基于PLC的智能工业污水pH值调节系统设计.pdf
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1、第4期机电技术机电技术基于基于PLC的智能工业污水的智能工业污水pH值调节系统设计值调节系统设计程千晟吴淑娟(闽西职业技术学院,福建 龙岩 364000)摘要为响应国家生态文明建设号召,针对工业企业污水排放指标要求,提出一种可以对工业污水pH值进行智能中和调节的控制系统。该系统根据工业污水排放特点,建立合适的系统整体框架,阐述所需设备情况,建立PLC控制系统硬件连接关系;根据酸碱中和反应特点,设定合理PID控制算法和MCGS人机交互界面,能够有效进行污水pH值中和调节功能。关键词工业污水;PLC;pH值;控制系统中图分类号:X703;TP273文献标识码:A文章编号:1672-4801(202
2、3)04-033-04DOI:10.19508/ki.1672-4801.2023.04.011作者简介:程千晟(1993),男,助教,硕士,主要从事机电一体化研究。当前,随着经济发展,社会生产需求不断提高,企业产能不断加大,企业在生产过程中产生的污水也日益增加。同时在国家生态文明建设的背景下,企业生产产生的污水需要经过一系列处理后达到标准要求后进行后续排放处理,以及尽可能实现循环利用的要求。因此,对工业污水的净化处理要求相对较高,其中污水pH值的控制至关重要。根据有关规定,pH值应该控制在6.68.5之间,对于过酸和过碱的废水,需要加以处理1-3。当前迫切需要一种针对企业污水pH值处理的智能
3、调节系统。本文结合工业生产工艺要求以及日益成熟的PLC技术,建立了一套基于PLC的适用于企业污水pH值处理的智能调节系统,可实现精准检测pH值以及人性化的实时检测界面,对于降低污水处理成本、改善自然环境、建设可持续发展社会、保持经济高速发展都具有重大意义。1智能工业污水pH值调节系统功能和组成1.1系统功能如图1所示,该系统主要由一个碱液池、一个酸液池、一个污水中和处理池和一个后续处理池四个部分组成,中间搭载所需要的泵、阀、液位传感器、pH值传感器、指示灯以及PLC和触摸屏等相应设备。主要功能可概括为以下几点:1)碱液池主要装放中和反应所需的碱性物,池中安装液位传感器,当池中碱性溶液容量低于下
4、限时,低位指示灯1亮起报警,同时要求碱液补充阀开启,进行碱液补充。当池中碱性溶液达到设定容量时,关闭碱液补充阀,低位指示灯熄灭。当需要碱性溶液进入中和池时,先开启碱液输出阀,同时启动碱液输出泵。碱液输出泵由变频器控制,根据中和池中实时pH值的情况通过PID自动控制调整碱液输出泵输出频率,从而达到设定目标pH值。碱液流量计主要用于检测实时流入中和池的碱性液体容量,形成反馈机制,使得pH值调节更加精准。2)酸液池的功能和设备控制逻辑要求均与碱液池一致。3)污水中和处理池主要为中和反应池,酸碱溶液以及污水未处理液均进入该池。初始时,液.#LG#L#.#B8#G#B8#.#ELG#EL.#GAG#GA
5、#LE#EL5*G#.#3+/&/&/&/&3/&AE图1智能工业污水pH值调节系统框图332023年8月机电技术机电技术位传感器3检测反应池液体容量,当液体容量低于下限时,低位指示灯3亮起,污水补充阀打开补充未处理污水。当达到设定处理容量时,关闭污水补充阀。pH 值传感器实时检测当前溶液 pH值,通过RS485通信将数据传送给PLC,用来实现PID调控。PLC根据检测到的pH值数据,首先判断需要的中和溶液,然后开启对应的输出阀和调节泵;再通过PID算法,调节对应变频器频率,使得实时pH值精准达到设定目标值。同时在调节过程中,打开搅拌泵,使得中和反应充分均匀,提高调节精准度。在整个pH值中和调
6、节过程中,要求工作指示灯亮起,调节完成后,工作指示灯熄灭。4)当污水中和处理池溶液pH值达到设定要求后,开启输出阀和输出泵,将pH值处理后的溶液送入后续处理池。后续处理池功能可以根据需要再进行扩展补充控制,如用作沉淀池、过滤池等,需要的控制设备在后续也均可以加入本系统中来进行联合调控。因此本系统设计上预留扩展功能,提高系统的扩展性。5)整个系统框架所需要的泵、阀、指示灯等均由PLC进行控制,液位传感器、流量传感器和pH值传感器均采用 Modbus协议实现 RS485通讯的方式进行读取,并且设定人机控制界面,提高系统的灵活性和可操作性。1.2系统组成根据上述控制内容要求,本系统需要控制的输出设备
7、较多,因此需要输出点数较多的PLC且具备RS485通讯功能,故采用台达DVP32ES200T型号的PLC作为主控制器,实现对各个输出设备的控制,以及各传感器的输出采集功能。同时利用MCGS触摸屏作为人机控制界面,实现具体调节参数的设定、中和过程中监视各设备的工作状态,各设备的独立控制、以及关键数据pH值数据曲线的实时显示等功能。其中,三个液位传感器用于检测酸碱池以及中和反应池的液位情况,pH值传感器用于检测中和反应池中液体的实时pH值,两个流量计分别用于检测酸碱调节过程中流过的液体流量大小。所用传感器均采用RS485通讯来读取数据。酸碱输出泵的控制涉及对pH值进行PID调控,因此采用两个变频器
8、控制,变频器控制方式采用RS485通讯控制,要求能够根据pH值实时来调节输出泵转速。输出泵和搅拌泵均无转速控制要求,因此采用继电器加接触器的方式直接由PLC输出口进行控制。所需多个输出阀和指示灯均直接采用PLC输出口进行控制。设定两个按钮开关作为系统开启和停止,连接PLC输入口。具体系统硬件组成连接图如图2所示。2pH值中和调控原理2.1酸碱中和反应分析E3/&FEEG#L.#ELG#ELL.#L#3+.#GAG#GA.NGN.E#GE#5+#E#ELE#5+/&/&/&/&3535!0&*6-#+M+MA+M3+M图2系统组成图如图3所示为在HCL中加入NaOH滴定实验曲线图,在酸中加入碱的
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