申请日2012.08.24
公开(公告)日2013.01.09
IPC分类号G05B19/05; C02F3/12
摘要
本发明公开了一种造纸污水活性污泥法处理自动监控系统，包括工控机、PLC控制器、模拟输入设备、模拟输出设备、变频器、空压机、N泵、P泵、进水泵、排泥泵和出水泵;其控制方法包括：1)运行系统后，若有手动曝气信号，启动变频器和空压机，通过空压机对造纸污水进行曝气，之后若有曝气停止信号，则停止曝气;若无曝气停止信号，返回继续曝气;2)若无手动曝气信号，启动曝气自动控制策略，自动启动变频器和空压机，通过空压机对造纸污水进行曝气，污水处理完成后停止曝气。本发明利用上位机人机互动的方式对造纸污水活性污泥法处理自动监控系统进行反应起点和终点控制，取得稳定可靠的造纸污水处理效果，实现造纸污水处理反应过程的自动控制。
权利要求书
1.造纸污水活性污泥法处理自动监控系统，其特征在于：包括工控机、PLC控制 器、模拟输入设备、模拟输出设备、变频器、与变频器连接的空压机、设置在输入管 道的N泵、P泵和进水泵以及设置在输出管道的排泥泵和出水泵;所述工控机与PLC 控制器信号连接，所述PLC控制器与模拟输入设备、模拟输出设备信号连接，所述模 拟输入设备与DO传感器、pH传感器、ORP传感器、液位传感器信号连接，所述模拟 输出设备与N泵、P泵、进水泵、排泥泵、出水泵、变频器信号连接。
2.根据权利要求1所述的造纸污水活性污泥法处理自动监控系统，其特征在于： 在输入管道和输出管道之间设置有SBR反应器，所述SBR反应器内设置有曝气头和搅 拌器，所述变频器、空压机和曝气头依次连接;所述DO传感器、pH传感器、ORP传 感器和液位传感器设置在SBR反应器内。
3.根据权利要求2所述的造纸污水活性污泥法处理自动监控系统，其特征在于： 在所述曝气头和空压机之间设置有流量计。
4.根据权利要求2所述的造纸污水活性污泥法处理自动监控系统，其特征在于： 所述PLC控制器连接有数字输出设备，所述数字输出设备与N泵、P泵、进水泵、排 泥泵、出水泵、变频器、搅拌器信号连接。
5.根据权利要求2所述的造纸污水活性污泥法处理自动监控系统，其特征在于： 所述SBR反应器为造纸污水生化反应的场所，其容量为50L。
6.根据权利要求1所述的造纸污水活性污泥法处理自动监控系统，其特征在于： 所述工控机型号为研华610L;所述PLC控制器型号为西门子S7-200;所述模拟输入 设备为西门子EM231。
7.根据权利要求1所述的造纸污水活性污泥法处理自动监控系统，其特征在于： 所述模拟输出设备由三个并联的西门子EM232组成，第一个EM232与N泵、P泵信 号连接，第二个EM232与进水泵、排泥泵信号连接，第三个EM232与出水泵、变频 器信号连接。
8.根据权利要求1所述的造纸污水活性污泥法处理自动监控系统，其特征在于： 所述N泵、P泵、进水泵、排泥泵、出水泵为蠕动泵。
9.基于权利要求1所述造纸污水活性污泥法处理自动监控系统的控制方法，其特 征在于包括以下步骤：
1)运行造纸污水活性污泥法处理自动监控系统，若检测有手动曝气信号，执行步 骤2);若检测无手动曝气信号，执行步骤3);
2)启动变频器和空压机，通过空压机对造纸污水进行曝气以获得足够的DO，之 后若检测有曝气停止信号，则停止曝气;若检测无曝气停止信号，则返回继续曝气;
3)启动曝气自动控制策略，自动启动变频器和空压机，通过空压机对造纸污水进 行曝气以获得足够的DO，污水处理完成后停止曝气。
10.根据权利要求9所述的造纸污水活性污泥法处理自动监控系统的控制方法， 其特征在于：所述造纸污水为实验室合成污水或实际进入SBR反应器的造纸污水。
说明书
造纸污水活性污泥法处理自动监控系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种在线自动监控系统及其控制方法，尤其是一种造纸污水活性污泥 法处理自动监控系统及其控制方法，属于自动控制技术领域。
背景技术
目前，在纸张抄造过程中，通常会产生大量废水，基于环保和节能的考虑，如何 将造纸废水循环利用是本领域人员研究的重点，而造纸工业废水的处理应当着重于提 高循环利用率，减少用水量和废水排放量，同时也应积极探索各种可靠、经济和能够 充分利用废水中有用资源的处理方式。因此，有效的造纸污水处理系统显得尤为重要。
造纸污水处理系统的主要功能是完成对造纸污水的净化作用，使经过处理的造纸 污水能够达到国家规定的污水排放标准。但是长期以来，污水处理技术的发展仍远滞 后于造纸工业发展的需要，污水处理设备运转率低，污水处理效率差等问题一直影响 着造纸工业的发展。如果能通过有效的自动控制技术降低节省造纸污水处理的运行费 用，将带来可观的经济效益，因此，实现污水处理过程的自动化，是污水处理发展的 必然趋势。
发明内容
本发明的目的，是为了解决上述现有技术的缺陷，提供了一种可以在线监控、自 动控制的造纸污水活性污泥法处理自动监控系统。
本发明的另一目的在于提供一种造纸污水活性污泥法处理自动监控系统的控制方 法。
本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：
造纸污水活性污泥法处理自动监控系统，其特征在于：包括工控机、PLC控制器、 模拟输入设备、模拟输出设备、变频器、与变频器连接的空压机、设置在输入管道的 N泵、P泵和进水泵以及设置在输出管道的排泥泵和出水泵;所述工控机与PLC控制 器信号连接，所述PLC控制器与模拟输入设备、模拟输出设备信号连接，所述模拟输 入设备与DO传感器、pH传感器、ORP传感器、液位传感器信号连接，所述模拟输出 设备与N泵、P泵、进水泵、排泥泵、出水泵、变频器信号连接。
作为一种优选方案，在输入管道和输出管道之间设置有SBR反应器，所述SBR反 应器内设置有曝气头和搅拌器，所述变频器、空压机和曝气头依次连接;所述DO传 感器、pH传感器、ORP传感器和液位传感器设置在SBR反应器内。
作为一种优选方案，在所述曝气头和空压机之间设置有流量计。
作为一种优选方案，所述PLC控制器连接有数字输出设备，所述数字输出设备与 N泵、P泵、进水泵、排泥泵、出水泵、变频器、搅拌器信号连接。
作为一种优选方案，所述SBR反应器为造纸污水生化反应的场所，其容量为50L。
作为一种优选方案，所述工控机型号为研华610L。
作为一种优选方案，所述PLC控制器型号为西门子S7-200。
作为一种优选方案，所述模拟输入设备为西门子EM231。
作为一种优选方案，所述模拟输出设备由三个并联的西门子EM232组成，第一个 EM232与N泵、P泵信号连接，第二个EM232与进水泵、排泥泵信号连接，第三个 EM232与出水泵、变频器信号连接。
作为一种优选方案，所述N泵、P泵、进水泵、排泥泵、出水泵为蠕动泵。
造纸污水活性污泥法处理自动监控系统的控制方法，其特征在于包括以下步骤：
1)运行造纸污水活性污泥法处理自动监控系统，若检测有手动曝气信号，执行步 骤2);若检测无手动曝气信号，执行步骤3);
2)启动变频器和空压机，通过空压机对造纸污水进行曝气以获得足够的DO，之 后若检测有曝气停止信号，则停止曝气;若检测无曝气停止信号，则返回继续曝气;
3)启动曝气自动控制策略，自动启动变频器和空压机，通过空压机对造纸污水进 行曝气以获得足够的DO，污水处理完成后停止曝气。
作为一种优选方案，所述造纸污水为实验室合成污水或实际进入SBR反应器的造 纸污水。
本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：
1、本发明基于造纸污水的活性污泥法处理工艺，开发了造纸污水活性污泥法处理 自动监控系统，采用系统分层控制结构，以一台研华610L工控机为上位机，利用“组 态王6.53”版本软件开发人机界面，以西门子S7-200PLC的CPU224作为下位机，利 用STEP7-Micro/WIN编程，采用EM231、EM232作为模拟量输入模块和输出模块， 设计了一套造纸污水活性污泥法处理自动监控系统，实现了各泵、DO(溶解氧)值、 pH(酸碱度)值、ORP(氧化还原电位)值及液位等参数的在线监测、自动控制、数 据库记录查询等功能，利用上位机人机互动的方式对造纸污水活性污泥法处理自动监 控系统进行反应起点和终点控制，取得稳定可靠的造纸污水处理效果，实现造纸污水 处理反应过程的自动控制。
2、本发明利用普通的开关控制策略，PLC控制器通过DO传感器、变频器和空压 机对SBR反应器内污水的DO进行控制;利用PID控制策略，PLC控制器通过DO传 感器、变频器和空压机对SBR反应器内污水的DO进行控制;利用模糊控制策略，PLC 控制器通过DO传感器、变频器和空压机对SBR反应器内污水的DO进行控制，其中， 模糊控制策略的优化变型：分段模糊控制策略和复合模糊控制策略的使用，提高了控 制的稳定性和精确性。
