近年來(lái)，我國(guó)小型冷軋鋼廠的發(fā)展速度較快。這些冷軋鋼廠大多為鄉(xiāng)鎮(zhèn)民營(yíng)企業(yè)，年產(chǎn)冷軋鋼材在30萬(wàn)噸以?xún)?nèi)，生產(chǎn)過(guò)程中排放的酸洗廢水主要為熱軋鋼材酸洗除銹過(guò)程中的余酸清洗廢水，通常與少量的板卷表面處理過(guò)程中產(chǎn)生的含油堿性廢水混合排放。綜合廢水污染物濃度高，呈暗棕色，含鐵鹽、油及表面活性物質(zhì)酸霧凈等，酸腐蝕性較強(qiáng)。由于普遍缺少污染治理措施，小型冷軋鋼廠的排污問(wèn)題給地方環(huán)保工作造成一定壓力。
本文介紹江西某鋼廠廢酸水處理的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。眾所周知，以PLC為主體的與、牛頓模塊相比，具有運(yùn)行穩(wěn)定可靠，控制功能強(qiáng)，網(wǎng)絡(luò)化等優(yōu)點(diǎn)，成為工業(yè)控制應(yīng)用的主流。本工程采用歐姆龍公司的CPM2AH型小型可編程，上位組成。上位機(jī)監(jiān)控制軟件采用北京亞控科技發(fā)展有限公司的6.5“組態(tài)王”，實(shí)現(xiàn)對(duì)廢酸水處理系統(tǒng)的過(guò)程監(jiān)控及數(shù)據(jù)處理。
2.廢酸水處理工藝
本工程對(duì)酸性廢水處理采用石灰中和法，而廢酸液由于含硫酸和硫酸亞鐵，可以采用回收的工藝。由于廢酸液的產(chǎn)出量較小，采用回收工藝的投資大，設(shè)備維修率高，回收產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。從投入產(chǎn)出比看，回收工藝投資大，運(yùn)行成本高，回收產(chǎn)出低，經(jīng)濟(jì)性差，所以不采用。因而處理工藝采用將酸性廢水和廢酸液混和后用石灰為中和介質(zhì)中和處理。
3.廢酸水處理的特點(diǎn)及控制指標(biāo)
3.1 過(guò)程的特點(diǎn)
酸堿中和過(guò)程通常呈現(xiàn)嚴(yán)重非線性和滯后性，主要表現(xiàn)為PH值在中和點(diǎn)附近的增益很大，此時(shí)添加的中和劑略有變化，就能引起PH值較大幅度的變化，而當(dāng)PH值遠(yuǎn)離中和點(diǎn)時(shí)的增益很小，PH值變化較緩慢，加入大量的中和劑才能使PH值上升或下降。加上處理過(guò)程一般在大容器和循環(huán)管路中進(jìn)行,使得系統(tǒng)存在較大的時(shí)滯，給PH值控制不僅帶來(lái)極大困難，而且浪費(fèi)大量中和劑，為此PH值被公認(rèn)為最難的控制變量之一。
3.2 控制目標(biāo)
一級(jí)中和反應(yīng)，出口為：5～6；
二級(jí)中和反應(yīng)，出口為：7～8；
最終廢水排放的PH值控制在7～8，COD控制在150mg/L，廢水排放指標(biāo)符合國(guó)家污水綜合排放二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
4.的硬件設(shè)計(jì)
4.1 硬件結(jié)構(gòu)
根據(jù)工藝要求，整個(gè)系統(tǒng)采用二級(jí)計(jì)算機(jī)控制方式，基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)采用歐姆龍公司最新推出的CPM2AH系列PLC，實(shí)現(xiàn)各種工作的啟、停和聯(lián)鎖控制；實(shí)現(xiàn)對(duì)PH值、石灰乳槽的液位進(jìn)行控制。監(jiān)控級(jí)為臺(tái)灣研華生產(chǎn)的工業(yè)控制機(jī)，完成對(duì)系統(tǒng)的組態(tài)、監(jiān)控、報(bào)警、制表等功能。
?。?）系統(tǒng)檢測(cè)點(diǎn)配置
4～20mA輸入5點(diǎn)，4～20mA輸出2點(diǎn);輸入信號(hào)：30點(diǎn)，輸出信號(hào)：30點(diǎn)。
?。?）監(jiān)控級(jí)配置
監(jiān)控級(jí)配置臺(tái)灣研華一臺(tái)，運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)的組態(tài)和， 以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的的組態(tài)與監(jiān)測(cè)。運(yùn)行環(huán)境為WINDOWS2000，并配置打印機(jī)一臺(tái)，交流 target=_blank>穩(wěn)壓和各一臺(tái)。
?。?）基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)配置
基礎(chǔ)自動(dòng)化配置CPM2AH系列PLC一套，2個(gè)I/O擴(kuò)展模塊，北京宏拓 PC-7413板卡、PC-7423板卡各一塊。運(yùn)行I/O控制站軟件，完成對(duì)I/O信號(hào)的采集以及各種工作的聯(lián)鎖和控制，由通訊電纜將各工位狀態(tài)信號(hào)送往，并接收監(jiān)控的數(shù)據(jù)。
4.2
完全實(shí)現(xiàn)了工藝提出的功能要求 ,可以實(shí)現(xiàn)“手動(dòng)”和“自動(dòng)”操作兩種控制模式，其中“手動(dòng)”又分為“現(xiàn)場(chǎng)操作”與“就地柜操作”兩種手動(dòng)控制，控制模式原理如圖4所示，并且無(wú)論處在何種控制模式，都可對(duì)工藝參數(shù)越限進(jìn)行報(bào)警。處于自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)可根據(jù)操作人員設(shè)定的指令自動(dòng)開(kāi)、停提升，并且的開(kāi)關(guān)具有順序鎖定作用，防止誤操作，達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)加石灰水量,更好地控制廢酸水品質(zhì)的目的。
上位機(jī)采用研華，CPU為PIV2.4G、256Ｍ內(nèi)存、80Ｇ硬盤(pán)、32Ｍ顯存、19英寸大屏。上位采用亞控6 .5版“組態(tài)王”256點(diǎn)運(yùn)行態(tài)軟件,負(fù)責(zé)廢酸水處理系統(tǒng)監(jiān)控界面顯示、數(shù)據(jù)處理、保存、信息交流等。上位機(jī)通過(guò)協(xié)議與PLC的進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交流。上位機(jī)可讀取PLC采集的的啟停狀態(tài)，可輸出開(kāi)關(guān)量控制信號(hào)給PLC。上位軟件可對(duì)加藥實(shí)行遠(yuǎn)程手動(dòng)CRT操作及遠(yuǎn)程自動(dòng)、就地手動(dòng)的CRT全程監(jiān)控。具有歷史曲線、報(bào)表、報(bào)警等界面。其中：SB1～SBS1：手動(dòng)模式時(shí)，中控室電氣柜面板上的停止與啟動(dòng)按鈕。
SB2～SBS2：手動(dòng)模式時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)機(jī)旁控制箱面板上的停止與啟動(dòng)按鈕。
KM：及常開(kāi)觸點(diǎn)。
KA：中間常開(kāi)觸點(diǎn)（自動(dòng)控制時(shí)，由計(jì)算機(jī)控制中間是否得電）。
4.3 PLC控制單元
PLC控制單元是自動(dòng)控制的核心部分,采集加藥 target=_blank>計(jì)量、廢水提升等的運(yùn)行工作狀態(tài)信號(hào)，同時(shí)上傳到上位機(jī)。并實(shí)時(shí)執(zhí)行上位機(jī)輸出指令，控制的起、停。
5.的軟件設(shè)計(jì)
5.1 軟件功能描述
軟件包括上位機(jī)的與下位機(jī)的軟件。上位采用亞控6.5版“組態(tài)王”256點(diǎn)運(yùn)行態(tài)軟件,負(fù)責(zé)廢酸水處理系統(tǒng)監(jiān)控界面顯示、數(shù)據(jù)處理、保存、信息交流等。在上位計(jì)算機(jī)中是以圖形畫(huà)面的方式顯示平面圖及工藝流程圖，有動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)參數(shù)值顯示，如水的流量、PH值等，實(shí)時(shí)顯示各運(yùn)行狀和事故報(bào)警信息列表以及電氣運(yùn)行狀態(tài)顯示等可切換的動(dòng)態(tài)畫(huà)面，對(duì)工藝參數(shù)值做出實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線和歷史數(shù)據(jù)趨勢(shì)曲線同時(shí)，組態(tài)王軟件系統(tǒng)還可以與EXCEL、ACCESS等數(shù)據(jù)庫(kù)管軟件進(jìn)行DDE通訊，將數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)庫(kù)中，以備將來(lái)移植到他系統(tǒng)中供調(diào)度員分析比較，以便找出污水廠的最佳運(yùn)行規(guī)律；并且可以自動(dòng)生成生產(chǎn)報(bào)表（班、日、月），定時(shí)或根據(jù)需要進(jìn)行打印，供生產(chǎn)管理之用；上位機(jī)通過(guò)協(xié)議,與PLC的進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交流。上位機(jī)可讀取PLC采集的的啟停狀態(tài),可輸出開(kāi)關(guān)量控制信號(hào)給PLC。上位機(jī)可對(duì)加藥實(shí)行遠(yuǎn)程手動(dòng)CRT操作及遠(yuǎn)程自動(dòng)、就地手動(dòng)的CRT全程監(jiān)控。下位機(jī)主要是采集的啟停狀態(tài)，并且接收上位機(jī)的指令從而控制的啟停。
上位機(jī)與下位機(jī)所用的開(kāi)發(fā)工具如下所示：
上位機(jī)：操作系統(tǒng)：Windows 2000，開(kāi)發(fā)工具：組態(tài)王6.5，
支持軟件：Microsoft office2000。
下位機(jī)：開(kāi)發(fā)工具：CX-programmer 3.10。
5.2 軟件設(shè)計(jì)
上位機(jī)主要是利用了來(lái)構(gòu)筑整個(gè)系統(tǒng)，具體實(shí)現(xiàn)不多描述，下面重點(diǎn)描述下位機(jī)（PLC）軟件的設(shè)計(jì)。根據(jù)工藝流程的要求，在PLC中編制出符合現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行規(guī)范的工藝控制程序，進(jìn)行相應(yīng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)和信息反饋，具體的控制依據(jù)及各工藝流程需要的設(shè)備簡(jiǎn)述如下：
?。?）各相獨(dú)立單元設(shè)備啟動(dòng)控制
?PAM制備單元：0108A設(shè)備加水、投加藥劑后啟動(dòng)攪拌機(jī)A按鈕，攪拌約30分鐘停止，起動(dòng)0109A、B中的一臺(tái)開(kāi)始供藥。此時(shí)0108B設(shè)備加水、投加藥劑后啟動(dòng)攪拌機(jī)B按鈕，攪拌約30分鐘停止，待0108A設(shè)備中的藥劑完畢后人工切換（操作）到0108B設(shè)備供藥。如此循環(huán)作業(yè)。0109A、B設(shè)備一臺(tái)作業(yè)一臺(tái)備用。
?壓濾機(jī)單元：0112A、B設(shè)備的液壓油起動(dòng)，壓緊濾框（約10分鐘）此時(shí)0112A壓濾機(jī)可以進(jìn)料，由011A、B中的一臺(tái)設(shè)備中供料，約1小時(shí)，人工切換（操作）到0112B壓濾機(jī)進(jìn)料。0112A壓濾機(jī)的液壓油啟動(dòng)，集料斗閘門(mén)關(guān)閉，松開(kāi)濾框，自動(dòng)拉扳機(jī)啟動(dòng)，人工卸渣，約25分鐘，0112A壓濾機(jī)的液壓油啟動(dòng)壓緊濾框，準(zhǔn)備下一回作業(yè)。運(yùn)渣車(chē)到達(dá)時(shí)，集料斗閘門(mén)打開(kāi)，振打電機(jī)啟動(dòng)，卸料完畢振打電機(jī)停，集料斗閘門(mén)關(guān)閉。0112A、B設(shè)備按此循環(huán)作業(yè)。
?石灰乳制備單元：0105A石灰消化器啟動(dòng)，0118A斗式提升機(jī)給料同時(shí)0114濾液向石灰消化器供水，當(dāng)0106A設(shè)備液位到達(dá)要求時(shí)（上限報(bào)警），人工切換（操作到0106B設(shè)備），當(dāng)0106B設(shè)備液位到達(dá)要求時(shí)（上限報(bào)警）停0118A斗式提升機(jī)和0114濾液，此時(shí)消化器中剩余物料供至0106A設(shè)備，當(dāng)0105A石灰消化器中無(wú)物料時(shí)停0105A、0117螺桿。0105B和0118B設(shè)備為備用設(shè)備。
?。?）故障停車(chē)順序
壓濾機(jī)故障：停0101、0107、0102、0103、0104、0109、0110、0111
石灰乳制備單元故障：停0101、0107、0102、0103、0104、0109、0110、0111、0112
（3）PLC端口分配表
?。?）PLC軟件設(shè)計(jì)
PLC軟件用歐姆龍公司的CX-programmer 3.10設(shè)計(jì),梯形圖編程,模塊化結(jié)構(gòu),由一個(gè)主程序和多個(gè)子程序組成。
6.結(jié)束語(yǔ)
本文從工程應(yīng)用實(shí)際出發(fā)，基于的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，采用常用的PLC作為，實(shí)現(xiàn)了對(duì)大時(shí)滯、非線性、強(qiáng)干擾的污水處理的中和過(guò)程的控制。實(shí)際運(yùn)行表明：該系統(tǒng)具有控制精度高、運(yùn)行可靠、操作簡(jiǎn)單、抗干擾和適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)，完全可以滿(mǎn)足污水中PH值控制的工藝需要。創(chuàng)新點(diǎn)：采用了和PLC結(jié)合來(lái)對(duì)廢酸水PH值的處理，系統(tǒng)簡(jiǎn)單、可靠！
（轉(zhuǎn)載）
