论文部分内容阅读
【摘 要】制药工业废水的特点是成分复杂、有机物含量高、毒性大、色度深和含盐量高，属难处理的工业废水。随着我国医药工业的发展，制药废水已逐渐成为重要的污染源之一。本文对制药厂污水处理自动控制系统进行研究。
【关键词】制药；污水；自动控制
制药工业废水的特点是成分复杂、有机物含量高、毒性大、色度深和含盐量高，属难处理的工业废水[1-5]。随着我国医药工业的发展，制药废水已逐渐成为重要的污染源之一。污水处理是采用物理、生物、及化学的方法对工业废水和生活污水进行处理以分离水中的固体污染物并降低水中的有机污染物和富营养物，从而减轻污水对环境的污染[6-8]。自动控制（automaticcontrol）是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行[9]。自动控制系统：指能够完成自动控制任务的设备，一般由控制装置和被控对象组成。测量元件：用以测量被控量或干扰量；比较元件：将被控量与给定值进行比较；执行元件：根据比较后的偏差，产生执行作用，去操纵被控对象[10-14]。本文对制药厂污水处理自动控制系统进行研究。
1.工艺流程
污水进入沉沙池沉淀后进入中和池，再进入调节沉淀池。污水由调节沉淀池进入厌氧池进行生物分解，降低高分子有机物后在与经过中和池处理的低浓度废水一同进入调节沉淀池2，再经组合生物池后进入二沉池，最后进入后处理池处理后排放。
2.系统构成
根据工艺流程，PLC系统分九个控制站及一个远程I/0站。九个控制站为配电房控制室、风机房控制室、沉砂池、调节沉淀池1、调节沉淀池2、厌氧池、组合生物池、二沉池、后处理池。自控系统主要风管风量计、pH仪、溶解氧仪（DO）、变频器、进出水流量计、化学需氧量仪（COD）、污泥浓度仪（ss）及超声波液位计和液位差计、各PLC控制站和中控室上位监控计算机操作站组成，通过光纤以太网相连，与设备配套的PLC控制站采用MODUBUS通讯方式与PLc2撑通讯。受控设备包括进水提升泵、搅拌器、推流器、刮吸泥机、细格栅、砂水分离器、电动闸门等设备。
3.系统工作原理
污水处理自动控制系统对PLC的性能提出了更高的要求，其必须具备以下几大功能特点：首先本身必须稳定可靠，并具有预先处理数据和集中传输数据的能力；其次，控制分站本地控制器可以独立承担控制分区的基本控制任务；再次，当某控制站的控制量出现变化时，可按预定方案和程序采取相应的算法，对相关区域的控制对象。因此，它必须至少有如下功能模块，数据采集存储处理功能；通信功能、容错功能、自动诊断功能。现场仪表对生产中各个参数进行检测并将信号传送给控制中心，PLC和上位计算机监控软件中设定的工艺参数进行比较，自动地控制设备的进行，从而满足生产的需要。
4.控制模式
吸砂行车、提升泵、搅拌器、粗格栅、细格栅、推流器、回流泵、刮吸泥机等设备的控制模式均分现场控制和远程控制两种模式。远程控制是由操作员通过中控室上位机操作界面进行控制。粗格栅、细格栅前后各安装液位计，液位计将液位高低传输到PLC控制器。当液位差到达预设的数值，则启动格栅机，保障正常过水。各水下搅拌器在中控室均有状态显示并可通过控制台进行操作。细格栅后一道工序一沉砂池吸砂行车系统按设定的运行周期自动控制开机并可以改为手动控制。所有提升泵均可实现自动控制。采集集水池内均设置液位计，液位计信号实时传输到PLC控制器与预设值进行比较，自动判断决定是否启动泵。PLC根据生化池内DO反馈值与设定值比较，趋势调节风机变频器的频率。沉淀池设1台全桥式周边刮泥机。泥水混合物分离后，上清液经出水管道出，刮泥机把泥刮向池中心，流向污泥泵房。每台提升泵均安装一台电磁流量计传感器，每台变送器显示相应提升泵提升污水的瞬时流量，累计流量之脉冲信号传送至鼓风机房PLC中。后处理池安装pH仪、水流量计、化学需氧量仪对水进行检测，水合格后进行排放。
5.故障与报警
系统拥有报警功能，设备出现故障，上位机画面中会自动弹出一个报警提示窗口，显示报警的设备名称和报警状态。系统拥有泵的低液位停机保护、设备过载保护，参数的超出高低限报警等。当产线设备故障后，设备维护人员即可立即收到报警信息前往故障现场。
6.维护与保养
为防止设备性能劣化或降低设备失效的概率，按事先规定的计划或相应技术条件的规定进行的技术管理措施。每天应定时巡查，如发现异常，为确保设备不被损坏应及时停机并由通知专业人员进行维修，部分设备需注意适时加油。污水厂的工作环境是比较恶劣的，对于一些精密仪表和探头必须定期维护与保养。仪表必须定期校正，探头必须专人定期清洗。DO，SS，PH仪等直接与污水接触的分析仪表，每一个月清洗1次。水质化验技术人员利用化验室仪器检测相应的项目，并与现场仪表测量结果比较，确保仪表测量数据准确。
【参考文献】
[1]相会强，刘芬，刘雪莲.自动控制在污水处理中的应用[J].仪器仪表学报，2005（S2）.
[2]亢红波.污水处理控制系统开发及冗余技术研究[D].西安电子科技大学，2006.
[3]胡包钢，应浩.模糊PID控制技术研究发展回顾及其面临的若干重要问题[J].自动化学报，2001（04）.
[4]冯忠，陈湘闽.现场总线在污水处理厂控制系统中的应用[J].有色冶金设计与研究，2005（01）.
[5]欧林林，王先路，陈长琦，朱武，谢源.活性污泥系统中溶解氧模糊控制器的研究[J].自动化与仪表，2003（02）.
[6]崔宗超.基于现场总线的城市污水处理自动控制系统的设计与实现[D].重庆大学，2006.
[7]王华丰，王文海.生物反应池溶解氧的模糊控制研究[J].自动化与仪表，2004（04）.
[8]侯加全，张晓清.城南污水处理自动控制系统设计[J].自动化与仪器仪表，2005（01）.
[9]赵捷.污水处理厂自动控制系统设计[J].测控技术，2005（12）.
[10]何志刚，阮鸿雁.PROFIBUS总线在城市污水处理自动控制系统中的应用[J].机电一体化，2004（06）.
[11]苏云青.浅谈供水行业加药加氯的自动控制[J].中国科技信息，2005（12）.
[12]王先路，谢源，陈长琦，朱武，干蜀毅，崔村燕.模糊控制在污水处理中的应用[J].自动化与仪表，2002（01）.
[13]熊红艳，郭华芳，章云.模糊控制和PID控制结合的净水厂投药控制系统[J].自动化技术与应用，2005（02）.
[14]王孝武，孙水裕，唐成宏，郑德军.工业自动化结合办公自动化的应用研究[J].计算机工程与应用，2003（36）.
【关键词】制药；污水；自动控制
制药工业废水的特点是成分复杂、有机物含量高、毒性大、色度深和含盐量高，属难处理的工业废水[1-5]。随着我国医药工业的发展，制药废水已逐渐成为重要的污染源之一。污水处理是采用物理、生物、及化学的方法对工业废水和生活污水进行处理以分离水中的固体污染物并降低水中的有机污染物和富营养物，从而减轻污水对环境的污染[6-8]。自动控制（automaticcontrol）是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行[9]。自动控制系统：指能够完成自动控制任务的设备，一般由控制装置和被控对象组成。测量元件：用以测量被控量或干扰量；比较元件：将被控量与给定值进行比较；执行元件：根据比较后的偏差，产生执行作用，去操纵被控对象[10-14]。本文对制药厂污水处理自动控制系统进行研究。
1.工艺流程
污水进入沉沙池沉淀后进入中和池，再进入调节沉淀池。污水由调节沉淀池进入厌氧池进行生物分解，降低高分子有机物后在与经过中和池处理的低浓度废水一同进入调节沉淀池2，再经组合生物池后进入二沉池，最后进入后处理池处理后排放。
2.系统构成
根据工艺流程，PLC系统分九个控制站及一个远程I/0站。九个控制站为配电房控制室、风机房控制室、沉砂池、调节沉淀池1、调节沉淀池2、厌氧池、组合生物池、二沉池、后处理池。自控系统主要风管风量计、pH仪、溶解氧仪（DO）、变频器、进出水流量计、化学需氧量仪（COD）、污泥浓度仪（ss）及超声波液位计和液位差计、各PLC控制站和中控室上位监控计算机操作站组成，通过光纤以太网相连，与设备配套的PLC控制站采用MODUBUS通讯方式与PLc2撑通讯。受控设备包括进水提升泵、搅拌器、推流器、刮吸泥机、细格栅、砂水分离器、电动闸门等设备。
3.系统工作原理
污水处理自动控制系统对PLC的性能提出了更高的要求，其必须具备以下几大功能特点：首先本身必须稳定可靠，并具有预先处理数据和集中传输数据的能力；其次，控制分站本地控制器可以独立承担控制分区的基本控制任务；再次，当某控制站的控制量出现变化时，可按预定方案和程序采取相应的算法，对相关区域的控制对象。因此，它必须至少有如下功能模块，数据采集存储处理功能；通信功能、容错功能、自动诊断功能。现场仪表对生产中各个参数进行检测并将信号传送给控制中心，PLC和上位计算机监控软件中设定的工艺参数进行比较，自动地控制设备的进行，从而满足生产的需要。
4.控制模式
吸砂行车、提升泵、搅拌器、粗格栅、细格栅、推流器、回流泵、刮吸泥机等设备的控制模式均分现场控制和远程控制两种模式。远程控制是由操作员通过中控室上位机操作界面进行控制。粗格栅、细格栅前后各安装液位计，液位计将液位高低传输到PLC控制器。当液位差到达预设的数值，则启动格栅机，保障正常过水。各水下搅拌器在中控室均有状态显示并可通过控制台进行操作。细格栅后一道工序一沉砂池吸砂行车系统按设定的运行周期自动控制开机并可以改为手动控制。所有提升泵均可实现自动控制。采集集水池内均设置液位计，液位计信号实时传输到PLC控制器与预设值进行比较，自动判断决定是否启动泵。PLC根据生化池内DO反馈值与设定值比较，趋势调节风机变频器的频率。沉淀池设1台全桥式周边刮泥机。泥水混合物分离后，上清液经出水管道出，刮泥机把泥刮向池中心，流向污泥泵房。每台提升泵均安装一台电磁流量计传感器，每台变送器显示相应提升泵提升污水的瞬时流量，累计流量之脉冲信号传送至鼓风机房PLC中。后处理池安装pH仪、水流量计、化学需氧量仪对水进行检测，水合格后进行排放。
5.故障与报警
系统拥有报警功能，设备出现故障，上位机画面中会自动弹出一个报警提示窗口，显示报警的设备名称和报警状态。系统拥有泵的低液位停机保护、设备过载保护，参数的超出高低限报警等。当产线设备故障后，设备维护人员即可立即收到报警信息前往故障现场。
6.维护与保养
为防止设备性能劣化或降低设备失效的概率，按事先规定的计划或相应技术条件的规定进行的技术管理措施。每天应定时巡查，如发现异常，为确保设备不被损坏应及时停机并由通知专业人员进行维修，部分设备需注意适时加油。污水厂的工作环境是比较恶劣的，对于一些精密仪表和探头必须定期维护与保养。仪表必须定期校正，探头必须专人定期清洗。DO，SS，PH仪等直接与污水接触的分析仪表，每一个月清洗1次。水质化验技术人员利用化验室仪器检测相应的项目，并与现场仪表测量结果比较，确保仪表测量数据准确。
【参考文献】
[1]相会强，刘芬，刘雪莲.自动控制在污水处理中的应用[J].仪器仪表学报，2005（S2）.
[2]亢红波.污水处理控制系统开发及冗余技术研究[D].西安电子科技大学，2006.
[3]胡包钢，应浩.模糊PID控制技术研究发展回顾及其面临的若干重要问题[J].自动化学报，2001（04）.
[4]冯忠，陈湘闽.现场总线在污水处理厂控制系统中的应用[J].有色冶金设计与研究，2005（01）.
[5]欧林林，王先路，陈长琦，朱武，谢源.活性污泥系统中溶解氧模糊控制器的研究[J].自动化与仪表，2003（02）.
[6]崔宗超.基于现场总线的城市污水处理自动控制系统的设计与实现[D].重庆大学，2006.
[7]王华丰，王文海.生物反应池溶解氧的模糊控制研究[J].自动化与仪表，2004（04）.
[8]侯加全，张晓清.城南污水处理自动控制系统设计[J].自动化与仪器仪表，2005（01）.
[9]赵捷.污水处理厂自动控制系统设计[J].测控技术，2005（12）.
[10]何志刚，阮鸿雁.PROFIBUS总线在城市污水处理自动控制系统中的应用[J].机电一体化，2004（06）.
[11]苏云青.浅谈供水行业加药加氯的自动控制[J].中国科技信息，2005（12）.
[12]王先路，谢源，陈长琦，朱武，干蜀毅，崔村燕.模糊控制在污水处理中的应用[J].自动化与仪表，2002（01）.
[13]熊红艳，郭华芳，章云.模糊控制和PID控制结合的净水厂投药控制系统[J].自动化技术与应用，2005（02）.
[14]王孝武，孙水裕，唐成宏，郑德军.工业自动化结合办公自动化的应用研究[J].计算机工程与应用，2003（36）.