門D控制参数的整定的方法有2大类。1、理论整定方法该方法主要是根据系统的数学模型一,通过系列的理论计算,最终确定控制参数。通过该方法获得的理论数据还不能直接使用,需要经过工程实际进行修正和调整。31n昆明gi±学硕±学位紛2、工程整定方法该方法主要是根据工程实际经验,在实际控制系统的试验与探索中直接进行。这种方法较为简单、易于被设计人员掌握,广泛应用于工程实际中。工程整定方法包括临界比例法、响应曲线法、经验凑试法和衰减法4种。这4种方法都有自己的特点,但它们的共同点都是要进行试验与探索,再依照工程经验公式来整定控制参数。4一无论采用种方法中哪种,最终得到的控制参数,都应该在实际的控制系统运行中经过最后的完善与调整一。另外門D的控制参数整定,只能够在定范围内改善控制质量。如果仪表校正或使用不当,控制阀不符要求都会对整定效果产生影响。目前使用较多的方法是临界比例法。通过该方法进行P巧控制参数的整定步骤如下;一一。第步:在闭环控制系统中,选择个足够短的采样周期让其运行第二步:将T,放在无穷大的位置上,T。放在零的位置上,使控制器变成纯比例作用。第H步:通过干扰或给定作用,由大到小逐谢改变比例系数,直到系统对输入的阶跃响应产生等幅振荡(临界振荡),这时记录下临界比例系数5k和临界振荡周期L。4-第四步:按照表1中的经验公式求出PID的各控制参数整定值。4-表1经验公式表控制作用比例度S极分时间T:微分时间T:IIIPID1.65J0.5Ts0.125TsPD1.850.1T:ePI2.25eT/1.20gP25000t4.3.4.5常规PID巧制加药量加药系统在整个废水处理中起着至关重要的作用,其中加药控制直接影响着最终的出水水质和处理成本。采用人工操作方式投加药剂大致步骤为:发现输出偏离给定值;根据经验快速调节执斤机构,等待,观察调节效果,再次调节。由于工人受技术经验的制约,很难做到随着水质的变化及时做出调整。另扣n昆明理工大学硕±学位沧文外药剂本身具有毒性、腐蚀性,采用人工投加方法不当会对人身和周围环境造成危害。。因此本论文中两种药剂量的投加都采用了常规的PID控制方案1、硫酸量投加控制?系统工作时,PH值并输出420raA标准曲测定仪检测出浓密池中废水的,电流信号,送入PLC控制器的模拟量输入(AI)模块,该模块将电流信号转换?工程为027648的整型值,再经过ST邸7提供的SCALE功能将该值转换为为一VEP7提(P)传至ST实际值(般是实型值),再将该实型值作为输入值供的門D指令中进行计算处理,处理后的PID输出值再经过SCALE功能转换为整型?值传至模拟量输出(A0)模块,该模块将整型值转换为15V的电压信号,该信号能控制变频器的输出频率(阀口)上,进而控制化S〇的,作用在执行机构4投加量,实现对铅锋矿废水閒值的调节。经过SCALE功能处理后的PH实型值,通过通信模块实时地显示在上位机。硫酸投加的,便于操作人员的观察分析PID控制框架-8,如图4所示。:PLC控制器1PH检测仪^AI模块^P。算法I1ITTTA浓密池-—电磁阀^^*喜I'I、块-8P图4硫酸投加的ID控制框架2、絕凝剂量投加控制系统工作时,,进水管道上的浓度计和流量计检测出废水的浓度值和流量值?并分别输出420M标准电流信号,送入PLC控制器的模拟量输(AI)模块,?该模块将电流信号转换为027648的整型值,再经过STEP7提供的SCALE功能将该值转换为为实型值,转换后的两个实型值传至之前编好的计算程序进行(SP)计算,算出所需要的药剂投加量,再将该药剂投加量值作为给定值和实时检测的药剂投加量值作为输入值(PV)传至ST邸7提供的MD指令中进斤汁33n昆学位论文算处理,处理后的門D输出值再经过SCALE功能转换为整型值传至模拟量输出?(A0)模块,该模块将整型值转换为15V的电压信号,该信号控制变频器的。输出频率,泡凝剂量投,作用在执行机构(阀口)上进而控制混凝剂的投加量-9加的PID控制框架,如图4所示。浓度计和化C控制器"A"Ii模巧流量计門D算法iiI药剂投加II实时量fYYA0报显^^^r浓密池^电磁阀^I4-9P图混凝剂曼投加的ID控制框架4.义4.6主要巧臟程加药系统程序,主要控制加药量采集、加药量的计算和添加、加药电磁阀-的启停等,其中主要加药控制工作流程图,如图410所示。34In昆明理工大学硕位论文初始化I1,将加药虽读入到PLC将PH值读入到PLCII'打开电磁俩打开电磁阀<^]II实时加药旦实时PH值II计巧加药虽偏差值计巧削值偏差值NN到设定值范■C到设定值范■;^YjI1Y关闭电磁陶-图410主要加药控制工作流程4.义5脱泥控制站工作流程图4-11脱泥间控制,如图所示。35n昆明gi:^学社報论文脱泥控剌N1I手动控制4C自控开始?;;>;^^YI—?读取储泥池液位值INJlY1—?启动脫泥机系统NC^液位没定;^YJ巧止化泥机系统4-图11脱泥间控制工作流程4.4自动控制系统的干巧问題由于废水处理现场环境较为复杂,有很多不确定的因素会对自控系统的通一定的干扰影响信稳定性和仪表检测准确性产生。因此,在进行安装调试的过程中就应该对送些干扰问题进行认真分析,对干扰比较弱的要及早消除,对不能消除只能减弱的干扰要尽量想办法减弱,对调试过程中没有出现但在正常运行后出现的干扰,应在检修维护时解决。4.4.1信号线干扰铅锋矿废水处理自动控制系统中,检测信号和控制信号都是需要进行传输的信号,如果这些信号在传输的过程受到干扰,将会对整个自控系统的稳定。性,尤其是对数据传输的准确性造成较大的影响现场主要的信号线干扰有共模和差模干扰2类。差模干扰是高频交流电信号在传输线上产生的干扰,可W通过W加入RC或者滤波器,接入双积分A/D和D/A转换器,将电压信号转成电流信号进斤传输的方法来抑制或消除干扰。36In昆明学硕±学位论文共模干扰是由控制器处的接地与现场设各控制信号和仪表检测信号处的接地之间存有一些电压差值而比较产生的,可采用单边接地的屏蔽电缆,光电隔离,双绞线电雞,和具有高共模抑制比的差动放大器等方法来进行抑制。4.4.2变頻器干巧由于现场配电柜内使用了很多变频器,变频器内部配有较多的富频率开关管,这些开关管随着设备的后动停止而频繁地接通和关断,其在运行时会产生较强的电磁福射,对周围电网和设各造成很大的干扰。对于这种干扰问题,可W利用加装隔离变压器和输出加装电抗器2种装置进行解决。4..43强电干巧在废水化理现场有提升累、揽拌器、鼓风机、浓密池等大功率电机,其使用的电压均为交流%0伏一24,而PLC和仪表用电都为直流弱电(般为DC伏),周围的交变磁场产生的干扰会很容易影响到送些弱电信号的传输。因此,在铺设电缆化需要将弱电信号电缆远离强电供电电缆,例如在采集鼓风机运行电流时,电流传感器的弱电供电电线和电流输出信号线须远离鼓风机的强电供电电缆。37n屋明gz±学硕±学位洽文第五章自动控制系统设备仪表选型及配S为了使错锋废水处理的全流程进行窩效管理,保证出水水质达到排放标准和各种能耗达到最小,需要对自控系统涉及到的设备仪表进行合理的选型配置。5.1设备仪表选型原则5.1.1工艺过程的条件决定设备仪表选型的主要条件是工艺过程的压为、粘度、湿度、温度、流量、腐蚀性、毒性等,这崔条件影响到设备仪表选用的使用寿命和合理性。5.1.2操作上的重要性各个检测点的参数在操作上的重要性是设备仪表的记录、指示、控制、报警等功能选择依据。对工艺过程没有很大影响的,但是要连续监视的参数,应选择指示型的;对要了解和分析变化趋势的重要参数,应选择记录型的;然而对工艺过程有较大影响的,又要不断监控的参数,应该选择设有控制的;对生产和安全有影响的参数,应选择设有报警的。一5.1.3经济性和统性投资规模也是决定设各仪表选型的主要条件,需要在满足工艺处理和自动控制的要求下一,进行系列的经济成本核算,得到较适合的性价比。为了较好地管理和维护选用的设备仪表一,还应该在选型时重视设备仪表的统性间题,即选用相同厂家、相同系列和相同型号的产品。5.1.4使用和供应巧况在设备仪表选型时,应该注意到产品的成熟性,W及现场使用的可靠性;同样还要考虑到设备仪表货源的供应充沛程度,避免耽误到工程设计和建设进度。5.2主要设备仪表性能本论文设计的自动控制系统涉及到的设备仪表主要有:累、阀、格渣机、?无轴螺旋输送机、旋流沉砂器、砂水分离器、罗茨风机、鼓风机、淺水器、浓38?.n昆明学硕±学位论文密池和加药设备等;主要仪表有:超声波液位计、超声波液位差计、电磁流量"计、浊度(SS)分析仪、PH值测定仪、C孤在线分析仪、总铅(化)在线分析"一仪、总锅(Ccf)在线分析仪、总巧(如)在线分析仪等。些仪表的性能如下。1、C孤在线分析仪测量方法;重絡酸钟高温消解,比色测定---H档量程测试量程:(0500)m(02000)m0mg/L,5000),g/L(g/L最大测试量程0-40000mL;g/检测下线:8mg/L分辨率;<1皿g/L<10<:标准溶液%15%准确度;水样消解时间:可设定呈无故障运行时间!72化/次通信接口:设有1路RS485或RS232口MODBUS通信协议或自定义协数接,支持?化1路电流模拟量420raA(可根据实际调整)2+2、总铅(化)在线分析仪测量方法:孔雀石绿/跳化物比色法---测试量程:(01.0)mg/L03.0)m/L(06.0)raLH档量程(g,g/检测下线:0.02mg/L分辨率:<0.Olrog/L准确度:标准溶液<5%;水样<10%测量周期:可设定无故障运行时间:备巧化/次通信接曰:设有1路RS485或RS232数接口S通信协议或自定文协,支持M0地U?议1路电流模拟量420mA(;可根据实际调整)3、总矯佑(f)在线分析仪测量方法:双硫腺分光光度比色法-m--m测试量程:(01.0)L(02.0)raL(05.0)LH档量程g/,,g/g/检测下线:0.02mg/L分辨率:<0.02mg/L准确度-:标准溶液巧柄水样<10%测量周期:可设定39n昆明学硕±学位洽文无故障运行时间:兰720h/次通信接曰:设有1路盼485或RS232数接口,支持腑DBUS通信协议或自定义协?mA议;1路电流模拟量420(可根据实际调整)"4、总巧Zn()在线分析仪测量方法:双硫腺分光光度法---mmH档量程测试量程:(00.5)mg/L(02.0)L(03.0)g/L,g/,检测下线:0.02mg/L分辨率:<0.OOlmg/L准确度:标准溶液<5%;水样〈10%测量周期:可设定无故障运斤时间:含巧化/次通信接口:设有1路RS485或盼232数接口,支持M0抓US通信协议或自定义协?议;1路电流模拟量420mA(可根据实际调整)5.3监控系统选型及面里上位机监控系统的组态王组态软件运行版软件锁为无限点配置,每台计算机安装I个软件锁,监控系统运行在化ndows排环境下。监控系统上位机选型5-配置表,如表1所示。5-表1监控系统上位机选型配置表—一名称型号巧格数里单位备注 ̄ ̄ ̄ ̄ICP口W62内D师巧工叫空制服巧塞農已12a^嫩;巧卡您直皆戸黛/再卡/网卞/渣盘/商标23寸巧晶豆示器SD3邮系列(1犯日XI日抓分辨牽)2台E星’组态巧样(运行巧)Kingvie加.53(无限点)2套g控-直D-工化交巧机DLI腑队S16口2LINKn5.4PLC选型及配S铅锋矿废水自动化处理系统设计中,现场各控制站的PLC系统选型主要从、先进性可靠性、稳定性和经济性这4大原则进行考虑,根据上述文章中介绍的多个国内外知名品牌的PLC产品和用户的使用效果,都可^^J>看出德国西口子公司研发的PLC产品综合指标是最高的。因此我们选用了德国西口子公司的-PLC产品。其中两个控制站选用西口子S7300系列PLCPLC控制器选用CPU,40n昆学硕±学位论文-2DPPLC控制站主站一P277315,在反应池和加药系统,配置个西鬥子公司的M(10.4寸)彩色触摸巧作为PLC控制站的人机界面,W方便生产和维护技术员在现场对系统进行检查和调试7-200。进水控制站和脱泥控制站选用西口子S226一5系列PLC.7,控制器选用CPU,在进水控制站,配置个寸彩色触摸屏,^^。各个PLC控制站的模块的选型配^实现进水阶段各种工况的就地监测和控制-2---、53、5、。置,如表54日5所不1、1#PLC控制站配置-表521#化C控制站配S-6ES72-162BD230XB8()CPU226AC/DC/2461控制壺镇巧CPU维电器输入/I输1个摄国西□子--6EST2231PL220XA82剧:.1I2巧敎字里输入/输化楼块6输1个德国西口子A24孤C/]6继电器協出--扩展横巧6KT巧10取22OXAO(M)3个语国西口子I1巧四巧1打EM23,1觀里输入横块8楠入-犯2巧0-瞄A0STHD巧八I巧曲四1仕EM232撒里输出憤供,4输-—6GK了2431EX00OXEO=3片巧化,入征田*口卫5fi信掛史1个憶国西n子-CP2431&太楓舰65-.7寸貼摸屏6A阳&15OAA】51个德国西口子 ̄7隔寓巧圧器日日CT1个法国施而摄8电煩巧雷器FLD2301个镜国OBO9信号防雷器Vra1个镜国OBO-..巧A0日1个镜国西口子10开英电源6邸13342、2徘LC的主站配置表5-32排LC的主站配至班巧3巧--12化100扯01个镜国西口子-aP(CPu1l5)--2导执巧巧3901姐800AA01个瓷国西口子"’店PS30710ADC24V人《因。*,国西3电忠11fal!子--6EST307lKACn0M0-— ̄、6时1a片拍化:73431CX00XE01入》励柄1工,41信横巧^<巧国西^子CP343-1Le征臥太巧通信培巧5隔离巧旺器WOW1个法国施耐德_6信号巧雷器祁241个德国如07电巧防雷器化D2加1个德国畑0-8斤关电源邸P1334沈AOO1个結国西□子41n昆wax*±学位论文;;学硕3、2#化C的从站配置表-42#PLSC的从站配呈PS307eADC24V1巧电巧巧.个辖国口西N口宁子'1巧巧巧巧30--71EA000AA0--2ET20咖吾轨6EST3卵1AJ30OAA02个镜国西口子"3M5-2AA02-巧02个德国西口子接口横巧巧S3日34。口2点数车里描入掛夫7个!国西n子S?若I設35D01S点船里瑜出巧块洁7个镜国西口子S?品!哉:1篇6AI8藍道粗做窒输A植块日十德国西n子S近33fa-)1(8盧這/420mA'^°TAO8通道植说里输出模快3个德国西n子S(Tia)4、3#PLC控制站配置表5-53胖LC控制站取置6E-^S72162BD20XB8^|^|]()CPU22日ACC24/I日国西口子1控制塞横快CPU/Dy继电器输入1个德^--一反靴*、6ES72310HC220XA8,人'*田口了。2r展镇巧<刷)1'fw国西WEM231桓拟里输入樓攻,4输乂--'户6GK72431EX000XE0入,S,31个f驅西Hi〔?-2431抄納镇块 ̄ ̄4隔离変压窗S00WT个施耐穂5电巧巧雷器FLD巧01个德国0的6信号巧雷罢1个德国0B0_^-7巧关电源6EP13342EA001个镜国西□子_42n昆明胆大学硕±学位论文第章自动控制系统软梗件设计么1上位机监控设计6.1.1组态王的介绍组态王软件是北京亚控科技发展有限公司开发的一款应用效果较好的工程W-4"一组态软件,它通过程控制设计、现场操作和厂方资源管理于体。姐态王的版本发展经历了从最初的1.0版本到现在的6.55版本,其功能、性能不断增强。与其他组态软件相比较,这款组态软件具有纯中文界面、编程界面简单易懂、实时性能好,,程序开发周期短且易调试,支持数百种国内流行的外备价格低廉等特点。组态王软件包括工趕管理器、工程浏览器和运行系统3个部分。一1、方便实用的工程管理器;它是个独立出来的可执行文件,主要作用是管理计算机存储的全部组态王工程,可对现存的工程文件进行删除、备份、恢复1,W及对数据词典的导出和导入,还可?对[^运行系统和开发系统进行切换。2、集成的王程浏览器:工程浏览器是新建工程的开发和设计平台,它主要用来设计监视画面和动画连接、定义设备和变量、编写命令语言及设定系统配置。另外,工程浏览器中也可W对工程管理器和工程运行系统进斤切换。3、运行系统界面:运行系统是组态王工程实际工程使用的人机交互界面,可W显示在工程浏览器中制作好的动画效果,能够实现工控机的数据库与输入/输出(I/O)设备的数据交换。6.1.2组态王的主要功能1、完善的图形动画和脚本功能。2、可实现分布式报警,W及分布式保存历史和实时的数据。3、能够将全部或部分变量导出到Excel表格中,然后选择性地对变量修改,最后把修改好的变量导入到已有工和新建工程中,缩短了新建或者修改变量的时间。4、强大的脚本语言处理。5、报表可W根据向导简洁地创建年报。、月报、日报、小时报表6、支持全面的数据和画面发布。43n昆明理工大学硕±学位论文7、完备的设备仪表库。8、支持软硬加密授权。9、方便的配方处理功能。10Web、全新的发布功能。6.1.3新工程开发步巧不同品牌的组态软件在功能和用途上有很多差别一,但其开发个新的工程步骤大致相同,主要有W下几步。第一步是创建一个与废水自动处理工艺相关的新工程,存放在指定的文件夹目录下。在工程管理器中新建的工程(兰坪铅巧矿废水处理自动控制系统),-如图61所示。文拌CF)视困CV)工具CT)帮助如y頌己<>Ifd域引A域巧巧索巧津脚餘馬性i备化巧夏;閒导出DB^入开发运行>工程巧巧路径分兵去总法1III'K<ingdtmolcAroramesAnvevAexamltn...已401扣目.53巧态壬6.53活示工程MOXASOpgfilkigipvkigdK*izLed?ot(>2c:VprogrwftsVnvevXexftmtVn....6.巧抑0X600ilkieiplkigd800600S巧巧忍壬巧不工程Knemoc;roramesinviewex&m?in..14*.、1278igdS\pg£ilVkg\plVkgd.027说653巧态王653巧矛工程04X6,C?T?《?A、、*-.,1:-V.-.一一山—>_1完巧11-图61工程管理器44n昆明gx大学硕±学位论文第二步是配置硬件系统,配置与工控机相连的硬件设备,W便王控机能够-识别它们。外部设备定义和设置,如图62所示。巧备配畳向导巧a助想完成巧甚的安裝-E:S7200(WPI)三_S7-2孤的店)''F-teST200。。E)|款-.店。扣喊刻r勝--.-。2朋系刻脚)醒媒,<P面^、-各三居'ST200《刻o化usRTU)W-;-ILST0JSB田扣喊列):j邏lS7-300(flFIyf):fiST-30C1由的),-,;'如0。。批曰。)-^+S7300/400IWPI)邁1-譜r■M西-巧备名输:巧300打CP)胃级查找通信据化:TCPI一一<上责化.步田>下)取淮1I.1图6-2外部设备定义和设置45n昆明理工大学硕±学位洽文第兰步是对控制系统的检测量和控制量进行定义,包括内存变量和输入/输-出变量,63,便组态王对其进行操作和使用。进水削变量定义如图所示。基本厘性巧普定义巧录和安全区!!)变畳名:較两1H^^i巧量突型:|i751i;£]".篇化:版両'"—雨T结节成员T员冀聖厂[I|]'1广状态巧化贡敏度5初抬坦7.6626161|傑存参最小谊15居大巧H3兰P探g数S届小原始恒5虽丈原巧植15[[挂接巧备pDci3采集频率品童巧fI――-'拍57吕:.寄存器萨,转换方式I1。线性广开方级数据突型:T胃?^_]}I读写居巧;任巧写广只读广只吾厂允巧D皿巧巧确定取消III图6-3进水PH变量定义46n昆明理工大学硕±学位论文第四步是按照实际王程需要绘制监测控制系统的图形界面。第五步是根据现场实陈的监控要求定义动画连接使静态画面产生动态效-。提升粟动画连接64所示。果,如图,形象地反应实际处理状况m上巧1音度1日宽度巧巧象突型:组合图亲左^:对象奋砲:提升亲提示文本I!履性巧化广位畳与大小巧化^^1广线届巧广是卒厂水平移动IIIIF巧充居性厂缩巧厂垂直棲动II厂艾本色i广旋巧II1!!)一 ̄"—■恒输出r巧P良煤巧动画珪接广iI「谊瑜入命令语言廷芭!j1厂價拟值瑜出1厂憤化但输入i广巧下巧1j!I厂寓教垣搞由厂巧散值瑜入7II1II广字待阜输出重I厂宇巧串瑜入广孩化时T^童秘IjIJj ̄ ̄ ̄一-—-特巧滑动巧输入.;nhi£t口巧巧i厂水平lL心I!i!口Et■——厂垂直...:NI恍獅:FF安全区—._I厂湿动jIjI确定取消Ij图6-4提井奈动画连接47n昆明理工大学硕±学位洽文第六步是编写各类脚本语言,用完成处理工艺的复杂控制过程。揽拌器’-叶片旋转脚本,如图65所示。文伴口]编g[E]————::巧>选;化巧字i—■启动时运行库倍止时巧厨5毫枝'II==if2sch加2加2i2〇阳本站点邮_加|化本站点仙_|化本巧点邮_|化本站勒j_l串报普姐名巧由关键字名巧{CH=1\\本巧点\I2#化状去1;}!=\\本站点\叶片皮转巧去\\来巧点\时片店转状态+1;|=lF阳本站点>1\叶巧6巧巧去)|{=\\本巧点\叶片皮转化去0:}—全部因数系巧— ̄ ̄ ̄W...帮助.../、,,1^I巧査?[.域]二ifelse(/确认+};肖——1...-..—….:-1—1—.—野'.」I业库巧呈可学...SQL...S它...11」」」.图6-5粉拌器叶片旋转脚本第七步是配置其它辅助功能,如网络配置、报警配置、用户配置和历史数据记录等。第八步是工程运行和调试,在运行系统环境下调试编写好的监控程序,查找工程设计。错误,优化么1.4组态王监控界面设计论文采用组态王软件版本为Kingview6.53版本。为了能够让操作人员更便于观察操作,监控界面主要有登录界面、总体工艺流程、提升累站、曝气池+报警+趋势查询等界面组、两段浓密池、设备启停控制、参数设置、报表成,,可W完成数据的采集、处理、记录、显示报警W及流程控制等功能。各个环节的工艺数据及运行状态经过自控系统的采集计算显示记录在上位机上,便于操作人员进行工芝的分析或故障的查找。48n昆明理工大学硕±学位论文1、工艺流程图界面设计根据废水处理工艺流程的控制要求及参数的相互关系,点击监控界面上面一行按钮,即可切换到相应的画面,画面中的设备仪表跟随工艺处理情况呈现动态化,可W形象地表示出各种设备仪表的运行状态和各个参数的变化数值。当需要进行控制回路给定值,、控制方式等设定时点击相应的数据项和设备位,置即可弹出操作面板就可W根据实际情况进行操作。具体的主工艺流程画-面-7,如图66所示,各画面之间切换的命令语言,如图6所示。rf;【y]阳斯【l【2】古和)?出化j^y山工R^___+^;就巧程:!巧密也i;L書謹窃!没巧气贾财H旁巧巧亲结掀m巧i獅曲法i巧《面浅巧巧瑟巧1报香置巧琴聲J――一瞬K]BBa进品flnwr航苗圆价:谊才巧lMB化化〇担圏1?(1±水巧811?3巧巧曲巧巧巧—(巧巧巧。1親818?6应出5吗1^1^气油巧柏^泣田■耗輔EiJji||巧田|1||^]§泡!聋i圓I補吃,HPj醇同動II!■Mt^UUHIIlii—it削圓I授圓匪關圈bniassaaim||中||p鬥曹图6-6主工艺流程哩面49n昆明理工大学硕丈学位论文;.、.‘‘秘油??;,..扣.*呵:产;;:骗啤難4數:卢羅I巧口文件町骗揖助_*-:遗#4的字—'——――龄语言 ̄?*iShowPi加rer歲本处理T芭痛程;!|‘加.CIosePire呵靖'If贾面);:关是字名^加‘‘ClosePireI.艺参觀员f;量1;Close巧cUireft置计聚可Uh蛋*gsePicire呼斬4f簿旌滿辄蔑她1;Close巧cUiref释*C-lose巧C化化..式浓杳谐];二蹟捉密疆'CbseRcturer1;a:osePicturef敷风暫11;"*CIlosePicture,;1(迦药嘗統)‘ChsePictureP雕水间13;’CloseRicUiref实巧遍%輕請1;HClosePictire騎来趋攀艇线1f;H‘SCti日se巧cure蠢询;f謂表1.jC'?*lose巧ctu巧韻馨靈璃;().‘Close巧cture*誦;?r所吏鼓讓1.鑛: ̄全部画数 ̄系視..帮助…eSU变貴 ̄iflse()*/柳jjri宇器昏控件旨定义 ̄ ̄ ̄—*,::1]"―—…}]1 ̄J■-J王北库巧量陣?T ̄—L-——-*— ̄]sqlT其它]I图6-7各画面之间切换的命令语言2、操作面板设计""""操作面板是监控系统的核也画面,它W软代硬的设计,集中所有的控制操作功能,只需通过鼠标和键盘就可代替现场操作控制。操作面板主要功能有:手动/自动控制方式选择、设备控制输出、参数给定值设定、给定值和报警值上下线设定或修改等。用鼠标点击流程图上的控制参数项和需要操控的设备,,可弹出相应的操作面板。浓密池控制操作面板和提升累参数设置面板6-8-如图、69所示。50n昆明阻大学硕±学位论文‘負々-'‘齡糸訪全B!;苗丄每説薪,茜嶺祭技品盛爲:完簽tfsft;冻暴?|?ii^M■^Mi^iM^gM--^^^=貸《=国?厨岡圓圍圓圓圍圍圓圍圍圓.;良‘说巧‘3售--*倘---*秘糾壯瓜皆狀姑枯姑啡姑村脚巧村軒棘肝,柳蝴d齢i.》i制横疆瞧手动離手动运杂手动雖手动fe程手动餐奮事动纖手动雜手动蹇程手^!&'后/卢直,巧占,亭居/P品半,笔巧占也祖卓丹,作关剛陶國■■岡圖.户I,巧.H.質0日巧0變 ̄气…’VgiBMBaaKB^asB?iBM?iBBmsaBBggBmwiasWWMBiWw?!f舟i^MaBBrlimsfiaB5iBaagB?iMiwt闽越眨sagMmBHiMsaeaBWHB^flBMaamifmTwT刪iniifiriFpH々il■i2_^_图6-8沉淀池控制操作面板f—.—""■''一…—^■令…?:'争^9'*>■I?據戀章沒*害?草终巧窃鷄綾誦邊磯名吩—;鷄骑效i宙安:i夸a該繼;:,穿談:g雜擁;纔;g縱游讓I|琴养键另;巧^琴'’。f,囊著讓讀藻襄等蠻義:赛靈馨辱琴-一--',、--X,.,4.1--一-- ̄ ̄" ̄^…三;'I崖心屈猛之图6-9提升泉参数设置面板3、P巧控制回路参数调试画面设计PID控制回路参数调试界面中提供了参数值修改设定功能和实时趋势图,操作员可W根据趋势图的曲线变化情况,分析判断参数设定是否达到要求,从而进行相应的调整。"W91.个PID该自动控制系统设计了3控制回路,分别是硫酸投加量的PID控制回路、凝聚剂投加量的PID控制回路和絮凝剂投加量的PID控制回路,相应的門D控制回路调试也为3个,但是在使用组态王设计调试界面时,为了画面,只设计为1个的简洁,通过修改界面上的控制回路编号,化C根据修改的编51n昆巧gz大学硕±学位论文号,将该编号下指定的回路重要参数传到特定的数据块地址中,然后传达到调试界面参数窗口中,操作人员根据实际情况设定好参数后,写入到该编号下的-控制回路进行调试。門D控制回路参数调试画面,如图610所示。文#仍II。lA"曲E:z]拙lSI…脚'*it;寒巧\^:|巧;巧巧满巧?ill巧警餅jfHK巧i巧i巧宙也i腑;??宙巧法;? ̄':a■,.?;—!;j:a:;?gaFSfgSg^-—;??:!巧抑拍》?!=?,.;^1巧^1 ̄_?;?口!;:!;:田;:"出—l;■!l—■■?■.組!;.《:???巧;出1&.—?ss?as;g;sgiaCT;_-za?g。。。口X占:巧-gsg?cgriggag;"i—?gg?gsgtg?gfs=^'s'固媒I号化樹ftpi赃辆固巧巧出'巧>--—--.’—?/?八八.;'-、-\、.、\、/?/、/.1.J"'1I—...._—.....——..J_.—??";__—?."[I^^[J————— ̄ ̄—-—^i:H7itIr‘-入.‘.;户‘.'‘户\/义;\1/、.古、—<若L|二^.;心^、i'陆;:*bw:凶:SBH:v':1茲hk:mB:Sfi此s‘)'vwm/:g:av/V:节'-yifv/y/^yyy^^:/早y/巧^奇V^^;_古巧:汽:苗i言;'比d。坊^离;?〇沪决嫩柏:膊械牌巧货耐棘(##巧巧巧丑巧iui沾巧饼斯成巧区)^(阳巧章讲该热赋诚追巧棘〇姑j^号韦邮参■抑;。;::(單#棋;如巧馆;補w诚游燃巧鶴如5):;心;J;-图610PID控制回路参数调试画面4、数据报表设计该废水自动处理的过程中会产生大量的运行数据和运行状态,我们需要W、数据报表的形式对其进行长期的记录统计,^便管理人员能够实时掌握和分!析废水处理情况。升发人员可按照实际要求在组态王自身嵌入的报表中设计报表样式,在命令语言中编写各种报表生成、查询和打印脚本语言,快捷地创建与系统匹配的一系列报表。本控制系统主要对监测指标、工艺参数、设备参数和设备时间4个参数指标进行数据报表设计,每个参数指标又分为年、月、日报表。在4个指标中监测指标包括进出水閒值、进出水COD值、进出水重金属离子含量值、进出水浓度值、进出水总流量值、加药总量值;工艺参数包括集水井液位、提升泰池液位、格渣筛池液位、曝气池液位设备参数包括提升粟电流、;风机电流、底流粟电流,风机管压;设备时间包括提升粟运行时间、格渣筛运-U所示巧时间、风机运行时间。监测指标日报表,如图6,其余参数报表设计类同。52n昆明理工大学硕±学位论文文ft"■!阳山Xftm田*CZ]B阳fihOOpi^■^^^■■^l■■■l^■B:^;gy恶茨!Tela;:fi3■■i^^■ili^il^^^l^liKNiCDEPGWIJ——A.:1監巧拾擦这巧巧…'"11.""……'…,?F3IIyj—.''…"—""">*a>ta?T;i[AKciTirfncM化n"i;4it去Ii… ̄*jI?Pt'y:?fim/u(atfiyt<?/t>5iL>i^::ftg6t?-—;^w7<i''--?"Si1Mr9—4::i10t9——n;*?12?-i13;I;14f:I15,w ̄";wi化I?i:w17;i:;wi18——19I…I'-.—'---;Mi2:,1Hr;22:化;拍?-i--'-■;23;'I24化扣1-—--_—-化拍li25I?2629-ta—_I".扣5I;27I--Mi28化Irji2》"点::!' ̄ ̄ ̄..]....(.)sx)化:…化化I:nurcj'c?)=fe"c,p打)*?",【:,)d?,rn化口m"化》口i%n,j";j30 ̄ ̄ ̄.'.‘,.;. ̄'"."?Cl??[;I)tt三=nCKIsaCtatil1??l)油化ClMM,:?)sKint5:I?*&"■:I2;O?【C5CsMinSSsa)sKsntS【"HiKtiKlCiil)W);1"…'■片d.*at?7%i?(::"""【;'...耗"""(化c.=,?…r,f.nKa口i■'《W為-—'*fawMS,,*?i曲MWrow邸脚I厕關aaaa,wnhl?>1a—1j賴窺邮6-图11监测指标日报表5、趋势曲线设计趋势曲线主要作用为反应废水处理生产过程中各种数据变量随时间的变化情况,操作员通过这些变化情况进行分析、控制。趋势曲线有实时和历史两2X,Y种,横轴表示时间纵轴表示变量变化值。同。这样的趋势曲线有个轴线一416个条趋势曲线在设置时,实时的只能添加到个变量,历史的只能添加到变量。实时和历史的趋势曲线运行时各有自己的特点,实时的变量值能够跟随时间呈现卷动变化,但变量的历史数据不能查询;历史的趋势曲线能够查询变量的历史数据,但它的变量值不能随时间变化呈现自动卷动(可W通过编写脚本语言实现自动卷动变化)。论文设计的2种趋势曲线主要有工艺参数、设备参数和设备运行状态3个PHOD方面,其中工艺参数趋势曲线包括进出水的值、C值、重金属铅巧离子含量值、流量值、浓度值;设备参数包括电流、风管压、频率;设备运行状态包括提升累、风机、格渣筛、浓密池、揽拌器、加药设备。W工艺参数进水流量--实时趋势曲线(如图612所示)和设备运行状态历史趋势曲线(如图613所。示)为例,其余参数趋势曲线类似53n昆明理工大学硕±学位论文玄Ml。],畑L1XA讯srn。研……,?XX巧巧:?:银乐芭巧巧?巧I!巧汗果巧巧宙沉饭也趣巧杏巧P风化巧巧巧系较!找水促巧其巧巧巧-巧文苗法:SI-兵#々势4戌DIa.龙';:'?;麵:。。hh:w:s.;!山:》?:’'-'.'/T'nmi'!y^vv折/!,v-,'hiVyy./d/v;,_6-工艺参数进水流量实时庭势曲线图12文leiu)a兄。XA!T:曲》口;■s【i}MMm,I嵌左法:tfeXS^gi公巧读々泣巧巧度車肤水巧巧巧巧臟j巧注巧法;巧友肋巧g巧中敝—巧努.,…|f,4、轉、'??T—、7t,?iIilom1山巧;。巧:品"曲:);巧终;设U円;I!、入觀fj7■-?—-—…,巧出水巧t活货p个I!jj…—:二:…:—111:二.:..'■._.二..:l—L:!—':i4‘?---'--巧S子芭势IJ[…*--…——…挪a:巧兔荣,I;1 ̄ ̄———―一-……一'-I^H村巧子宿r'癸ti?I"—‘—■……—"A:I:mxm:i————^rh—::巧处还话备追!:片一:媒J女i?::‘‘:节喘沪濟成':馈3矜V;I臟i::j今巧脅衫.i姆右'7,巧密巧攻备茵^1ICS57记"设扣松口化41S07?n5rtcae?isoetaa*i脚laastwM化对■-反巧泌边餐巧g的。?j巧於j??史抗Iis声ijjnmitt^ti谭i巧!@臣^':==:^臟誦'巧骑巧S运68:史IW功052TC10/2813270I—i、、玄j.tft巧扣子诗aS6tcy;I化巧巧打c扣巧口打c奋II;\、Si.6\rt巧宙這行巧君V10/巧历n010/扣13打0I1\\玄US巧巧技友:]=i/'"2905打C巧;£V.__,…3口6-图13设备运行状态历史趋势曲线6、报警窗口设计在废水自动处理的过程中,监控参数的值超限、设备发生故障和上位机与下位机通信故障时,监控系统会自动产生相应警告信息并通过报警窗口显示在监控界面上,,操作人员可W通过分析报警窗口显示出来的这些信息迅速对不正常情况作出调整。当报警发生时,故障和超限信息W先进先出的队列形式存入内存中的缓冲区,系统,待缓冲区达到指定数目或者指定的记录定时时间自动将报警事件信息^^文本文件的形式记录到报警数据库中,操作员可W通过编54n昆明理工大学硕±学位论文程好的日历控件查看历史报警事件信息6-6。报警窗口设计,如图主流程画面-1界面上右下角所示,报警查询界面,如图64所示。文#扣巧(!;9加U王AmSK[!J师(u田扣!:王定'-济用M??;imm.I巧巧果?i巧渣沉巧巧?气油;備化i南巧巧巧找法耗巧共巧巧後規史巧巧散巧芭巧3巧芒巧iii■、?…--,"ft*窗。'目:〇y巧g:氏巧5■:巧ifc狱.14.——-图614报警查询界面6.2下位机PLC控制程序设计6.2.1STEP7简介"n-wST邸7编程软件是用于SIMATIC可编程逻辑控制器的组态和编程的标准7软件包。S咒P编程软,其用户接口是基于当前最新水平的人机控制工程设计件能够对硬件和网络进行组态W及对控制程序的自由编写,具有直观、简洁、易于修改等特点。S咒P7具有W下几个版本:邸7Ba—-STsic专用于SIMATICS71200系列PLC的编程,这个编程软件S7-还可W用于组态1200专用触摸屏。—-LADTLSTEP7S730CV400的编,F孤。程软件,编程方式仅局限于,S7P—TEPSTEProFessional内部包含有S7,并含有GraHiGrahSCL曲,p,W及模巧器PLCSIM。7L—STEPite受限制的STEP7版本,只能够通过该版本对本地机架进行纪态,不能对网络进行组态。7Mro—-200STEPic西口子S7的编程软件。---7S7200,S7300/400,S1200只可W利用与其对应的编程软件进行程序编写。55n昆明学硕±学位论文STEP7具有W下功能:硬件配置、通信组态、参数设置、程序编写、文件-建档、程序监视、启动、维护、运行和诊断等。目前,支持S7300/400编程的STEP7最高版本为V5.5,支持前V5.1、V5.2、V5.3、V5.4版本编写的程序。STEP7V5.5CN为中文版,提供了中文界面和中文帮助。S7-200一的编程软件经历了个长期的发展过程,从S咒P7Micro/DOS到ST邸7-M-icro/WIN化STEP7Micro/WIN32(Micro)。,再现在的简称/WIN目前常见的Micro/WIN版本有、V4V2。.0和y3.2。再老的版本,如.1低版本Micro/WIN软件创建的项目文件能够被高版本的Micro/WIN兼容。从STEP7Micro/WIN32V3.2SP1开始,化cro/WIN开始全面支持中文。-S7300/400PLCS7-PLCSIM的IM仿真软件是SATIC在开发时嵌入STEP7中一的款非常实用的软件。该软件可W替代SIMTIC硬件PLC,待编程人员编制,无须化C硬件支持,好控制程序后,直接将程序下载到仿真软件中进行测试这样就可W在设计和编程阶段及时查找和排除各种错误,减少程序编写错误率并优化了控制设计-PLC。S7SIM仿真软件主要功能包括模拟化C的寄存器硬件诊断,变量监控和程序调试。-PLCSIMST7S7软件调试程序的步骤:首先用邸仿真软件对系统进行硬件组态,然后再用S咒P7软件编程;再用STEP7软件SIMITIC管理器菜单OPTION中选择SimulatingModules为ON状态,表示选择仿真调试;再选择菜单命令PLOPoweron打开仿真PLC的电源;选择仿真PLC的工作方式为STOP状态选择菜单命令防ECirrE>Scanmode>Scancontinous表;示连续扫描方式;再用STEP7软件SIM口1C管理器菜单命令PLODownload,把程序下载到中仿真-PLC中在S7PLCSIM软件中模拟实际操作。;-6.2.2STEP7V5.5STEP7Mr.和ico/WINV40巧件要求安装的1、S咒P7V日.5软件适用于Windows的32位操作系统,不适用Windows的64位操作系统。在化ndowsXP专业版中安装时,PC需要512MBW上的内600MHz1地)WindowsServ2003PC存,主频为W上(推荐er,;在中安装时需要I地内存,主频为2.4細Z;在Windows7中安装化PC需要1地W上的内存,主频为1她W上(推荐2谢)。56n昆明足口;学硕±学位论文2-、ST邸7Micro/WINV4.0既可W在PCSiemens机上运斤,也可在公司的编程器上运行。它适用的操作系统有:化ndows2000沈3W上,WindowsXP(Home&Professional),Windows732位。6.2.3系统控制程序编阜论文采用西口子公司的巧300系列和S7200系列PLC产品,控制程序的编LC-写需要不同的编程软件,进水控制站和出水控制站的P控制程序用ST邸7Micro/WINV4.0编写,而反应池控制站和加药控制系统的化C控制程序用ST邸7V5.5CN(中文版)编写,编程语言主要采用梯形图(LAD)和语句表(STL)相结合方式编写;为了使编写好的程序在下载到PLC后能够实现设计的各项功能--,我们需要先在个人计算机安装仿真软件S7PLCSIMV5.4和英文版S7200仿真软件(V2.0),对编写好的程序中的错误进行修改调试,确认无误后再下载到PLC内部,进行实际的运行调试。PLC控制程序编写前先对输入输出点和数据存储器进行分配。在编写控制程序时要考虑PLC程序运行时完全独立于上位机,不应该受到上位机故障或停机的影响,送样可W方便于技术人员安装、调试和维护。12.3.1系统点数计》系统控制中,控制对象主要为4个控制分站的累、阀、电机、液位、流量、气压、削值、C孤值、重金属离子含量值、浓度值、阀开度值、累转数值。对于每个累,控制方式有起动和停机,需要两个输出点;对于每个阀,则、有开阀和关阀,同样也需要两个输出点阀在开起和关停时,都有运;然而系行状态信号返回到PLC和上位机,作为系统控制的关键参数,因此累和阀输入点都需要4个点;水处理各环节中液位、流量、气压、PH值、COD值、重金属离子含量值、浓度值、阀开度值、累转数值,需要多个模拟量输入输出点;另-外考虑到今后工厂扩建或改造,需要加上10%1日%的备用量。主要的监控点----数,如表61、62、63、64所巧。57n昆明81±獅±学位论文1、数字量输入表6-1数字量输入-PU冀型输人(I)地化设备化亲信号内宮I冀^III自动席力阔口阔全开阔全荣--"■巧2孤.0.:0137自过/手过——、、泉细格涅筛、旅敵冗法化抄水分离品运、一—器妄勸咖—运行/悟止自动巧动阔全开岡故睹白动/手动則回讯京、誠咖、损拌器、加药巧吾m-ST300-n).口..07运行/宿止白动y审动■上ft ̄ ̄ ̄麵-±^下隨到位故巧自动巧动--S720010.012.T肪潮I、窮故巧运行/僖止2、数字量输出表6-2数字量输出 ̄Pig冀型输入(Q)栅止巧宵假亲信号内宮类型IIIIII岡去巧励1 ̄--S7200Q0.0脏.7細潭、细格連筛、施旅冗淀姐、巧水巧离器、罗额凤机梧止艇转闹nPUC命令阔反转—--S7300Q日.0的.T奈、鼓凤机、愤拌器、加药设毎、叙K咖器唁止--一—巧200Q0.0Q0.T化泥机、奈^信止I巧n屋明学硕±学位论文3、模拟量输入表6-3模拟量输入FK冀型樓拟星输入(AI)地化巧备化亲信号內咨—III泉取得电机转数 ̄即〇巧-班0巧-格涅骑巧位差计420?A提巧哀电流互臟京 ̄、阔、鼓风机巧语电机巧速〇巧巧出;!|<巧测定校逆出化畑)在结分巧校、-ST3O0FI股56?FH366遇出水重金属萬子在线巧析牧进出水流■计班mA加節泌巧感器曝气化彻立计绩巧机电宽豆感器S7-200歷 ̄虹略胁荒机电流豆感器4、模拟量输出表6-4模拟量输出HJC类型横拟里输出(地)地化巧宵枚去信号内杳III巧-200明附 ̄明叫蚕巧虽电机转数0?SVST-300PQW甜妨累、阀、鼓巧机设贾电机转速么么义2PLC巧组态i论文设计的加药控制从站和反应池控制从站,由于DI/D0、AI/A0点很多,-控制程序量很大S73003巧2DP、LC,故选用系列中WCPU为控制核也的P,并且用2套ET200M扩展I/O点,这种型号的的CPU模块带有PR0FIBUSDP接口。进水控制站和脱泥控剌站由于控制点较少-200,程序结构简单,故选用了S7系CPU226、的PLC列中,与上位机的通信采用|!^为控制核也(^太网通信模块完成S7-200,且此系列不需要事先进行硬件组态,而是在系统上电时自动检测并组态。为了大大减少布线量和提高抗信号干犹能力,曝气池、浓密池巧加药系统的控制站采用分布式PLC控制,由1个主站和2个I/O从站组成,其中主站只配置电源、CPU和通信模块,从站主要配置接日模块和I/O模块;曝气池和浓密池作为1#1/0从站,加药系统控制分站作为2#1/0从站。主站与上位机组态-王之间的通信通过^1太〔口3431,1网模块完成主站与从站之间的通信通过两根一郎0FIBUS网线连接完成。打开编程软件后,首先建立个新的项目,然后根据59n昆明涅工大学硕±学位论文。分配好的输入输出点和数据寄存器,并结合实际的控制要求进斤硬件组态对新项目的主站和It从站的硬件配置(2#从站的硬件配置与1#从站配置相似),如6-巧-16图、6所不。.‘--.;-.-,.-,fe?化巧門:,山‘;蓮相绩:勺吹呼"哥_哲;己点登、囚^窜曲曲祖回帶;嚇:資片I……-.一-…'.像茹n百P託A屋PROPIB1:DP-昭()主站《巧【0SCPU3152DF| ̄— ̄rT了-__—I。I' ̄ ̄(3)IPM5〔4)IM巧S亩’活圍化。謝麵麵戸--^-IVI!I<>如峰C0)服I巧...:梗块..订货号:固附I...化址q地址连择—P——―^J|I屏--30754站訂況71EA000茄A:—厂…2瓦U3巧 ̄2五?6E巧3巧-2AKU-0AB0V3.D2—甸—'必百肿204?*—-_3 ̄—4---租东3431343lDt孤的的原百3m..81580Q,..815---已—-_6 ̄-心一-8篮————————'技下U切巧巧帮助?r罚:占图6-15主站的硬件配置IH3-4■汹(3)巧1插..!梧诀...订货号...i地址q地址注;固,jIl|! ̄—……公饼-〇3-〇xs〇2045^1品&1S7153m壺——3; ̄ ̄—--432XDC24V6EST32^1D0QAAQ0...3的1EU— ̄已32--6£S71lELOQQAAD4...7。_ ̄-6B032xBC:g4y/0.5A6ES732^ELQ〇〇AAiQ^.3J— ̄^-^71D032xDC24V/0.5A6ES7322OQ.1ELQAAO7— ̄ ̄矿T邸02 ̄^日贾68TAI2xl2^t...巧巧巧3g一 ̄ ̄…AI2x2B三邸-1lit瓦S7331T日20远0260...2的"]— ̄A08x-_IFl2EitSEST332日师如0证日256...271*^fe*UW^WM*tHMHJIHlWP>WCTfHyi5ltl1IIWWWWKBtiWil<?tuytWUIJMJ*<BPl^WWWWtl^f|JUAUJBlHnBu?……MjWBgWRWHIWWWMnWPIgH)Uf^UIWyaWIWW〇UgtaKIBWX—巧下F1化获取帮助。苗6-图161#从站的硬件配置60n副月理工大学硕±学位论文6.2.3.3自动控制系统主要梯形图程序1、手动/自动选择梯形图巧易手巧控剖I10.1MO.OI0.2MC.1-—-HhHHMC)pM0,1—I网巧2莲齡IM0...110.4M00M04—-Hh-H—p1rHMC〕M0.4—IMMD.5IDSMO.日——'IIC)M0.5—MI.lO.GM0.0M06——-IhHMC)pMO.目MM6-7图1手动/自动选择梯形图11,MO.O,10.2是自动运梯形图中,0.是手动运行按钮是紧急停止按钮,M01行按钮.是手动运行指示灯。61一n昆巧理工大学硕±学位讼文2、提升聚控制梯形图醜3nI挪頭錦I ̄ ̄ilSM0io.0[dIIIII化END化ENDeNENO)|1j^----OUT0A2-OUTVDOVDOINTVD41.殿HN1OUV41WINVD4{^ ̄ ̄ ̄ssubIoIII————ENOENENOEN^--VD4*-日UTVD12INIOUTVD8VDBINI诚巧1—丽巧—VD目II—= ̄ENENO>R|)1II--VDBO.FllN0Ut1VD12<H^H巧巧4 ̄ ̄滞位瑕定I1SMOOMOVR._IIENOEN)|1I1 ̄〇\HOUtLvDIS]MO^IIENENO)|--1.7NQUTVD2QjIjMOvrIIIENENO)|2--.5NOUTIVD24llM日商IIENENO^-3-D28.0INOUtIVj62n昆明理工大学硕±学位论文巧巧5I ̄fUfjISMO.OVD12M0.0—SII()VD201VD12MO.G——巧。I!()VD161VD12M0.1——HI(0VD241VD12M0.1——。II(〇VD201VD12M0.2=>rS|()|VD巧1VD12M0.2I ̄Rn<C)1IVD24i-图618提升泉控制梯形图3、鼓风机控制梯形图当控制器发出曝气指令后启动运行时间累积最少的那个鼓风机。:鼓风机巧照时间累积不同居动蔓—蠻^^W^:肪-11娜曝巧旨V今QEQ1-。巧11CMP<=RCMP<=RI—— ̄ ̄II01.lOO.DBDSDBIOO.D斑巡手皆i挪'2#池曝气指因8令1■奋凤化计时巧凤化计財,'’'BQ2J[扯AI.-RGF-INIRGFJ1J1INI__11DB100.DBD9DB100.DBD962:3堯阅方I计时2#凤抓计騎*r"""A.AI.RGF-区GFJ2-lN2_J3lN2—||I63n昆明理工大学硕±学位论文-11-2 ̄ ̄G21CMP<RCMP<。乃jBB100.BBD9微100.微傑—22.."'2楚風抓计巧2#风挑计的*Ar.--GFJ2RGFJ2RINIINI__魄玉OO.BH^縱100.滿跪g泛3#风化计时1#风化计的''''AI.AI.RGFJ3-lH2RGFJl-lH2__||阻.4 ̄ ̄ ̄<CMP<RCMPRI畑100.畑瞄赃100.DB胳6坛雜风轨.计时3#风机计时''''AI.AI.RGFJ3-GF-IN1mRJ3__脚100.施防赃100.孤搬2寫巧风站,计时化凤訊计时''''AI.AI.-RGFJ2-W2H2lRGFJ1l__||6-图19鼓风机控制梯形图4、加药控制梯形图0B1中的PH值采集转换程序如图所示B巧中的程序如图所示,每100ms;0一D运PID控制。作次門算;其它加药程序与此类似64n昆明理工大学硕±学位论文^程序段11::—标题__ ̄ ̄ ̄ ̄格4^20mA的PElf轟器电流值转換为淳点觀i""SCALEIEWEWOPIW256-IN0陆了?化-M102_2,764800e+0UT4-DB100.DBD1004-m0.000000e+000-IN2HIOO-.0I脈I程序段12:标题:做巧运曾结黑,迸入摸拟莖翰出:;: ̄MOVEI邸EK0DB200.DB¥46--lNOUTPQV256|[65n昆明四大学硕±学位论文程序段14:PID运質—耐巧打—細运留DB200FB41ContinuousControl,*COWTC_EKENODB200,DB200.DBXO--.0COMRSTL刪DBD44_DB200.DB200.一D丘XO—.1ONLMNDBW46MAN__PE民一DB200.fNHL沉..QU._D技故-,2PVPER0打—一QLMNLL扣.■.-DB200.-DBXO.3.P_SELDB200LHNP ̄DBD日0_DB200.DBXO-.4ISELDB200._L顺-DBD54_I—...IKTHOLD—DB200.-—.IrrL0打LMNDD丘D..已8__—-DSELDB200....?PV一DBD62一...CYCLEDB200.DB200一—.D石D已SPINTERD丘D66_DB200.DBDIO-PVIN_D丘200.DB¥14-PVPER_D石200.D丘D16-MANDB200.DBD20-GAINDB200.DBD24—TI。己200.D己D28-TD—???TWLAG'DB200.D丘D32—DE站W>B_DB200.D丘D36-LMNHLM—DB200.DBD40_LMNLLM--...PVFAC_-...PVOFF_-LMNFAC..._图6-20加药控制梯形图66n昆明理王样硕±学位论文6.3系统联合巧巧BW"系统在正式使用之前必须进行系统调试,当PLC的仿真软件检查调试均正常且上位机监控软件编制完后,我们首先要在实验室中将控制程序下载到PLC控制器中,按照水处理工艺过程和控制要求,对各阶段的控制程序依次进行测试,还,W保证,待分步调试结束后需要对整个控制过程做连贯运行测试控制方式及控制逻辑准确无误。在调试程序的同时,可W设计、制作控制框,PLC之外的部分仪表设各也可W进行安装和调试。在实验室所有调试正常后,系统的硬件故障、软件程序和控制逻揖问题基本上都解决,然后就可W将调试过的控制柜和仪表设备安装到控制现场,进行联合调试,在调试过程中发现了软硬件方面的问题需及时进行解决。调试W前应该掌握好电气设施、控制仪表设备和全工艺过程的基本情况,即了解具体仪表设备在工艺环节中的位置、作用W及与别的设备之间的联系。现场调试过程中,会遇到很多不可预料的软硬件问题,这些问题在实验室调试中很难发现,所W到了现场我们还需按照通电前检查、通电检查、分段调试和联机总调试这些重要步骤,再对整个控制系统进行最后的检查调试,直至完全符合控制要求。6.4系统运行情况6-2-该系统投入运行后,运行基本趋向于稳定,我们可(iU人图1和图622所示的趋势曲线和监测日报表看出,处理过后的出水水质完全达到了国家废水综合排放标准。但是在自控系统运行的过程中由于受到现场很多干扰因素的影响一,如削在线检测仪检测值受周围电磁场干扰,使得PH值在段时间内出现小幅度的波动。另外,加药系统在采用化C控制器中的PID指令(S邱41)来实一现对硫酸投加控制后,,由于信号在传输过程中受到些因素的干扰在很长时间内出水PH值低于设定值,并且波动较大。67n昆明理工大学硕±学位论文*?寺占的本1游絲A:為p。i:i:《公lA%■—MilK阵sc民C5TH ̄--—-Is-,,-■?,《-■syr—'A"tr—';:%-2图61出水趋势曲线'-户、^^rry^.?k^Lrirr^:::二、克化1指标曰乐表's''V.迅水jS^g未''-一—"—[I\^??.CO:;:巧^mI金巧》gf化JtoJTff企化油?巧Ptk9^f>Mft^KztXfaiL。R—.(Mt/l)C#t/L>ui/l).,(at/i>.Xe/l)Ct/^,(山.(ait/。ka:1007TC4W5605?333C5如.I.JS.81237.23化23..0I:.*180.IS7.66.0;0377.15".拓0..40.1巧9,J巧3803''—:101252530.1.68,H7.?l.lt7.05化"0.43.11.04客一M09:说11.06165.358.7,01[7.U巧..?罕巧¥00^^44S4:601056.T.6.5.Tl7.0.22.920.U¥巧?605¥T巧?'?-:10."1&6.巧.1.9..51.0.31.8.5的S2640347207*28004'6,?15.30IS7.35S.巧S.扣OUTS350.3;5.巧3.W化C5-4T610.21ISO.23.6.5;.T.4.0.443ISO.WD902C7"33- ̄丘lo'uireKr?rn7n5350siTHio.o?4.兰ryVm10D8186.ITt.565,S083T2248130^MJ^::ialI。017579363S21751"0<:32200);8(34.1.0.U..:.化577IBSS784463303170447:8M52W0Ot,M....""M'S巧173278?74044708SUC3S3OSAW:...J4:.,i:3.2Mg7W714710433?0巧A..W.C.15.2.2.0.化00¥文M:I0"5r*7?09T065化泌D35&06扣.M.".J1.?.4_一 ̄lS:M;i'10DT16S47T027IC27OSC4535SOOT....I.1泌..化:(K10IS37022S0SO32C.t.tW37.11.5C7.12i98.4.0¥i10巧1T3Ut巧tn087t4397B2S0..2.o..的1OSh;,1S8:10.0:37;03U6473303&;0〇:62化4.WQ.78W4扣-I,10.12化S788ICSI6M48.2303¥07:S的.巧.M.0口6-!jM.[〇.I75gti234370C432000!的.4&924'"' ̄ ̄.10105;51r2l:M.US.巧Tn7C37Ml^060-3.U0.P8在;2;62的I0.?化S.Mg.OS!,|0.2Z?.49.34C.抑3.440?61?:化2123::'11663T04332;M0.8.5?.58.90巧!1W.19.7,0.皮S幻fi11.皮1#.17?.a7.661.23T.23SI.790.573.&T003-'' ̄.gM8.n152i7S5T6?巧,0031;8t003C4.K.0.U16S34riOM46104324OKt.ir?C4&图6-22监测指标日报表68n昆明《*1;:学社学位论文第H::章结论及展望7.1结论论文W兰坪铅锋矿废水处理系统为工程背景,在对前人废水处理工艺流程一进行了详细剖析的基础上-,设计并完成了套W姐态王及SIMATICS7300系列PLC为主体的铅锋矿废水处理自动控制系统。主要完成的研究工作如下:1、根据兰坪铅锋矿尾矿水质的成分和特点,参照现有铅巧矿废水的处理工艺,确定采用自然沉降、除砂、曝气、中和沉淀和混凝沉淀为主的处理工艺。2、根据废水处理工艺流程的要求,完成了自控系统的结构设计、控制原理流程、上位机和下位机软硬件的选型配置、控制程序的编写设计和运行调试。3一、完成了集检测、自动控制、手动控制等功能于体的自动化控制系统的设计。上位机监控级采用y;北京亚控组态王为监控软件的工业控制计算机系实现系统的组态、监控、远程控制、报警提示、数据处理及存储等功能;S--下位机控制级采用IMTICS7200系列和S7300系列PLC,实现对铅辑矿废水削值、浊度SS、浓度、重金属离子含量值、处理池液位和设备运行电流值等工艺参数的采集及监测,及各执行机构(累、开度阀等)的模似量/开关量信号的采集和在线控制。4、由于模糊控制规则还具有许多不完善性レッ及现场运行环境不理想,采用:模糊門D按制反而使得控制效果受到影响。因此加药系统最终采用PLC控制器PID、指令中的传统算法,实现对硫酸凝聚剂和絮凝剂加药量的自动控制。5一、处理工艺中采用两个曝气池共同对应段(中和沉淀)浓密池和二段(海凝沉淀)浓密池的设计。两个曝气池出水W交错间隔的方式进入两个浓密池进行处理,可W更好地发挥浓密池连续处理的优势,同时该设计也可W减少一设备仪表的投入数量,进步降低了废水处理投资。6、研究设计的铅巧矿废水处理自动控制系统既提高了废水处理劳动生产率,也降低了废水处理运行成本,与选矿工艺配套使用还有效地解决了尾矿排放问题,避免了因人工操作不当或失控使尾矿外泄而造成矿区及化江水体污染情况的发生。69n昆明学硕±学位论文7.2展望该铅巧矿废水处理自动控制系统的研究及设计,加之现场,由于时间仓促一一运行环境不成熟些有待改善的不足之处需作进步的研巧:,仍存在着一1、优化系统的整体性能,进步提髙系统的工作稳定性和控制精度,设计功能更加全面的控制软件。2、进入浓密池的废水水质指标波动较大,加药系统无法自动根据水质成分含量进行快速准确地添加。因此还需要将先进的控制理念巧策略引入该铅锋矿、废水处理自动控制巧程中,如引入模糊控制神经网络、专家系统、人工智能,将这些先进控制策略与传统的門D控制方法相结合等理论,应用于药剂的自动添加系统中。70n昆明理I大学硕±学位论文致谢该研究及学位论文是在我的导师李世厚老师的亲切关怀和悉屯、指导下完成的,衷必感谢我的导师李老师。我对工业废水处理控制系统的研究始于公司的实际项目,但是能形成文章,并对类似的废水处理控制系统的研巧与实现提供一竖借鉴、丰富的经验、严谨的,源于导师的启发和指导。李老师渊博的学识作风、积极乐观的态度,,认真勤奋、不知疲倦的的工作作风及对事业的化着追求都将使我终生难忘,并时时鞭策我努力工作,在科学研究的道路上奋发向上。感谢杨得军师兄、李春林师兄、王焊同学、魏江海同学、李振宇同学、葛鹏同学、张海林师弟、商梦石师弟所给予的帮助。!最后在此,向审阅本文,我谨向导师表达衷也的感谢并致W崇高的敬意的专家教授表示深深的谢意!71n昆巧学硕±学位论文参考文献[1]胡明秀.我国水资源现状及开发利用对策[J].武汉工业学院学20042?报,3(1):104108,[2]张翔宇,陈景波.浅谈全球水资源现状[J].科技致富向导,2014,(4):57?巧]张坤民.可持续发展论M.中国环境科学出版化1997:123542008[]张爱国.某铅巧矿选矿废水处理回用研充巧].吉林大学,[引李.铅锋选矿废水处理及回用研巧[D].中南大学2009荣庭,[6]孔令强.蒙自铅巧硫化矿选矿废水的净化处理与资源化利用研究[扣.中南大学,2011????[7]XDW贝宁.黃药的水毒性与环境结局.国外选矿快报.1999,9:1820[到.复杂多金属硫化矿选矿废水处理与回用工艺研充阳].湖南农业大学胡波,2012[9]黄明明.基于册S的工业废水处理控制系统设计及实现[D].南昌大学,201210]赵..江2005[鹏酸性矿井废水处理中自动控制系统的研究与设计[D]苏大学,[11]朱子奇.我国污水处理厂自动化控制技术的现状和前景化].海宁紫光水务有限责任公司,2014[12]罔媛媛.模糊控制在汚水处理控制系统中的应用与研巧[D].兰州理工大学,2011[13]覃丽,史胜波,张帆等.克拉玛依石化工业园污水处理厂自动化控制系统[J].?制造业自动化,2010,32(7):185188[14]李丹.MCGS监控组态软件在密地选矿厂破碎车间的应用巧].昆明理工大学,20045-[1]徐小涛.基于MCS51单片机的串行通信实现[J].计算机与网?络,2010,36(19):5154[16]赵耽兰坪铅巧矿对批江的污染及对策附.大理科抜巧90[17].陈春,和杏丽.浅谈资源整合对化江流域污染治理的成效[J]环境科学导别?刊2012(6):555767,,,[18]邓敬石,张宗华,陈家栋等.浅谈含重金属离子的铅巧矿尾矿废水危害及治理?[].云南冶金200231(2):22J2053,,,???[1引RWSmith.选矿厂废水和废料的处理国外金属矿选矿.1998,12:212TLn屋明BZ大学硕±学位论文?巧0]孟祥和,胡国飞编著.重金属废水处理.化学工业出版社.2000,5:916[21]郭永文,崔顺姬.离子浮选法处理含重金属离子废水的研究.有色金属选?矿.19862(4):1823,?巧2]黄汝常.去除废水中重金属新工艺研巧.中国给水排水.1998,4(14):172023GB8978—[]1996中华人民共和国国家标准综合排放标准[24]高峰.甘肃某铅锋矿浮选废水处理与回用新工艺化].昆明理工大学,2009[25]严群,罗仙平,赖兰萍.会东铅锋矿选矿废水净化回用工艺的试验研巧[J].工业水处理?,2008,28(3):5760巧6]解庆林.选矿废水的混凝沉淀处理及回用工程设计,桂林工学院学报.2000,4?(20):186:188[27]汪源.对絮凝沉淀法处理含重金属工业污水效果的影响.甘肃环境研巧与监?5测,1999,12(4):17217巧引张安安.胜利油田污水处理厂自动化控制系统的设计与实现[D].电子科技大学20巧,[29]常辉,分布式污水处理监控系统的研制,合肥工业大学学报,2004."[30]Whittakere,JamesA.,andStevenAtkin(2002).Softwareengineering"isnotenoughIEEESoftware19(4)(July/August)1]李小生.巧.德兴铜矿废水处理系统的HDS工艺改造[J]金属矿?1:1山,200,巧)1巧812wendsere-taneedctve巧]CauerheARDekyRM.SlfAdaPiveLonRPiig,gRg?Control:.Proc.AccTPIO.199211巧1160,[33]RichaletJ.IndustrialApplicationofModelBasedPredictive?Control.Automation199329巧:12511274,,)[34]何志平.城市污水处理厂污水提升累站自动化控制系统[JL企业技术开发,2013(32)?:口引杨慧..矿冶工程2004244446.高压缩性浓密机系统的自动控制[J],,巧)?巧6杨慧,陈述文.50m大型浓密机的自动控制[J].金属矿山,2002,318(12):38407巧]耿增显.,柴天佑,岳恒浓密机生产过程综合自动化系统[JL控制工2008?%程,:巧3373n昆明理工±学硕±学位论文[38]BurgerR,Co打chaF.Mathematicalmodelandnumericalsimulationofthesettlingofflocculatedsuspe打sions[J].InternationalJournalofMu?ltihaseFlow199806:100日1023p,(),9-巧]向晓汉.西口子PLCS7200/300/400/1200应用案例精讲[M].化学工业出版化201140〔].工业过程控制系统及工程应巧[M].化学工业出版社20巧黄宋魏,[41]PetrovMjGemchevI,TanevaA.FuzzyPIDCO打trolofno打linearplants.IntelligentSste虹s2002.Proceedins2002FirstInternationalIEEEy,g,Symposium.2002[42]张艳伟,李世厚.选厂石灰添加自动控制系统的研巧[J].矿业快?报,2007,23(10):4041[43]李卫林.污水处理计算机监控系统的设计及实现巧].昆明理工大学,2011?[44]谢军:48.工控.交通与计算化2003(346主态软件的功能分析和应招[J],)[45]HangCC.Aperformancestudyofcontrolsystemwithdeadtime.IEEElECI.198046—[]Ingimundarson,A,andHa呂ghund,T.RobusttuningproceduresofdeadtimeCO扭pe打sati打gcontrollers.ControlE打gineering.2001rowe—[47]C,JB,LRanmker.Dynamicmatrixcontrolacomutercontrol,palgorithm.Proc,JointAutomatCo打trol.TheoryAppl.2002[48]N.Sh注nmugath过sa打,andR.D.Johnston.Exploitatio打ofTimeDelaysforImprovedProcessControl.InternationalJournalofCo打trol.19889K-[4]in呂PJ,amdaniEH.Thealicationoffuzzycontrolsystems,Mpptoindustrialprocess.Automatica.1997巧0]李方坤,邹艳霞,M恩博.STEP?编程语言和PLC程序编制[J].中国新技术新产品,2010(1):53S7-300/400PLC时]膝海霞.西口子,柴瑞减任庆银孙承志编程技术及工程应用[M].机械工业出版化,201174n屋明学硕±学位论文附录乂巧读学位期间发表论文目录[1.]王文成,李世厚,魏江海李春林基于图像处理的给矿粒度检测及控制设计,-一[].20巧04:4851.J矿产保护与利用,,第作者PLC-.王文成.S7300ViewS55在污水[2]魏江海,李世厚,李春林西口子和Kin,g2-处理中的应用[J].价值工程(H5,27:9092.第王作者,75n*131;獅±学位论文昆!^;附录B攻读硕±学位期间参加的科研项目?[1]2014.072014.08島明市第四污水处理厂自动控制系统改造?巧]2014.082014.09水富县水务产业投资有限公司自动控制系统上位机监控系统(FameView)升级?巧]2014.092014.10建水县水务产业投资有限公司上位机监控系统(组态王)的升级?[4]2014.102014.11弥勒市水务产业投资有限公司的出水消毒渠程序编写-(S7200系列)?[5]2014.112014.12临沧市水务产业投资有限公司上位机监控系统的升级6?[]20巧.032015.04禄丰县水务产业投资有限公司自动控制上位机监控系统(WINCC)升级维护?[7]2015.042015.05沪西县水务产业投资有限公司自动控制系统出水消毒渠-200程序编写(S71系列)和部分仪表更换?巧]2015.052015.06腾冲县水务产业投资有限公司自动控制系统PLC控制器升级?巧]20巧.062015.07宾川县水务产业投资有限公司自动控制系统PLC程序编-写(S7300系列)?二[10]20巧.0720巧.08晋宁县街镇生活污水处理厂仪表更换和上位机监控系统升级巧