專利名稱:一種s-mbr一體化污水處理設備自動控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種S-MBR一體化污水處理設備自動控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括：PLC控制器、上位機、變頻器、污水參數(shù)測量系統(tǒng)、電動球閥、設備狀態(tài)測量系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)通過所述的污水參數(shù)測量系統(tǒng)把污水參數(shù)反饋給所述的PLC控制器，并與PLC控制器中設定的控制參數(shù)進行比較和邏輯運算，PLC控制器發(fā)出控制信號，驅動所述變頻器去控制S-MBR相關設備工作，同時控制所述的電動球閥打開或關閉，達到精確控制空氣與污水的接觸量和停留時間目的，從而實現(xiàn)S-MBR處理污水的最優(yōu)化參數(shù)自動控制，保證了污水處理的質量。操作人性化，直觀化。
【專利說明】—種S-MBR—體化污水處理設備自動控制系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及廢水處理領域，特別涉及一種S-MBR—體化污水處理設備自動控制系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]隨著水資源不斷被污染導致水資源的緊缺，人們越來越意識到污水回用的重要性，市政及工業(yè)廢水深度處理回用已成為解決水資源短缺危機的重要途徑。目前用于污水深度處理回用技術需要多種水處理工藝的合理組合，一般采用預處理+生化法+沉淀+深度處理的工藝流程，根據(jù)出水要求，深度處理常用的方法有混凝沉淀、過濾、生物濾池等。各種水處理方法的組合，不僅使工藝流程冗長繁瑣，而且操作控制復雜，對操作人員要求也高。即使采用PLC進行自動控制，也只是對開啟關閉時間、單臺運行狀態(tài)等實施監(jiān)控，整套工程實際使用要求和工況短時間發(fā)生變化時不能及時跟蹤調整運行參數(shù)，一是造成處理后的水質得不到保證，二是造成能源浪費。


【發(fā)明內容】

[0003]本實用新型的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種S-MBR —體化污水處理設備自動控制系統(tǒng)，本實用新型是采用了信息技術、自動控制技術，通過PLC控制器、上位機、變頻器、污水參數(shù)測量系統(tǒng)、電動球閥、設備狀態(tài)測量系統(tǒng)等自動化設備，對S-MBR處理污水的運行狀況進行自動檢測并自動調整各設備運行參數(shù)，實現(xiàn)對各種工況的最優(yōu)自動調節(jié)，保證了水處理質量同時節(jié)能，通過上位機提供的人機界面用來設定控制參數(shù)和實時顯示整個污水處理情況，操作過程人性化，直觀化，減少維護使用成本。
[0004]本實用新型采用了下述技術方案:一種S-MBR—體化污水處理設備自動控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括:
[0005]PLC控制器，根據(jù)觸摸屏設定的控制參數(shù)與實時采集到污水和設備運行相關參數(shù)進行對比和邏輯運算，產生控制信號驅動變頻器去控制S-MBR的鼓風機和自吸泵運行，同時控制所述的電動球閥打開或關閉，精確控制空氣與污水的接觸量和停留時間，并把實時采集的信號通過觸摸屏顯示；
[0006]與所述PLC控制器連接、提供一個人機界面用來設定控制參數(shù)和實時顯示整個污水處理情況和設備運行狀態(tài)的上位機；
[0007]接受所述PLC控制器輸出的控制信號、產生一個變頻電源、變頻電源主回路輸出連到S-MBR中風機或自吸泵上的變頻器；
[0008]接到所述PLC控制器上、把S-MBR處理污水過程中的污水參數(shù)反饋給PLC控制器的污水測量系統(tǒng)；
[0009]與所述PLC控制器連接、通過打開和關閉控制污水加注到S-MBR中反應倉內的電動球閥。
[0010]接到所述PLC控制器上、把S-MBR處理污水過程中各種設備狀態(tài)反饋給PLC控制器的設備狀態(tài)測量系統(tǒng)；
[0011]作為優(yōu)選，上位機可以為計算機或觸摸屏，上位機通過通訊接口和連線與PLC控制器進行實時數(shù)據(jù)交換，實時數(shù)據(jù)交換參數(shù)為標準的以太網(TCP/IP)協(xié)議內容，上位機的人機界面上用圖形顯示S-MBR中各種設備運行狀態(tài)和用數(shù)據(jù)顯示污水參數(shù)，并具有設置污水控制參數(shù)和S-MBR中冗余設備切換時間的功能；
[0012]作為優(yōu)選，變頻器，包括:
[0013]接受所述PLC控制器輸出的控制信號、產生一個變頻電源、變頻電源主回路輸出連到羅茨鼓風機A上的第一變頻器；
[0014]接受所述PLC控制器輸出的控制信號、產生一個變頻電源、變頻電源主回路輸出連到羅茨鼓風機B上的第二變頻器。
[0015]接受所述PLC控制器輸出的控制信號、產生一個變頻電源、變頻電源主回路輸出連到自吸泵A的第三變頻器。
[0016]接受所述PLC控制器輸出的控制信號、產生一個變頻電源、變頻電源主回路輸出連到自吸泵B上的第四變頻器；
[0017]作為優(yōu)選，污水測量系統(tǒng)包括:
[0018]與所述PLC控制器連接、安裝在S-MBR中反應倉頂部玻璃視鏡前端的浮球液位開關;
[0019]與所述PLC控制器連接、測量S-MBR的總進水管水量的電磁流量計；
[0020]與所述PLC控制器連接、測量S-MBR的排水管水壓的壓力傳感器；
[0021]與所述PLC控制器連接、用于測量S-MBR進出水管水質的水質在線檢測儀。
[0022]作為優(yōu)選，設備狀態(tài)測量系統(tǒng)，把S-MBR中泵、風機等設備處于正常運行、故障、停止等狀態(tài)信號反饋給PLC控制器，PLC控制器把設備狀態(tài)信號實時傳送給上位機，通過上位機的人機界面顯示；
[0023]作為優(yōu)選，第一變頻器，包括:
[0024]第一變頻器控制器，接受所述PLC控制器輸出的控制信號，把控制信號轉換為控制變頻器中變流器件開斷的驅動信號；
[0025]第一變頻器主回路，變頻器主回路輸入接到380V電源上，根據(jù)控制驅動信號，變頻器輸出一個變頻電源、其主回路輸出連到羅茨鼓風機A的交流輸入上；
[0026]第一變頻器狀態(tài)監(jiān)控，監(jiān)測變頻器各種參數(shù)并把參數(shù)反饋給所述的PLC控制器。
[0027]作為優(yōu)選，第二變頻器包括:
[0028]第二變頻器控制器，接受所述PLC控制器輸出的控制信號，把控制信號轉換為控制變頻器中變流器件開斷的驅動信號；
[0029]第二變頻器主回路，變頻器主回路輸入接到380V電源上，根據(jù)控制驅動信號，變頻器輸出一個變頻電源、其主回路輸出連到羅茨鼓風機B的交流輸入上；
[0030]第二變頻器狀態(tài)監(jiān)控，監(jiān)測變頻器各種參數(shù)并把參數(shù)反饋給所述的PLC控制器。
[0031]作為優(yōu)選，第三變頻器包括:
[0032]第三變頻器控制器，接受所述PLC控制器輸出的控制信號，把控制信號轉換為控制變頻器中變流器件開斷的驅動信號；
[0033]第三變頻器主回路，變頻器主回路輸入接到380V電源上，根據(jù)控制驅動信號，變頻器輸出一個變頻電源、其主回路輸出連到自吸泵A的交流輸入上；
[0034]第三變頻器狀態(tài)監(jiān)控，監(jiān)測變頻器各種參數(shù)并把參數(shù)反饋給所述的PLC控制器。
[0035]作為優(yōu)選，第四變頻器包括:
[0036]第四變頻器控制器，接受所述PLC控制器輸出的控制信號，把控制信號轉換為控制變頻器中變流器件開斷的驅動信號；
[0037]第四變頻器主回路，變頻器主回路輸入接到380V電源上，根據(jù)控制驅動信號，變頻器輸出一個變頻電源、其主回路輸出連到自吸泵B的交流輸入上；
[0038]第四變頻器狀態(tài)監(jiān)控，監(jiān)測變頻器各種參數(shù)并把參數(shù)反饋給所述的PLC控制器。
[0039]與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點:
[0040]本實用新型的有益效果是，該自動化控制系統(tǒng)按照S-MBR —體化污水處理設備內污水的質量要求指標，根據(jù)實時采集到污水情況和設備運行狀態(tài)，對S-MBR及其所需的空氣處理系統(tǒng)進行最佳參數(shù)控制，精確控制空氣與污水的接觸量和停留時間，當進水水質發(fā)生變化時，PLC控制器將根據(jù)設定的參數(shù)及時自動調整空氣量和水量，使整套系統(tǒng)處于最佳工作狀態(tài)，保證了水處理的質量，同時整個系統(tǒng)也處于最佳節(jié)能狀態(tài)，通過觸摸屏提供一個人機界面用來設定控制參數(shù)和實時顯示整個污水處理情況，操作過程人性化，直觀化。

【附圖說明】

[0041 ] 圖1是S-MBR —體化污水處理設備的工藝流程圖。
[0042]圖2是本實用新型的控制系統(tǒng)方框圖。

【具體實施方式】
[0043]本實用新型的【具體實施方式】是根據(jù)現(xiàn)有S-MBR —體化污水處理設備處理污水的具體工藝特點提供了一種S-MBR —體化污水處理設備自動控制系統(tǒng)。
[0044]現(xiàn)有S-MBR —體化污水處理設備的工藝流程圖如圖1，生活污水由S-MBR —體化污水處理設備的進口端流入，生活污水在流過S-MBR —體化污水處理設備時由S-MBR —體化污水處理設備自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)污水處理，生活污水流至S-MBR —體化污水處理設備出口時水質達標，達標的水質由自吸泵提升排出。
[0045]本實用新型提供了一種S-MBR—體化污水處理設備自動控制系統(tǒng)，如圖2所示，包括:PLC控制器、上位機、變頻器、污水參數(shù)測量系統(tǒng)、電動球閥、設備狀態(tài)測量系統(tǒng)。如圖2所示。
[0046]PLC控制器，主要用于整個系統(tǒng)指令的執(zhí)行，數(shù)學與邏輯的運算，數(shù)據(jù)的存儲與傳送，以及對內對外輸入與輸出的控制。根據(jù)輸入的數(shù)字量和模擬量進行邏輯計算后，獲得預先設定好的數(shù)據(jù)控制命令，并將所述控制命令輸出。PLC控制器通過輸出模塊控制羅茨鼓風機，讓羅茨鼓風機啟動同時觸發(fā)PLC控制器的計時器，當時間達到設置時間后PLC控制器通過輸出模塊切換到另一臺羅茨鼓風機，目的是為了讓兩臺羅茨鼓風機交替循環(huán)使用，提高羅茨鼓風機使用壽命和效率。當羅茨鼓風機正常運行時，PLC控制器通過輸出模塊控制自吸泵，當自吸泵啟動同時PLC控制器觸發(fā)兩組計時器，一組六到八小時計時器用于切換兩臺自吸泵交替循環(huán)工作，另一組八分鐘計時器為單臺自吸泵工作周期，當時間達到八分鐘時輸出模塊停止自吸泵同時PLC控制器再觸發(fā)第三組計時器，當?shù)谌M計時器達到兩分鐘時輸出模塊又再次啟動自吸泵如此循環(huán)規(guī)律運行。
[0047]上位機，主要用于與PLC控制器數(shù)據(jù)同步顯示及操作^fPLC控制器的邏輯語言表達成文字圖像，使操作人員對設備操作一目了然。上位機通過以太網連接到PLC控制器，實現(xiàn)上位機和PLC控制器的數(shù)據(jù)交換，從而實現(xiàn)通過上位機進行整條生產線的操作，生產線上各個設備的各種狀態(tài)及數(shù)據(jù)集成到上位機上顯示。通過上位機的時間參數(shù)設置可以實現(xiàn)風機和泵的定時啟動或停止，實時觀察污水參數(shù)測量值和設備狀態(tài)測量值，并通過設定值由PLC控制器來實施風機和泵的運行時間，最終滿足水質達標。
[0048]變頻器包括第一變頻器、第二變頻器、第三變頻器、第四變頻器，變頻器通過USS協(xié)議與PLC控制器通信，是PLC控制器控制風機和泵的執(zhí)行者。PLC控制器給定變頻器控制值，變頻器反饋給PLC控制器頻率值和電流值，再通過PLC控制器數(shù)據(jù)轉換成風量或水量，在上位機上實時顯示。第一變頻器和第二變頻器控制風機，實現(xiàn)風機的吹風量和工作時長控制，第三變頻器和第四變頻器控制泵，實現(xiàn)泵的抽水量和工作時長控制。
[0049]污水參數(shù)測量系統(tǒng)包括浮球液位開關、流量計、壓力傳感器、水質監(jiān)測儀。浮球液位開關是測量S-MBR—體化污水處理設備內液位值，傳遞給PLC控制器，是泵的啟停條件也是保護設備正常運行的依據(jù)。流量計測量污水的來水量，傳遞給PLC控制器，作為PLC控制器運算的重要參數(shù)，是風機吹風量的計算依據(jù)之一，是泵的抽水量計算依據(jù)之一。壓力傳感器測量泵前端管道內壓力值，傳遞給PLC控制器，由PLC控制運算，作為保護S-MBR—體化污水設備重要依據(jù)。當值小于或等于_30kPa時停止泵并報警提示，提醒需要對設備進行化學清洗，清洗完成后由PLC控制器自動啟動泵。水質監(jiān)測儀測量水質數(shù)據(jù)，傳遞給PLC控制器，作為PLC控制器運算的重要參數(shù)，是風機吹風量和工作時長的計算依據(jù)之一，是泵的抽水量和工作時長的計算依據(jù)之一。
[0050]電動球閥安裝在泵的后端，當電動球閥處于打開狀態(tài)時，泵的出水循環(huán)至設備前端，目的是增加污水在設備內與空氣接觸量和停留時間；當電動球閥處于關閉狀態(tài)時，泵的出水排出。電動球閥的開關時長比即是循環(huán)水量和出水量之比，此比值是水質達標的重要參數(shù)之一，由PLC控制器根據(jù)污水參數(shù)測量系統(tǒng)計算而得。
[0051]設備狀態(tài)測量系統(tǒng)主要將S-MBR —體化污水處理設備運行狀態(tài)、故障狀態(tài)、停止狀態(tài)等傳輸給PLC控制器，是保證S-MBR —體化污水處理設備正常運行的重要依據(jù)之一。
【權利要求】
1.一種S-MBR —體化污水處理設備自動控制系統(tǒng)，其特征在于，包括: -PLC控制器，根據(jù)上位機設定的控制參數(shù)與實時采集到污水和設備運行相關參數(shù)進行對比和邏輯運算，產生控制信號驅動變頻器去控制S-MBR的鼓風機和自吸泵運行，同時控制電動球閥打開或關閉，精確控制空氣與污水的接觸量和停留時間，并把實時采集的信號通過觸摸屏顯示； -與所述PLC控制器連接、提供一個人機界面用來設定控制參數(shù)和實時顯示整個污水處理情況和設備運行狀態(tài)的上位機； -接受所述PLC控制器輸出的控制信號、產生一個變頻電源、變頻電源主回路輸出連到S-MBR中風機或自吸泵上的變頻器； -接到所述PLC控制器上、把S-MBR處理污水過程中的污水參數(shù)反饋給PLC控制器的污水測量系統(tǒng)； -與所述PLC控制器連接、通過打開和關閉控制污水加注到S-MBR中反應倉內的電動球閥； -接到所述PLC控制器上、把S-MBR處理污水過程中各種設備狀態(tài)反饋給PLC控制器的設備狀態(tài)測量系統(tǒng)。2.根據(jù)權利要求1所述的一種S-MBR—體化污水處理設備自動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述上位機可以為計算機或觸摸屏，上位機通過通訊接口和連線與PLC控制器進行實時數(shù)據(jù)交換，實時數(shù)據(jù)交換參數(shù)為標準的以太網TCP/IP協(xié)議內容，在所述上位機的人機界面上用圖形顯示S-MBR中各種設備運行狀態(tài)和用數(shù)據(jù)顯示污水參數(shù)，并設置污水控制參數(shù)和S-MBR中冗余設備切換時間的功能。3.根據(jù)權利要求1所述的一種S-MBR—體化污水處理設備自動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的變頻器包括: -接受所述PLC控制器輸出的控制信號、產生一個變頻電源、變頻電源主回路輸出連到羅茨鼓風機A上的第一變頻器； -接受所述PLC控制器輸出的控制信號、產生一個變頻電源、變頻電源主回路輸出連到羅茨鼓風機B上的第二變頻器； -接受所述PLC控制器輸出的控制信號、產生一個變頻電源、變頻電源主回路輸出連到自吸泵A的第三變頻器； -接受所述PLC控制器輸出的控制信號、產生一個變頻電源、變頻電源主回路輸出連到自吸泵B上的第四變頻器。4.根據(jù)權利要求1所述的一種S-MBR—體化污水處理設備自動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的污水測量系統(tǒng)包括: -與所述PLC控制器連接、安裝在S-MBR中反應倉頂部玻璃視鏡前端的浮球液位開關； -與所述PLC控制器連接、測量S-MBR的總進水管水量的電磁流量計； -與所述PLC控制器連接、測量S-MBR的排水管水壓的壓力傳感器； -與所述PLC控制器連接、用于測量S-MBR進出水管水質的水質在線檢測儀。5.根據(jù)權利要求1所述的一種S-MBR—體化污水處理設備自動控制系統(tǒng),其特征在于:所述的設備狀態(tài)測量系統(tǒng)是S-MBR中泵、風機處于正常運行、故障、停止狀態(tài)信號反饋給PLC控制器，PLC控制器把設備狀態(tài)信號實時傳送給上位機，通過上位機的人機界面顯示。6.根據(jù)權利要求3所述的一種S-MBR—體化污水處理設備自動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的第一變頻器包括: -第一變頻器控制器，接受所述PLC控制器輸出的控制信號，把控制信號轉換為控制變頻器中變流器件開斷的驅動信號； -第一變頻器主回路，變頻器主回路輸入接到380V電源上，根據(jù)控制驅動信號，變頻器輸出一個變頻電源、其主回路輸出連到羅茨鼓風機A的交流輸入上； -第一變頻器狀態(tài)監(jiān)控，監(jiān)測變頻器各種參數(shù)并把參數(shù)反饋給所述的PLC控制器。7.根據(jù)權利要求3所述的一種S-MBR—體化污水處理設備自動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的第二變頻器包括: -第二變頻器控制器，接受所述PLC控制器輸出的控制信號，把控制信號轉換為控制變頻器中變流器件開斷的驅動信號； -第二變頻器主回路，變頻器主回路輸入接到380V電源上，根據(jù)控制驅動信號，變頻器輸出一個變頻電源、其主回路輸出連到羅茨鼓風機B的交流輸入上； -第二變頻器狀態(tài)監(jiān)控，監(jiān)測變頻器各種參數(shù)并把參數(shù)反饋給所述的PLC控制器。8.根據(jù)權利要求3所述的一種S-MBR—體化污水處理設備自動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的第三變頻器包括: -第三變頻器控制器，接受所述PLC控制器輸出的控制信號，把控制信號轉換為控制變頻器中變流器件開斷的驅動信號； -第三變頻器主回路，變頻器主回路輸入接到380V電源上，根據(jù)控制驅動信號，變頻器輸出一個變頻電源、其主回路輸出連到自吸泵A的交流輸入上； -第三變頻器狀態(tài)監(jiān)控，監(jiān)測變頻器各種參數(shù)并把參數(shù)反饋給所述的PLC控制器。9.根據(jù)權利要求3所述的一種S-MBR—體化污水處理設備自動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的第四變頻器包括: -第四變頻器控制器，接受所述PLC控制器輸出的控制信號，把控制信號轉換為控制變頻器中變流器件開斷的驅動信號； -第四變頻器主回路，變頻器主回路輸入接到380V電源上，根據(jù)控制驅動信號，變頻器輸出一個變頻電源、其主回路輸出連到自吸泵B的交流輸入上； -第四變頻器狀態(tài)監(jiān)控，監(jiān)測變頻器各種參數(shù)并把參數(shù)反饋給所述的PLC控制器。
【文檔編號】G05B19-418GK204270111SQ201420496111
【發(fā)明者】倪明亮, 黃毓忠, 姚永輝 [申請人]四川環(huán)能德美科技股份有限公司