CN204270111U - 一种s-mbr一体化污水处理设备自动控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种S-MBR一体化污水处理设备自动控制系统，该控制系统包括：PLC控制器、上位机、变频器、污水参数测量系统、电动球阀、设备状态测量系统。该控制系统通过所述的污水参数测量系统把污水参数反馈给所述的PLC控制器，并与PLC控制器中设定的控制参数进行比较和逻辑运算，PLC控制器发出控制信号，驱动所述变频器去控制S-MBR相关设备工作，同时控制所述的电动球阀打开或关闭，达到精确控制空气与污水的接触量和停留时间目的，从而实现S-MBR处理污水的最优化参数自动控制，保证了污水处理的质量。操作人性化，直观化。
Description
技术领域
本实用新型涉及废水处理领域，特别涉及一种S-MBR一体化污水处理设备自动控制系统。
背景技术
随着水资源不断被污染导致水资源的紧缺，人们越来越意识到污水回用的重要性，市政及工业废水深度处理回用已成为解决水资源短缺危机的重要途径。目前用于污水深度处理回用技术需要多种水处理工艺的合理组合，一般采用预处理+生化法+沉淀+深度处理的工艺流程，根据出水要求，深度处理常用的方法有混凝沉淀、过滤、生物滤池等。各种水处理方法的组合，不仅使工艺流程冗长繁琐，而且操作控制复杂，对操作人员要求也高。即使采用PLC进行自动控制，也只是对开启关闭时间、单台运行状态等实施监控，整套工程实际使用要求和工况短时间发生变化时不能及时跟踪调整运行参数，一是造成处理后的水质得不到保证，二是造成能源浪费。
发明内容
本实用新型的目的是为了克服上述现有技术的不足，提供一种S-MBR一体化污水处理设备自动控制系统，本实用新型是采用了信息技术、自动控制技术，通过PLC控制器、上位机、变频器、污水参数测量系统、电动球阀、设备状态测量系统等自动化设备，对S-MBR处理污水的运行状况进行自动检测并自动调整各设备运行参数，实现对各种工况的最优自动调节，保证了水处理质量同时节能，通过上位机提供的人机界面用来设定控制参数和实时显示整个污水处理情况，操作过程人性化，直观化，减少维护使用成本。
本实用新型采用了下述技术方案：一种S-MBR一体化污水处理设备自动控制系统。该系统包括：
PLC控制器,根据触摸屏设定的控制参数与实时采集到污水和设备运行相关参数进行对比和逻辑运算，产生控制信号驱动变频器去控制S-MBR的鼓风机和自吸泵运行，同时控制所述的电动球阀打开或关闭，精确控制空气与污水的接触量和停留时间，并把实时采集的信号通过触摸屏显示；
与所述PLC控制器连接、提供一个人机界面用来设定控制参数和实时显示整个污水处理情况和设备运行状态的上位机；
接受所述PLC控制器输出的控制信号、产生一个变频电源、变频电源主回路输出连到S-MBR中风机或自吸泵上的变频器；
接到所述PLC控制器上、把S-MBR处理污水过程中的污水参数反馈给PLC控制器的污水测量系统；
与所述PLC控制器连接、通过打开和关闭控制污水加注到S-MBR中反应仓内的电动球阀。
接到所述PLC控制器上、把S-MBR处理污水过程中各种设备状态反馈给PLC控制器的设备状态测量系统；
作为优选，上位机可以为计算机或触摸屏，上位机通过通讯接口和连线与PLC控制器进行实时数据交换，实时数据交换参数为标准的以太网（TCP/IP）协议内容，上位机的人机界面上用图形显示S-MBR中各种设备运行状态和用数据显示污水参数，并具有设置污水控制参数和S-MBR中冗余设备切换时间的功能；
作为优选，变频器，包括：
接受所述PLC控制器输出的控制信号、产生一个变频电源、变频电源主回路输出连到罗茨鼓风机A上的第一变频器；
接受所述PLC控制器输出的控制信号、产生一个变频电源、变频电源主回路输出连到罗茨鼓风机B上的第二变频器。
接受所述PLC控制器输出的控制信号、产生一个变频电源、变频电源主回路输出连到自吸泵A的第三变频器。
接受所述PLC控制器输出的控制信号、产生一个变频电源、变频电源主回路输出连到自吸泵B上的第四变频器；
作为优选，污水测量系统包括：
与所述PLC控制器连接、安装在S-MBR中反应仓顶部玻璃视镜前端的浮球液位开关；
与所述PLC控制器连接、测量S-MBR的总进水管水量的电磁流量计；
与所述PLC控制器连接、测量S-MBR的排水管水压的压力传感器；
与所述PLC控制器连接、用于测量S-MBR进出水管水质的水质在线检测仪。
作为优选，设备状态测量系统，把S-MBR中泵、风机等设备处于正常运行、故障、停止等状态信号反馈给PLC控制器，PLC控制器把设备状态信号实时传送给上位机，通过上位机的人机界面显示；
作为优选，第一变频器，包括：
第一变频器控制器，接受所述PLC控制器输出的控制信号，把控制信号转换为控制变频器中变流器件开断的驱动信号；
第一变频器主回路，变频器主回路输入接到380V电源上，根据控制驱动信号，变频器输出一个变频电源、其主回路输出连到罗茨鼓风机A的交流输入上；
第一变频器状态监控，监测变频器各种参数并把参数反馈给所述的PLC控制器。
作为优选，第二变频器包括：
第二变频器控制器，接受所述PLC控制器输出的控制信号，把控制信号转换为控制变频器中变流器件开断的驱动信号；
第二变频器主回路，变频器主回路输入接到380V电源上，根据控制驱动信号，变频器输出一个变频电源、其主回路输出连到罗茨鼓风机B的交流输入上；
第二变频器状态监控，监测变频器各种参数并把参数反馈给所述的PLC控制器。
作为优选，第三变频器包括：
第三变频器控制器，接受所述PLC控制器输出的控制信号，把控制信号转换为控制变频器中变流器件开断的驱动信号；
第三变频器主回路，变频器主回路输入接到380V电源上，根据控制驱动信号，变频器输出一个变频电源、其主回路输出连到自吸泵A的交流输入上；
第三变频器状态监控，监测变频器各种参数并把参数反馈给所述的PLC控制器。
作为优选， 第四变频器包括：
第四变频器控制器，接受所述PLC控制器输出的控制信号，把控制信号转换为控制变频器中变流器件开断的驱动信号；
第四变频器主回路，变频器主回路输入接到380V电源上，根据控制驱动信号，变频器输出一个变频电源、其主回路输出连到自吸泵B的交流输入上；
第四变频器状态监控，监测变频器各种参数并把参数反馈给所述的PLC控制器。
与现有技术相比，具有以下优点：
本实用新型的有益效果是，该自动化控制系统按照S-MBR一体化污水处理设备内污水的质量要求指标，根据实时采集到污水情况和设备运行状态，对S-MBR及其所需的空气处理系统进行最佳参数控制，精确控制空气与污水的接触量和停留时间，当进水水质发生变化时，PLC控制器将根据设定的参数及时自动调整空气量和水量，使整套系统处于最佳工作状态，保证了水处理的质量，同时整个系统也处于最佳节能状态，通过触摸屏提供一个人机界面用来设定控制参数和实时显示整个污水处理情况，操作过程人性化，直观化。
附图说明
图1是S-MBR一体化污水处理设备的工艺流程图。
图2是本实用新型的控制系统方框图。
具体实施方式
本实用新型的具体实施方式是根据现有S-MBR一体化污水处理设备处理污水的具体工艺特点提供了一种S-MBR一体化污水处理设备自动控制系统。
现有S-MBR一体化污水处理设备的工艺流程图如图1，生活污水由S-MBR一体化污水处理设备的进口端流入，生活污水在流过S-MBR一体化污水处理设备时由S-MBR一体化污水处理设备自动控制系统实现污水处理，生活污水流至S-MBR一体化污水处理设备出口时水质达标，达标的水质由自吸泵提升排出。
本实用新型提供了一种S-MBR一体化污水处理设备自动控制系统，如图2所示，包括：PLC控制器、上位机、变频器、污水参数测量系统、电动球阀、设备状态测量系统。如图2所示。
PLC控制器，主要用于整个系统指令的执行，数学与逻辑的运算，数据的存储与传送，以及对内对外输入与输出的控制。根据输入的数字量和模拟量进行逻辑计算后，获得预先设定好的数据控制命令，并将所述控制命令输出。PLC控制器通过输出模块控制罗茨鼓风机，让罗茨鼓风机启动同时触发PLC控制器的计时器，当时间达到设置时间后PLC控制器通过输出模块切换到另一台罗茨鼓风机，目的是为了让两台罗茨鼓风机交替循环使用，提高罗茨鼓风机使用寿命和效率。当罗茨鼓风机正常运行时，PLC控制器通过输出模块控制自吸泵，当自吸泵启动同时PLC控制器触发两组计时器，一组六到八小时计时器用于切换两台自吸泵交替循环工作，另一组八分钟计时器为单台自吸泵工作周期，当时间达到八分钟时输出模块停止自吸泵同时PLC控制器再触发第三组计时器，当第三组计时器达到两分钟时输出模块又再次启动自吸泵如此循环规律运行。
上位机，主要用于与PLC控制器数据同步显示及操作；将PLC控制器的逻辑语言表达成文字图像，使操作人员对设备操作一目了然。上位机通过以太网连接到PLC控制器，实现上位机和PLC控制器的数据交换，从而实现通过上位机进行整条生产线的操作，生产线上各个设备的各种状态及数据集成到上位机上显示。通过上位机的时间参数设置可以实现风机和泵的定时启动或停止，实时观察污水参数测量值和设备状态测量值，并通过设定值由PLC控制器来实施风机和泵的运行时间，最终满足水质达标。
变频器包括第一变频器、第二变频器、第三变频器、第四变频器，变频器通过USS协议与PLC控制器通信，是PLC控制器控制风机和泵的执行者。PLC控制器给定变频器控制值，变频器反馈给PLC控制器频率值和电流值，再通过PLC控制器数据转换成风量或水量，在上位机上实时显示。第一变频器和第二变频器控制风机，实现风机的吹风量和工作时长控制，第三变频器和第四变频器控制泵，实现泵的抽水量和工作时长控制。
污水参数测量系统包括浮球液位开关、流量计、压力传感器、水质监测仪。浮球液位开关是测量S-MBR一体化污水处理设备内液位值，传递给PLC控制器，是泵的启停条件也是保护设备正常运行的依据。流量计测量污水的来水量，传递给PLC控制器，作为PLC控制器运算的重要参数，是风机吹风量的计算依据之一，是泵的抽水量计算依据之一。压力传感器测量泵前端管道内压力值，传递给PLC控制器，由PLC控制运算，作为保护S-MBR一体化污水设备重要依据。当值小于或等于-30kPa时停止泵并报警提示，提醒需要对设备进行化学清洗，清洗完成后由PLC控制器自动启动泵。水质监测仪测量水质数据，传递给PLC控制器，作为PLC控制器运算的重要参数，是风机吹风量和工作时长的计算依据之一，是泵的抽水量和工作时长的计算依据之一。
电动球阀安装在泵的后端，当电动球阀处于打开状态时，泵的出水循环至设备前端，目的是增加污水在设备内与空气接触量和停留时间；当电动球阀处于关闭状态时，泵的出水排出。电动球阀的开关时长比即是循环水量和出水量之比，此比值是水质达标的重要参数之一，由PLC控制器根据污水参数测量系统计算而得。
设备状态测量系统主要将S-MBR一体化污水处理设备运行状态、故障状态、停止状态等传输给PLC控制器，是保证S-MBR一体化污水处理设备正常运行的重要依据之一。
Claims (9)
1.一种S-MBR一体化污水处理设备自动控制系统,其特征在于，包括：
-PLC控制器,根据上位机设定的控制参数与实时采集到污水和设备运行相关参数进行对比和逻辑运算，产生控制信号驱动变频器去控制S-MBR的鼓风机和自吸泵运行，同时控制电动球阀打开或关闭，精确控制空气与污水的接触量和停留时间，并把实时采集的信号通过触摸屏显示；
-与所述PLC控制器连接、提供一个人机界面用来设定控制参数和实时显示整个污水处理情况和设备运行状态的上位机；
-接受所述PLC控制器输出的控制信号、产生一个变频电源、变频电源主回路输出连到S-MBR中风机或自吸泵上的变频器；
-接到所述PLC控制器上、把S-MBR处理污水过程中的污水参数反馈给PLC控制器的污水测量系统；
-与所述PLC控制器连接、通过打开和关闭控制污水加注到S-MBR中反应仓内的电动球阀；
-接到所述PLC控制器上、把S-MBR处理污水过程中各种设备状态反馈给PLC控制器的设备状态测量系统。
2.根据权利要求1所述的一种S-MBR一体化污水处理设备自动控制系统，其特征在于，所述上位机可以为计算机或触摸屏，上位机通过通讯接口和连线与PLC控制器进行实时数据交换，实时数据交换参数为标准的以太网TCP/IP协议内容，在所述上位机的人机界面上用图形显示S-MBR中各种设备运行状态和用数据显示污水参数，并设置污水控制参数和S-MBR中冗余设备切换时间的功能。
3.根据权利要求1所述的一种S-MBR一体化污水处理设备自动控制系统，其特征在于，所述的变频器包括：
-接受所述PLC控制器输出的控制信号、产生一个变频电源、变频电源主回路输出连到罗茨鼓风机A上的第一变频器；
-接受所述PLC控制器输出的控制信号、产生一个变频电源、变频电源主回路输出连到罗茨鼓风机B上的第二变频器；
-接受所述PLC控制器输出的控制信号、产生一个变频电源、变频电源主回路输出连到自吸泵A的第三变频器；
-接受所述PLC控制器输出的控制信号、产生一个变频电源、变频电源主回路输出连到自吸泵B上的第四变频器。
4.根据权利要求1所述的一种S-MBR一体化污水处理设备自动控制系统，其特征在于，所述的污水测量系统包括：
-与所述PLC控制器连接、安装在S-MBR中反应仓顶部玻璃视镜前端的浮球液位开关；
-与所述PLC控制器连接、测量S-MBR的总进水管水量的电磁流量计；
-与所述PLC控制器连接、测量S-MBR的排水管水压的压力传感器；
-与所述PLC控制器连接、用于测量S-MBR进出水管水质的水质在线检测仪。
5.根据权利要求1所述的一种S-MBR一体化污水处理设备自动控制系统，其特征在于：所述的设备状态测量系统是S-MBR中泵、风机处于正常运行、故障、停止状态信号反馈给PLC控制器，PLC控制器把设备状态信号实时传送给上位机，通过上位机的人机界面显示。
6.根据权利要求3所述的一种S-MBR一体化污水处理设备自动控制系统，其特征在于，所述的第一变频器包括：
-第一变频器控制器，接受所述PLC控制器输出的控制信号，把控制信号转换为控制变频器中变流器件开断的驱动信号；
-第一变频器主回路，变频器主回路输入接到380V电源上，根据控制驱动信号，变频器输出一个变频电源、其主回路输出连到罗茨鼓风机A的交流输入上；
-第一变频器状态监控，监测变频器各种参数并把参数反馈给所述的PLC控制器。
7.根据权利要求3所述的一种S-MBR一体化污水处理设备自动控制系统，其特征在于，所述的第二变频器包括：
-第二变频器控制器，接受所述PLC控制器输出的控制信号，把控制信号转换为控制变频器中变流器件开断的驱动信号；
-第二变频器主回路，变频器主回路输入接到380V电源上，根据控制驱动信号，变频器输出一个变频电源、其主回路输出连到罗茨鼓风机B的交流输入上；
-第二变频器状态监控，监测变频器各种参数并把参数反馈给所述的PLC控制器。
8.根据权利要求3所述的一种S-MBR一体化污水处理设备自动控制系统，其特征在于，所述的第三变频器包括：
-第三变频器控制器，接受所述PLC控制器输出的控制信号，把控制信号转换为控制变频器中变流器件开断的驱动信号；
-第三变频器主回路，变频器主回路输入接到380V电源上，根据控制驱动信号，变频器输出一个变频电源、其主回路输出连到自吸泵A的交流输入上；
-第三变频器状态监控，监测变频器各种参数并把参数反馈给所述的PLC控制器。
9.根据权利要求3所述的一种S-MBR一体化污水处理设备自动控制系统， 其特征在于，所述的第四变频器包括：
-第四变频器控制器，接受所述PLC控制器输出的控制信号，把控制信号转换为控制变频器中变流器件开断的驱动信号；
-第四变频器主回路，变频器主回路输入接到380V电源上，根据控制驱动信号，变频器输出一个变频电源、其主回路输出连到自吸泵B的交流输入上；
-第四变频器状态监控，监测变频器各种参数并把参数反馈给所述的PLC控制器。
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Cited By (2)
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| CN109592780A (zh) * | 2019-01-16 | 2019-04-09 | 格瑞拓动力股份有限公司 | 一种控制装置、方法及污水处理系统 |
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