基于PID恒液位系统在污水处理中的应用 1页

科技创新与应用I2015年第4期给水排水基于PID恒液位系统在污水处理中的应用彭红涛(郑州市污水净化有限公司，河南郑州450011)摘要：文章介绍了恒液位控制系统在污水处理中的应用。该系统基于PID控制利用PLC技术和变频器技术，来实现污水处理厂污水池的液住基本保持恒定，以满足污水处理过程中的工艺要求，为整个污水处理系统保持最佳状态提供条件。关键词：PID；恒液位；污水处理引言节，当在这个频率范围无法满足要求时，要通过控制工频泵的开启随着变频器、PLC及仪表技术的发展，在工业生产中液位控制与停止基础上，再通过调节变频器输出频率来满足要求，工频的泵系统得到广泛应用，尤其污水处理中不同时段来水的差异较大]，各的工作状态会通过DI口输入到PLC，并对工作时间进行计时，一旦个工艺阶段一个重要环节就是污水池的液位控制。按照偏差的比例工频泵过载或故障，PLC将切换到其他泵工作并报警。为了使延长(Proportion)、积分(Integration)、微分(Differentiation)控制，简称PID工频泵寿命，使其工作时间基本一致，工频泵采取轮换工作的方式，控制，由于PID控制原理简单、抗扰动性强、易于实现、适用范围广泵的开启与停止依据PLC对泵工作时间的多少，开启时优先开启工等特点[zl，特别是过程控制中，由于控制对象的数学模型难以建立情作时间最短的工频泵，停止时优先停止工作时间最长的工频泵。况下，常采用PID控制，并根据经验在线调整。基于PID调节利用变4恒液位自动控制系统的构建频器和PLC及仪表来实现恒液位的自动控制，不仅可以实现整个系4．1PLC的选择与扩展统的准确性、稳定性、可靠性，减轻运行工人的劳动强度，降低生产根据控制的需求及实际的数字量I／O点数、模拟量I／O点数，DP运营的成本，而且减少提升水量的忽大忽小对污水处理工艺的冲击通信要求，PLC选用西门子s7—200系列，PLC的CPU为S7226，扩[31，为生产工艺的调控奠定良好基础。展模块为EM221、EM222、EM231、EM232、EM277。1PID控制规律4．2s7—200硬件连接框图PID控制系统由PID控制器和被控对象组成，其控制规律为：恒液位控制的硬件框图如图1所示，采用EM231模块做为模拟量的输入模块，将液位计输出的4-20mA电流信号转换为数字量：}∽+∽]’㈣输入到PLC，EM232模块做为模拟量的输出模块，将PLC数字量信号转换为0-20mA信号输入到变频器。EM221做为开关量输入、式中u(t)是PID控制器的输出，e(c)给定值与实际值构成的控制EM222做为开关量输出、EM277应用于DP通信。偏差，是PID控制器的输入，K。为比例系数，T。为积分时间常数，Td为微分时间常数。PID控制器的比例、积分、微分的控制作用是关联关系，参数可分别调节，也可以采取其中一种或两种控制规律。PID控制器的传递函数为：【+专]式中比例环节成比例反映PID控制系统的偏差信号e(t)，PID调节器产生与系统偏差成比例的控制作用，增加控制的快速性，但对稳定性不利。积分环节的控制作用对消除稳态误差有利，越小，积分速度越快，积分作用越强，反之越弱，但对系统稳定性不利，甚图1恒液位控制系统框图至有可能导致结果不稳定。微分环节的作用时反映偏差信号的变化4．3泵的控制模式率，能预见偏差信号的变化趋势，在系统中加一个早期的修正信号，泵的组合方式为：4台软启控制4台工频泵，软启为ABBPSS加快系统的响应速度，减小超调量和超调时间。但如果数值挑选105／181—500L，当软器启启动完后切换到有工频电直接对泵进行供不当，控制系统的输入值会反复振荡，这导致系统可能无法达到预电，1台变频器控制1台变频泵，变频器为ABBACS510。对4台软设值。控制系统的基本要求为稳定性、快速性和准确性，PID参数的启泵根据是否参与自动控制，可以对其进行设定。调整对控制作用与系统稳定性的影响需综合衡量。5结束语2恒液位系统控制要求该系统基于PID控制原理，应用西门子PLC的PID控制指令，污水处理恒液位控制系统需满足以下要求：(1)将液位计检测对水池液位进行恒定控制，对控制系统进行分析，并设计了实际系的水池液位值传输到PLC，PLC根据设定值，当液位大于设定值时，统框架，对主要设备进行了选型，系统实际运行值和目标设定值很来提高变频器的频率，当频率提高到一定值仍无法满足要求，通过小，达到了预期目的，具有一定的实际应用参考价值。开工频泵使得液位降低；当液位小于设定值时，来降低变频器的频参考文献率，当频率降低到一定值仍无法满足要求，通过停泵使得液位升高。[1]卢成．恒液位控制系统在变频器中的应用[J]．中国石油和化工标准(2)根据污水池液位的设定值和液位的测量实际值进行PID调节；与质量，2008，5：90．PLC通过模拟量输出来控制变频器的频率，从而控制变频泵的转[2]徐丽，马成玲．液住PID控制系统的设计【J】．电子测试，2011，6：94—速，以实现液位的基本恒定。(3)系统中变频泵由变频器控制，其他95．工频泵由电气软启动器控制。[3]魏炎光．变频技术在城市污水处理厂生产控制中的应用『J]．漳州师3恒液位控制策略范学院学报，2005，2：74—75．恒液位自动控制系统采用多种方式相互补充，操作方式为：自作者简介：彭红涛(1979一)，男，河南濮阳县人，硕士研究生，研究动控制、远程手动与现场手动。方向：智能控制与计算。在水泵使用组合方面，变频器泵的控制方面，一台水泵由变频器控制，液位计将测量的液位值转换为4-20mA的电流信号，并送到EM231模拟量输入模块，PLC依据传来液位值的大小采用PID调节，由EM232模拟量输出模块输出一个0-20mA的电流信号到变频器，来控制变频器的输出频率，考虑到泵和扬程的要求，变频器的输出的最低工作频率为20Hz，最大频率为50Hz。其他工频泵的控制，水泵在自动控制的条件下，PLC会根据液位计传来测量值，首先靠控制变频器的频率20Hz～50Hz间输出来调～112一