露天矿污水处理厂超能力污水自动排放系统 3页

·56·露天采矿技术2011年第2期露天矿污水处理厂超能力污水自动排放系统安福顺(神华宝日希勒能源有限公司机电装备部。内蒙古呼伦贝尔021025)摘要：介绍了宝日希勒露天矿污水处理厂当出现超处理能力时，部分超能力污水自动向外排放的控制系统。关键词：污水处理厂；触摸屏；TPC7062KS；KLM4114；PID；KLM4231D；电动堞阀中图分类号：TD926．5文献标识码：B文章编号：1671—9816(2011)o2—0056—031前言水经管路F向外排放，使进入污水厂的污水流量减少，根据污水处理厂蓄水池的水位自动控制阀门B宝日希勒露天矿坑下污水排放如图1所示。坑的开启角度，使污水池中的水位自动保持在设定好下污水经处理能力为500mVh的污水处理厂处理的水位上。后向外界排放，在平时完全可以满足坑下污水排放净化需要，但当夏季雨季遇上强降雨时，坑下水泵房3自动控制系统介绍就会启动流量1000ma／h防洪泵，这样就超过了地经过以上介绍可以看出，这实际上就是一个水面污水处理厂的处理能力。目前简单的处理办法是直位自动控制系统，应用现代的PID智能自动控制技接打开向外排放的阀门B，关闭进入污水厂的阀门术，很好的解决这一问题。，经过试运行发现存在以下一些问题：PID(比例一积分一微分)控制器作为最早实用(1)污水直接排走，不利于环保；化的控制器已有5O多年历史，现在仍然是应用最广(2)没有最大程度利用污水处理厂的处理能力；泛的工业控制器。PID控制器简单易懂，使用中不需(3)排放阀门距离污水厂有2km的路程，人工精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广跑去关阀门既不及时也很麻烦。泛的控制器。PID控制器由比例单元(P)、积分单元(，)和微分单元(D)组成。其输入e(￡)与输出u(t)的关系为u(t)=kv(e(t)+J／fe()d￡+·如(t)／d￡)式中积分的上下限分别是0和t因此它的传递函数为：C(s)=U(s)／E(s)=‰(+．『／(·s)+·s)图1露天坑下污水排放系统其中k为比例系数；乃为积分时间常数；为微分时间常数2污水排放流程改进TPC7062KS内部集成了基于以上理论的PID控制功能模块，水位传感器作为PID系统的负反馈，电为解决以上3个问题，设计了如下污水排放改动蝶阀作为执行元件形成了一个闭环的PID控制系进流程：正常情况下阀门完全关闭，坑下污水经C统。管路进入污水处理厂蓄水池，净化后的净化水经管基于这一解决问题思路的水位自动控制系统如路D向外排放；在雨季防洪出现污水超处理能力图2所示。系统采用TPC7062KS为系统控制核心，时，阀门B自动开启一个角度，直接放走一部分污它是一套以嵌入式低功耗CPU为核心(主频400收稿日期：2010—10-07MHz)的高性能嵌入式一体化触摸屏。在它的外围配作者简介：安福顺(1957一)，男，高级工程师，现任神华宝置了连接水位传感器的模拟量采集模块KLM4114，日希勒能源有限公司机电装备部部长。和连接电动阀门的模拟量输出模块KLM4231D。因\n臣匪量重盈露天采矿技术2011年第2期·57·功能、Web浏览功能和Modem远程诊断功能；(8)操作简便：组态操作简单直观、灵活多变；(9)设备众多：提供了所有常用700多种设备驱动程序；．(10)开放接口：用户在组态环境就可以直接编写驱动程序；(11)数据存贮：高压缩比的数据压缩方式，保证数据完好无缺。图2水位自动控制系统TPC7062KS触摸屏组态软件的界面设计如图3所示，十分的直观明了。为电动阀门F和污水处理厂有2km的距离，为解KLM4114是高精度电流模拟量采集模块，其驱决TPC7062KS和KLM4231D之间的通讯问题，在两者之间配置了一对数传电台。量程0～5m的水位传感器对应输出4—20mA的标准电流信号，这个水位信息送人模拟量采集模块KLM4114，再经485接口输出数字给定信号给TPC7062KS，再经内部集成的PID处理功能，自动输出控制信号给KLM4231D，KLM4231D输出对应的420mA电流信号，电动阀门在KLM4231D输出信号的控制下完成开启一定角度的动作。开启角度的大小在TPC7062KS集成的PID功能的控制下，尽可图3污水处理厂污水自动排放控制系统能的使蓄水池中的水位接近设定水位。由于KLM4231D与TPC7062KS间的地理位置动已经集成在TPC7062KS触摸屏组态软件MCGS有2km远，超出了485总线的传输范围，而且实际中，使用起来十分方便。它的主要技术参数如下：环境布线很难，为此采用了一对无线数传模块解决(1)有效分辨率：16位；了KLM4231D与TPC7062KS间的通讯问题。(2)输入类型：直流电流信号；系统的核心设备采用了7英寸高亮度rFT液晶(3)输入范围：4～20mA；显示屏(分辨率800×480)，四线电阻式触摸屏(分(4)输入通道数量：4路；辨率1024×1024)，同时还预装了微软嵌入式实(5)输入浪涌保护：具有；时多任务操作系统WinCE．NET(中文版)和MCGS(6)数据和报警刷新周期：<0．5s；嵌入式组态软件(运行版)。(7)人机界面：3LED指示灯指示工作状态；MCGS嵌入式组态软件具有如下特点：(8)准确度：±0．05％；(1)容量小：整个系统最低配置16M存储空间；(9)零漂移：±3uA／~C；(2)速度快：系统的时间控制精度高，满足实时(10)供电范围：24VDC(18—36VDC)；控制系统要求；(11)静态功耗：<0．6W；(3)成本低：使用嵌入式计算机，大大降低设备(12)工作环境：一10oC～60oC；5％一95％RH；硬件成本；(13)存储温度：一20℃～70℃。(4)真正嵌入：运行于嵌入式实时多任务操作系KLM4231D是高精度的电流输出模拟量控制模统，运行WinCE和Linux嵌入式操作系统；块，其驱动已经集成在TPC7062KS触摸屏组态软件(5)稳定性高：无硬盘，内置看门狗，上电重启时MCGS中，使用起来也十分方便。它的主要技术参数间短，可在各种恶劣环境下稳定长时间运行；如下：(6)功能强大：提供中断处理，定时扫描精度可(1)输出类型：直流电流输出；达到毫秒级，提供对计算机串口、内存、端口的访问；(2)输出范围：4—20mA；(7)通讯方便：内置串行通讯功能、以太网通讯(下转第60页)\n·60·露天采矿技木2011年第2期蚕蟊蚕盟加m∞踮∞∞柏如∞mO加m∞∞∞∞∞如加m0、腑嚣曲《、嘲察鬟求壤IⅢ赛粤杂蛊脚霎煺锄出囊鞲窿脚启动开始后的时间，8图2733063钻机一80％降压启动曲线图4733063钻机一10o％全压启动①电机热的积累只达到了26％；、、，‘』磷；一～零②电网压降从106％到94％只维持了3～4S，1、一籁比较上面的其他2个80％的降压启动，它给电网造删，lJ-霰．l-lI⋯⋯IⅢ成的冲击是最小的。暴霉脚{—’璺銎藿‘％E；l之所以厂家设计80％降压启动的这种软启动方一电网电压()1l出：5蓊}-，式，应该有以下2个原因：锄∞m一∞∞∞∞∞∞加mO骚窿电流(％)．I、(1)减少启动过程中电机机械负荷的应力。通过脚J，·、．一以上分析，80％的降压启动会给这方面带来一定的—5O51O152O启动开始后的时间，s好处，但给电机带来了约2倍的热量积累，会对电机图3733063钻机一80％降压启动曲线(天气寒冷)寿命造成更大的影响。(2)为了减少启动过程对电网造成的压降。通过以看到，在9s内电机并不能完成启动过程，只有以上分析，80％的启动给电网带来的是更大的电网100％全压线圈投入后，才能完成启动过程，这时候冲击(更长的压降时间)。需要总的启动时间是13s。启动过程较差，对电网有通过以上的分析，我们认为在本次系统设计中，二次冲击。80％的降压启动并没有给设备和电网带来直接的好在这个过程中，需要注意的参数有：处；1o0％全压启动应该是对于该电机的最安全，最①电机的温度积累已经达到了61％；有效，最简单的启动方式。②启动时间在前10S内的时候，电网压降从参考文献：110％降到97％，后来的3s之内，电网电压降到92％。[1]369电机管理模块手册[M]．GE公司，2008．图4显示的状态是整个电机启动过程，投人的[2]IdwrenceB．Farr和AnhurJ．snlith，IⅡ．自耦变压器降压是100％全压启动线圈，80％的降压启动线圈根本没启动失败分析[M]．有投入使用，电机在3～4s内很容易完成启动过程。[3]PoweH技术简介[M]．P0weu电气制造公司，1991．特别注意的参数是：(上接第57页)数传模块频率为2．4G，采用了Zi~ee低功耗(3)带载能力：900Q；无线网络协议，可对串行数据进行透明传输，使用室(4)输出分辨率：0．01mA；外定向天线的情况下传输距离可以达到3km，可满(5)输出通道数量：l路；足现场的实际需要。(6)数据和报警刷新周期：<0．2s；4结语(7)人机界面：3LED指示灯指示工作状态；(8)供电范围：24VDC(18～36VDC)；经过现场实际运行表明：系统稳定可靠；污水处(9)静态功耗：<1．5W；理厂实现了不间断处理，污水厂的能力得到了最大(10)工作环境：一1O℃一60℃；5％一95％RH；发挥；系统全自动运行不需人工干预，免去了人工往(11)存储温度：一2Oo【=一70c【=。返控制阀门的辛苦，受到了处理厂工作人员的欢迎。