自动控制系统的应用及功能实现

原创 2020-06-20 16:23  阅读

  污水处理厂工艺过程中要用到大量的阀门、泵、风机及吸、刮泥机等机械设备,它们常常要根据一定的程序、时间和逻辑关系定时开、停。例如,在采用氧化沟处理工艺的污水处理厂,氧化沟中的转刷要根据时间、溶解氧浓度等条件定时启动或停止,在采用SBR工艺的污水处理厂,曝气、搅拌、沉淀、滗水和排泥应按照预定的时间程序周期运行;在采用活性污泥法的污水处理厂,初沉池的排泥,消化池的进、排泥也要根据一定的时间顺序进行。另外,污水处理的工艺过程同其他工艺过程类似,也要在一定的温度、压力、流量、液位、浓度等工艺条件下进行。但是,由于种种原因,这些数值总会发生一些变化,与工艺设定值发生偏差。为了保持参数设定值,就必须对工艺过程施加一个作用以消除这种偏差而使参数回到设定值上来。例如,消化池内的污泥温度需要控制在一定的范围内,鼓风机的出口压力需要控制在一个定值,曝气池内的溶解氧浓度要根据工艺要求控制在一定的范围内等。

  污水处理厂的自动控制系统主要是对污水处理过程进行自动控制和自动调节,使处理后的水质指标达到预期要求。自动控制系统具有如下功能:

  (1)控制操作:在中心控制室能对被控设备进行在线实时控制,如启停某一设备,调节某些模拟量输出的大小,在线设置PLC控制器的某些参数等;

  (2)显示功能:用图形实时地显示各现场被控设备的运行工况,以及各现场的状态参数等;

  (3)数据管理:利用实时数据库和历史数据库中的数据进行比较和分析,可得出一些有用的经验参数,有利于优化处理过程和参数控制;

  (4)报警功能:当某一模拟量(如电流、压力、液位等)测量值超过给定范围或某一开关量(如电机故障、阀门开关故障等)发生变位时,可根据不同的需要发出不同等级的报警;

  (5)打印功能:可以实现报表和图形打印以及各种事件和报警实时打印。打印方式可以采用定时打印或事件触发打印;

  (6)通讯功能:中控室所有信息均可传送公司并接收公司总调度室的指令;(7)建立网络服务器:所有实时数据和统计分析数据均可通过企业内部网(Intranet)或互联网(Internet)查询,各部门可共享生产运行信息。

  逻辑控制一般指控制器的开关量控制,对于自动化控制来说逻辑控制是最基本也是最广泛的应用,在水处理现场不仅对于单台设备,而且对于多台设备也同样适用。逻辑控制是作为保护控制的最基本的组成部分。

  在工厂的自动化控制中,有许多连续变化的量,例如温度、压力、流量、液位或者速度等都是在随着工艺流程不断变化的量,我们称之为模拟量。但是要实现对这些模拟量的控制就必须进行模拟量与数字量的转换,即A/D转换。当需要对模拟量进行控制时,我们有需要进行数字量与模拟量的转换,即D/A转换。所以,控制器均配备了A/D和D/A转换模块,可以方便的用于对系统模拟量的监测及控制。

  过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量进行的闭环控制。对于复杂的系统控制,控制器能编制各种各样的控制算法程序,完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块,目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。

  对于现代的PLC控制器具有数学运算、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能,可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较,完成一定的控制操作,也可以利用通信功能传送到别的智能装置,或将它们打印制表。(5)通信及联网功能

  PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展,控制器的网络通信也得到了迅猛的发展,目前有Modbus-RTU、Profibus总线、TCP/IP等多种网络通信方式,并且接口灵活,因此自动控制系统在网络组建方面变得灵活方便。

  随着PLC等控制器的发展越来越成熟,嵌入专门化工艺程序的模块控制器会使用户在使用的过程中变得十分便利,缩短用户的程序开发时间和成本,同事可以提高控制器生产厂家在控制器市场上的竞争力和专业地位。

  在工业方面,对于冶金、化工、机械制造等生产过程中遇到的各种物理量,包括温度、流量、压力、厚度、张力、速度、位置、凯发下载,频率、相位等,都有相应的控制系统。在此基础上通过采用数字计算机还建立起了控制性能更好和自动化程度更高的数字控制系统,以及具有控制与管理双重功能的过程控制系统。在农业方面的应用包括水位自动控制系统、农业机械的自动操作系统等。

  在军事技术方面,自动控制的应用实例有各种类型的伺服系统、火力控制系统、制导与控制系统等。

  在航天、航空和航海方面,除了各种形式的控制系统外,应用的领域还包括导航系统、遥控系统和各种仿真器。

  此外,在办公室自动化、图书管理、交通管理乃至日常家务方面,自动控制技术也都有着实际的应用。随着控制理论和控制技术的发展,自动控制系统的应用领域还在不断扩大,几乎涉及生物、医学、生态、经济、社会等所有领域。

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