污水处理反冲洗自诊断系统的研究与应用

污水处理反冲洗自诊断系统的研究与应用

张忠伟

山东中烟工业有限责任公司济南卷烟厂 山东济南 250105

摘要：为实现对我公司反冲洗设备进行状态监测，实现可视化，并且在故障发生第一时间及时作出报警动作，并准确定位故障点，实现自诊断，提醒工作人员及时处理，从结构、硬件、软件方面设计了污水处理反冲洗自诊断系统。

关键词：反冲洗  可视化  自诊断

1、概述

污水处理站用于处理厂区生产工艺废水和厂区生活污水。生产污水及厂区生活污水采用水解酸化降解和活性滤料氧化还原的生物处理工艺，经厂区管网排放口进入城市管网。由于曝气生物滤池和高效过滤池能够截流细小的悬浮物，以及滤料表面的生物膜也存在着新陈代谢的过程，为防止滤料被堵塞，需要定期对曝气生物滤池和高效过滤池进行反冲洗。反冲洗作为恢复曝气池过滤功能的重要环节，对于污水处理发挥着不可替代的作用。一旦反冲洗过程发生故障，会导致设备受损、污水处理停止，甚至造成COD超标、污水溢流等严重后果。

2、系统的组成与分析

此系统源于污水处理系统的反冲洗环节，具体工艺流程如图1所示。本系统采用 PLC+本地系统上位机控制方式。系统共由36个DI点、27个DO点组成。

图1反冲洗工艺流程图

2.1 系统功能分析

整个系统的主要功能包括：控制功能、显示功能、操作功能、数据通信功能、报警功能。在基于Intouch系统上位机的形式上，操作人员在污水站计算机通过键盘或鼠标下达有关指令或信息，改变设备的工作状态，进行反冲洗过程[1]。

控制、显示功能：系统通过反冲洗流程图来控制整个反冲洗过程有序进行。设计过程状态显示界面，用于显示反冲洗过程中各个环节。如图2是整个控制以及显示界面设计。

图2 反冲洗过程环节图

操作功能：对反冲洗过程的水冲、气冲、汽水联冲、回流时间进行设定，并能够开始以及停止。

数据通信功能：采用以太网，接入现有网络，配置双服务器冗余热备份系统。如图3是数据通信的硬件连接，图4网络配置图。

图3 数据通讯硬件连接图               

图4网络配置图

报警功能：在反冲洗过程中一旦发生故障，系统会弹出报警，并定位故障点。如图5是报警功能程序编写，如图6是报警弹窗组态。

图5报警功能程序图                     

图6报警弹窗组态

经过系统组态后，只要把生成的应用软件向下传送到各相关现场 PLC 控制站，就可以具体实施。组态的应用软件应能在线重新组态而不影响系统的连续正常工作[2]。

2.2上位机系统组成

上位机系统选用搭载第 12 代英特尔酷睿i7-12700 处理器的华为擎云B730系列计算机，同时配置了 25英寸液晶显示屏，并且在计算机上安装了基于 WINDOWS10平台上 Intouch20.0 组态软件，这样就可以对污水处理站的设备的进行操作、数据进行采集及显示。

2.3控制系统组成

本次设计的控制系统可以由硬件系统和软件程序设计两方面组成。

2.3.1硬件系统选择

只有选择符合要求的控制系统硬件，并且硬件中的每一个组件和实际中运行的设备合理的组合起来，才能实现控制系统的稳定运行，才能实现控制系统的最佳控制。根据污水站各处理工艺工作特点及处理设备的种类不同，需要我们对污水处理控制系统 PLC 的 CPU、I/O 模块、功能模块、通信模块等进行选型[3]。

2.3.2软件系统设计

开发环境中进行采集数据的来源的选择，结合系统应用领域、实现的复杂性,根据采集数据来源的要求，对数据库以及PLC不同的数据来源进行功实验比较。而通讯方式的选择，通过开发环境难度，后期可维护、可扩展的程度进行选择。

使用Siemens程序设计软件对PLC 开展组态及程序设计，并借助上位机软件开展控制系统组态。在控制系统中，使用当今十分盛行的模组化程序设计思想，这种促使各个控制策略更为直观、便捷，此外也进一步提升了指令的精确性，有助于整套控制系统试运行和维护[4]。

3、结束语

本系统利用设备监控技术，成功完成了新监控系统与原系统数据的融合。基本解决了污水处理站反冲洗设备故障维修等待时间过长的问题，有效提升了污水处理站处理污水的的工作效率。本系统通过建立了一个全新的扁平化的过程可视化系统，让工作人员实施监测污水处理反冲洗流程进展状态，并且打通了上位机和底层PLC通讯的数据链路，实现了设备的状态显示。

参考文献

[1]刘金强, 梁竹君. 施耐德PLC和intouch组态软件在自来水处理自动控制系统中的应用[J]. 科技创新与应用, 2015(33):90-91.

[2]艾珂. 卷烟厂污水处理自动控制系统设计与研究[D]. 齐鲁工业大学, 201705.

[3]姚宇. 工业以太网在卷烟厂污水处理自动控制系统中的研究[D]. 西安建筑科技大学, 201102.

[4]刘先春,李书臣,张洪林,等.PLC在污水处理控制系统中的应用[J].工业仪表与自动化装置,2006(3):49-51.