CN108096888A - 一体化滤池反冲洗控制系统及控制该系统的方法 - Google Patents

一体化滤池反冲洗控制系统及控制该系统的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种一体化滤池反冲洗控制系统和控制该系统的方法，它不仅基于PLC控制和检测技术的滤池冲洗控制系统，而且能够降低成本，提高效率，对滤池进行自动化反冲洗的控制系统及控制该系统的方法。本系统包括滤池检测单元、PLC控制单元、执行单元；该PLC控制单元用于对信号进行输入、输出、转换处理；PLC控制单元通过通讯网络将数据信号传送到人机接口，人机接口将操作信号输送到PLC控制单元进行控制计算和存储；PLC控制单元用于控制执行单元；该方法包括：1、开始；2、参数设定、控制模式选择；3、是否进入自动模式冲洗；如果是，进入自动控制冲洗模式；如果否，进入手动控制冲洗模式；4、进入冲洗模式；5、冲洗完毕，本次冲洗结束。

Description

一体化滤池反冲洗控制系统及控制该系统的方法
技术领域
本发明涉及一种一体化滤池反冲洗控制系统和控制该系统的方法；尤其涉及一种利用检测技术和PLC控制技术实现滤池自动发冲洗控制系统，并且实现控制该系统的智能化方法。
背景技术
通常，砂滤池是用石英砂做滤料的滤池，在污水处理中属于物理处理设施，用于除去水中的大颗粒物质，同时去除一小部分有机物污染参数(COD)。这样滤料在使用中本身会吸附大量杂质，对于这部分杂质如果不及时清理，不仅会降低了过滤效果，甚至会造成堵塞，以至出水不畅。因此对滤料进行定时冲洗是保证生产的必要工序之一，以往对滤料的冲洗靠人手动操作。如果对于滤料冲洗采用自动化控制，不仅可以节省人力，还可以大大提高水质质量和生产效率。因此，我们想克服现有技术的缺陷，想研制一套智能化的一体化滤池反冲洗控制系统。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种不仅基于PLC控制和检测技术的滤池冲洗控制系统，而且能够大大降低成本，提高效率，对滤池进行自动化反冲洗的控制系统。
本发明另一个目的是提供一种控制和使用上述系统的方法。
为了实现本发明第一个目的，可以采取以下技术方案：
一体化滤池反冲洗控制系统，包括滤池检测单元、PLC控制单元、执行单元；所述的滤池检测单元用于对滤池的液位和滤料层压力测量，该PLC控制单元用于对现场采集信号进行输入、转换处理；对现场控制信号进行输出、转换处理，PLC控制单元通过通信网络将数据信号传送到人机接口，而人机接口将操作信号输送到PLC控制单元进行控制计算；传送到PLC控制单元的数据，该PLC控制单元进行计算存储；所述的PLC控制单元用于控制执行单元。
其中，所述的人机接口包括操作箱，该操作箱通过人机接口将操作信号输送到PLC控制单元进行控制计算。
所述的人机接口可以包括人机界面，该人机界面用于显示PLC控制单元传送的数据或者将操作信号输送到PLC控制单元进行控制计算。
如上所述的人机接口还包括HMI工控机，该工控机用于控显示PLC控制单元传送的数据或者将操作信号输送到PLC控制单元进行控制计算。
所述的滤池检测单元包括传感器检测单元，该检测单元用于对工艺参数数据的检测。
所述的传感器检测单元还可以包括液位计和压力传感器，所述的液位计用于对滤池液位的检测；压力传感器用于对滤料的压力检测。
所述的执行单元包括传水泵、风机、气动阀等器件。
为了实现本发明第二个目的，可以采取以下技术方案：
一种控制一体化滤池反冲洗控制系统的方法，所述的控制步骤包括：
1)、开始；
2)、参数设定、控制模式选择；
3)、判断是否进入自动模式冲洗；如果否，进入手动控制冲洗模式，执行步骤冲洗模式；如果是，则进入自动控制冲洗模式，并进一步检测当前状态，如果是冲洗计时等待状态，则执行进入冲洗等待时间计时模式；如果检测到冲洗信号，则执行进入冲洗信号检测模式；
4)、进入冲洗模式；
5)、冲洗完毕，本次冲洗结束；
6)、本次冲洗结束信息指令返回发送到自动冲洗模式；
所述的控制步骤3)进入自动控制冲洗模式步骤，包括：a、进入冲洗等待时间计时模式；b、设定等待时间；c、进入冲洗模式；d、如果不能设定等待时间，则返回冲洗等待时间计时模式。
所述的控制步骤3)进入自动控制冲洗模式步骤，还包括：a、进入冲洗信号检测模式；b、自动判断冲洗条件是否满足模式；c、满足冲洗条件，进入冲洗模式；d、如果不能满足冲洗条件，则返回冲洗信号检测模式。
上述所述的控制步骤4)进入冲洗模式步骤，包括：设定冲洗时间模式；如果不能设定冲洗时间则返回冲洗模式。
如上所述的控制步骤5)进入冲洗结束步骤，包括：由于系统故障可以自动结束冲洗步骤。
所述的控制步骤5)进入冲洗结束步骤，还可以包括：由于系统故障可以手动结束冲洗步骤。
本发明的有益效果是：1、智能化检测和控制，使冲洗滤池质量大大提高并且冲洗质量更加标准化；2、通过智能化控制系统冲洗滤池可以更加有效控制冲洗滤池效果，使用可靠性大大提高；3、通过智能化控制冲洗系统大大降低了成本，提高了工作效率；4、消除污染，利于环保。
附图说明
图1是本发明实施例一体化滤池反冲洗控制系统结构图；
图2是本发明实施例的PLC控制系统结构图；
图3是本发明的系统控制方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述：
参看图1，图2，本发明的一体化滤池反冲洗控制系统，主要包括滤池检测单元1、PLC控制单元2和执行单元3。其中：
所述的滤池检测单元1用于检测滤池的液位和滤料层压力。
所述PLC控制单元2用于对现场采集信号进行输入、转换处理；还用于对现场控制信号进行输出、转换处理，所述PLC控制单元2通过通信网络将数据信号传送到人机接口4，相应地，通过人机接口4将操作信号传送到PLC控制单元2进行控制计算；传送到PLC控制单元2的数据，通过PLC控制单元2进行计算和存储。具体地，在本发明的实施例中通过PLC控制单元2控制所述执行单元3。
所述的人机接口4可以包括人机界面WINCC41或者HMI工控机71，主要是用于显示PLC控制单元2传送的数据或者将操作信号输送到PLC控制单元2进行控制计算。
人机接口4还可以包括操作箱42，该操作箱42通过人机接口将操作信号输送到PLC控制单元2进行控制计算。
所述的滤池检测单元1包括传感器检测单元5，传感器检测单元5相当于整个控制系统的“眼睛”，主要完成对现场工艺参数的检测，它可以由一个液位计11，一个压力传感器12组成，液位计11完成液位的检测。压力传感器12完成滤料的压力检测。
所述的执行单元3还包括传水泵31、风机33、气动阀32等器件。在本发明的实施例中，所述执行单元3包括八个气动开关阀和一个气动调节阀。所述的八个阀门分别用于控制进水、出水、排水、气冲、水冲、排放、余气，一个气动调节阀控制清水池进水。
本发明滤池检测单元1实现对滤池的液位和滤料层压力测量，液位计和压力传感器测量的信号为4mA-20mA模拟信号输送到PLC控制单元2；正常生产时，通过液位计对滤池液位的实时在线监测值计算单位时间液位差值，当这一差值高于某一门限值时，可判定滤料堵塞需执行滤池反冲洗动作，或根据滤层压力测量，当滤层底部压力大于某一值(相对大气压)时，也可判定滤料堵塞，需执行滤池反冲洗动作。
在本发明的实施例中，PLC控制单元2分为三部分：第一部分实现输入输出功能；即对现场采集信号进行输入、转换处理，同时对现场控制信号进行输出、转换处理；第二部分实现通信功能，即通过网络通信实现PLC控制单元2主站与上位机的数据交换，将PLC控制单元2内的数据传送到HMI主控机71显示，将HMI主控机71输入的操作信号送到PLC控制单元2进行控制计算；第三部分为核心部分，实现对传送到PLC控制单元2的数据进行计算和存储。
本发明的实施例中，反冲洗控制有手动模式和自动模式两种执行方式。其中：
在手动模式下，通过就地操作箱42或HMI主控机71按钮启动或停止水泵31、风机33、阀门33实现反冲洗。
在自动模式下，则通过PLC控制单元2对滤池周期性反冲洗，反冲洗周期时间初值可由操作员或系统预设定，本自动控制系统具有自适应自学习模型，可对后期周期时间值自动优化，以达到最优的反冲洗效果。
本发明应用传感器检测技术和PLC逻辑控制技术，在无人工操作的情况下可实现完全自动检测滤料堵塞状况，并根据滤料状况及时地对滤池反冲洗，其对滤料料况检测的精确性和对滤池反冲洗的及时性，以及对滤池的冲洗效果都是人工操作所无法比拟的。因此，它是不仅是一种节省人力的反冲洗系统，而且为滤池的正常运行提供了最有力的保障。
参看图2，本发明PLC控制系统，主要包括PLC控制单元2和人机接口(HMI主控机71和HMI主控机72)，传感器检测单元5，执行单元3。其中：
PLC控制单元2可以由AB Compact型PLC 1769系列构成，该AB Compact型PLC控制单元2具有性能稳定可靠，处理速度快，功能强大，组网能力强的特点。
整个PLC控制系统包括一个PLC主站。PLC主站由一个Compact Logix控制器的CPU(具体型号可选1769-L32E，内置ControlNet通信端口)，一个机架模块和电源模块(型号：1769-BA)组成。主要完成对信号输入输出处理，逻辑计算，通信处理等。数字输入模块(型号：1769-IQ32)、数字输出模块(型号：1769OB32)各一个，模拟输入模块(型号：1769-IF4)、模拟输出模块(型号：1769-OF2)各一个，完成对现场检测信号的输入采集和对输出信号的输出。HMI主控机由惠普工控机71和惠普工控机72组成。主要显示现场检测到的液位值，滤料压力值，阀门阀位值，以及作为操作人员的手动操作界面。HMI工控机与PLC控制单元2之间以以太网通信协议通过交换机6实现数据互换。
参看图3，本发明实施例的一体化滤池反冲洗控制系统的控制方法，主要包括如下步骤：
步骤81：开始；
步骤82：参数设定、控制模式选择；
步骤83：判断是否为自动模式冲洗；如果否，进入手动控制冲洗模式，执行步骤84；如果是，则进入自动控制冲洗模式，并进一步检测当前状态，如果是冲洗计时等待状态，则执行步骤831；如果检测到冲洗信号，则执行步骤833；
步骤84：进入冲洗模式；
步骤85：冲洗完毕，本次冲洗结束；
步骤86：本次冲洗结束信息指令返回发送到自动冲洗模式。
执行步骤831：上述的控制步骤3进入自动控制冲洗模式步骤，还可以包括：a、进入冲洗等待时间计时模式831；b、设定等待时间832；c、进入冲洗模式84；d、如果不能设定等待时间，则返回冲洗等待时间计时模式831。
执行步骤833：所述的控制步骤3)进入自动控制冲洗模式步骤，还包括：a、进入冲洗信号检测模式833；b、自动判断冲洗条件是否满足模式834；c、满足冲洗条件，进入冲洗模式84；d、如果不能满足冲洗条件，则返回冲洗信号检测模式833。
上述所述的步骤84进入冲洗模式步骤，包括：设定冲洗时间模式841；如果不能设定冲洗时间则返回冲洗模式84。
如上所述的控制步骤5)进入冲洗结束步骤，包括：由于系统故障可以自动结束冲洗步骤87；该步骤还可以包括：由于系统故障可以手动结束冲洗步骤86。
本发明不但打破了陈旧的传统一体化滤池反冲洗技术，更重要的是将整个一体化滤池反冲洗技术实现了智能化控制，不仅大大降低了生产成本而且提高生产效率，是一体化滤池反冲洗行业中一次质的飞跃。

Claims (14)

1.一体化滤池反冲洗控制系统，其特征在于：包括滤池检测单元、PLC控制单元和执行单元；所述的滤池检测单元用于对滤池的液位和滤料层压力测量，该PLC控制单元用于对现场采集信号进行输入、转换处理；对现场控制信号进行输出、转换处理，PLC控制单元通过通讯网络将数据信号传送到人机接口，而人机接口将操作信号输送到PLC控制单元进行控制计算；传送到PLC控制单元的数据，该PLC控制单元进行计算存储；所述的PLC控制单元用于控制执行单元。
2.根据权利要求1所述的一体化滤池反冲洗控制系统，其特征在于：所述的人机接口包括操作箱，该操作箱通过人机接口将操作信号输送到PLC控制单元进行控制计算。
3.根据权利要求1所述的一体化滤池反冲洗控制系统，其特征在于：所述的人机接口包括人机界面，该人机界面用于显示PLC控制单元传送的数据或者将操作信号输送到PLC控制单元进行控制计算。
4.根据权利要求1所述的一体化滤池反冲洗控制系统，其特征在于：所述的人机接口包括HMI工控机，该工控机用于控显示PLC控制单元传送的数据或者将操作信号输送到PLC控制单元进行控制计算。
5.根据权利要求1～4任一项所述的一体化滤池反冲洗控制系统，其特征在于：所述的滤池检测单元包括传感器检测单元，该检测单元用于对工艺参数数据的检测。
6.根据权利要求5所述的一体化滤池反冲洗控制系统，其特征在于：所述的传感器检测单元包括液位计和压力传感器，所述的液位计用于对滤池液位的检测；压力传感器用于对滤料的压力检测。
7.根据权利要求1～4任一项所述的一体化滤池反冲洗控制系统，其特征在于：所述的执行单元包括传水泵、风机、气动阀。
8.一种控制一体化滤池反冲洗控制系统的方法，其特征在于：所述的控制步骤包括：
1)、开始；
2)、参数设定、控制模式选择；
3)、判断是否进入自动模式冲洗；如果否，进入手动控制冲洗模式，执行步骤4)；如果是，则进入自动控制冲洗模式，并进一步检测当前状态，如果是冲洗计时等待状态，则执行进入冲洗等待时间计时模式，然后执行步骤4)；如果检测到冲洗信号，则执行进入冲洗信号检测模式，然后执行步骤4)；
4)、进入冲洗模式；
5)、冲洗完毕，本次冲洗结束。
9.根据权利要求8所述控制一体化滤池反冲洗控制系统的方法，其特征在于：所述步骤5)之后进一步包括：
6)、本次冲洗结束信息指令返回发送到自动冲洗模式。
10.根据权利要求8所述控制一体化滤池反冲洗控制系统的方法，其特征在于：所述的控制步骤3)进入自动控制冲洗模式步骤，包括：a、进入冲洗等待时间计时模式；b、设定等待时间；c、进入冲洗模式；d、如果不能设定等待时间，则返回冲洗等待时间计时模式。
11.根据权利要求8所述控制一体化滤池反冲洗控制系统的方法，其特征在于：所述的控制步骤3)进入自动控制冲洗模式步骤，还包括：a、进入冲洗信号检测模式；b、自动判断冲洗条件是否满足模式；c、满足冲洗条件，进入冲洗模式；d、如果不能满足冲洗条件，则返回冲洗信号检测模式。
12.根据权利要求8所述控制一体化滤池反冲洗控制系统的方法，其特征在于：所述的控制步骤4)进入冲洗模式步骤，包括：设定冲洗时间模式；如果不能设定冲洗时间则返回冲洗模式。
13.根据权利要求8所述控制一体化滤池反冲洗控制系统的方法，其特征在于：所述的控制步骤5)进入冲洗结束步骤，包括：由于系统故障可以自动结束冲洗步骤。
14.根据权利要求8所述控制一体化滤池反冲洗控制系统的方法，其特征在于：所述的控制步骤5)进入冲洗结束步骤，包括：由于系统故障可以手动结束冲洗步骤。
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