CN2685326Y - 一种混凝剂投加量控制装置 - Google Patents

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陆志豪
张震超
华培钧
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Abstract

本实用新型涉及一种自来水生产中混凝剂投加量控制装置，其特征在于：进水电磁流量计分别与混凝池前的进水管、原水温度计、原水浊度仪、混凝剂计量泵的出口连通，混凝剂计量泵的入口与溶药池相连通，沉淀池出水浊度仪与沉淀池出水管连通；控制器中的模拟量输入模块分别与进水电磁流量计的输出端、原水温度计输出端、原水浊度仪输出端、沉淀池出水浊度仪输出端相连接；混凝剂计量泵的输入端与变频控制机构的输出端连接，变频控制机构的输入端与控制器中的模拟量输出模块连接。本实用新型可以在具备常规在线仪表和PLC控制设备的系统中使用，具有控制指标稳定、投加量省、投资少的优点。

Description

一种混凝剂投加量控制装置
技术领域：
本实用新型涉及一种用于自来水生产中混凝剂投加量控制装置，特别是能根据常规仪表指示值，自动控制投加混凝剂计量泵的连接结构的控制装置。
背景技术：
在自来水生产中，混凝剂是使原水中的胶体颗粒脱稳，产生凝聚，在一定水力条件下形成具有良好沉淀性能的絮凝体，以便在后续处理的沉淀或澄清分离中去除，达到水质澄清的目的。目前自来水厂生产中常用的混凝剂投加量控制方法有3种：1、每天或水质变化大时进行人工搅拌试验，根据试验确定混凝剂的投加量进行投加，再由人工根据控制效果进行微调。2、以流量作前馈，SCD或沉淀池出水浊度作反馈，进行自动控制。3、以检测絮粒形成大小、形状推算等效沉速的控制方法。在现有技术中还没有专门的用于自来水生产中混凝剂投加量控制装置。
发明内容：
本实用新型的目的是提供一种混凝剂投加量控制装置，它具有控制指标稳定、投加量恰当的优点，而且配套仪表均为常规仪表。
为实现上述目的，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种自来水生产中混凝剂投加量控制装置，其特征在于：进水电磁流量计分别与混凝池前的进水管、原水温度计、原水浊度仪、混凝剂计量泵的出口连通，混凝剂计量泵的入口与溶药池相连通，沉淀池出水浊度仪与沉淀池出水管连通；控制器中的模拟量输入模块分别与进水电磁流量计的输出端、原水温度计输出端、原水浊度仪输出端、沉淀池出水浊度仪输出端相连接；混凝剂计量泵的输入端与变频控制机构的输出端连接，变频控制机构的输入端与控制器中的模拟量输出模块连接。
本实用新型可以在具备常规在线仪表和PLC控制设备的系统中使用，具有控制指标稳定、投加量省、投资少的优点。
附图说明：
图1是本实用新型的连接示意图
图2是模拟量输入模块的输入部分接线图
图3是模拟量输出模块的输出部分接线图
图4、图5是模糊推理示意图
具体实施方式：
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
一种自来水生产中混凝剂投加量控制装置，其特征在于：进水电磁流量计6分别与混凝池前的进水管13、原水温度计7、原水浊度仪8、混凝剂计量泵9的进口连通，混凝剂计量泵9的入口与溶药池11相连通，沉淀池出水浊度仪10与沉淀池出水管14连通；控制器中的模拟量输入模块4分别与进水电磁流量计6的输出端、原水温度计7输出端、原水浊度仪8输出端、沉淀池出水浊度仪10输出端相连接；混凝剂计量泵9的输入端与变频控制机构15的输出端连接，变频控制机构15的输入端与控制器中的模拟量输出模块5连接。该控制装置包括现有技术中常规的水质检测仪表：浊度仪、温度计、流量计，带变频控制的混凝剂计量泵并配置PLC可编程控制器及模糊推理模块构成。使用时，将原水浊度仪、原水温度计、进水流量计的输出信号作为PLC模糊函数1的输入变量，通过模糊推理得出混凝剂投加量的中心值；将出水浊度仪、出水浊度与控制目标值的差值作为PLC模糊函数2的输入变量，通过模糊推理得出混凝剂投加量的修正值，将中心值与修正值叠加得出混凝剂投加量的控制值，由PLC自动控制变频加注泵。该装置的优点是：控制指标稳定、投加量省、构成系统的仪表均为常规配置仪表，投资少。本实用新型由PLC(可编程控制器)及模糊推理模块构成，该装置包括常规水质检测仪表：浊度仪、温度计、流量计，带变频控制的混凝剂加注泵，本实用新型中可编程控制器的PLC电源模块、PLC CPU模块、PLC模糊控制模块、PLC模拟量输入模块、PLC模拟量输出模块均为市售的现有技术，在此不作具体描述。模糊推理规则建立在人工经验控制的基础上，其主要思路是：
E1：如果原水浊度高，则提高投加量，即通过原水浊度仪8的输出端送至控制器中的模拟量输入模块4，由控制器15处理后，通过模拟量输出模块5送至混凝剂计量泵9，由混凝剂计量泵9提高投加量；
E2：如果水温增高，则降低投加量，即通过原水温度仪7的输出端送至控制器中的模拟量输入模块4，由控制器处理后，通过模拟量输出模块5送至混凝剂计量泵，由混凝剂计量泵降低投加量；
E3：如果沉清池出水浊度低，则降低投加量，即通过沉清池出水浊度仪10的输出端送至控制器中的模拟量输入模块4，由控制器处理后，通过模拟量输出模块5送至混凝剂计量泵，由混凝剂计量泵降低投加量；
E4：如果沉清池出水浊度上升，则提高投加量，即通过沉清池出水浊度仪10的输出端送至控制器中的模拟量输入模块4，由控制器处理后，通过模拟量输出模块5送至混凝剂计量泵，由混凝剂计量泵降低投加量。
关于本实用新型的有益效果是，可以在具备常规在线仪表和PLC控制设备的系统中使用，具有控制指标稳定、投加量省、投资少的优点。
图4所示实施例中，在PLC的控制程序中建立模糊函数，将进水流量(Q)、原水浊度(S)、原水温度(T)设为模糊函数1的输入变量，
Q＝N.Z.P
S＝N.P
T＝N.Z.P
模糊规则库中的控制规则为：
IF  Q＝n  and  T＝n  and  S＝n  then    out1
＝ZR
IF  Q＝I  and  T＝n  and  S＝n  then    out1
＝PS
IF  Q＝P  and  T＝n  and  S＝n  then    out1
＝PM
IF  Q＝n  and  T＝I  and  S＝n  then    out1
＝NS
IF  Q＝I  and  T＝Z  and  S＝n  then    out1
＝IR
IF  Q＝P  and  T＝Z  and  S＝n  then    out1
＝PS
IF  Q＝n  and  T＝P  and  S＝n  then    out1
＝NM
IF  Q＝I  and  T＝P  and  S＝n  then    out1
＝NS
IF  Q＝P  and  T＝P  and  S＝n  then    out1
＝IR
IF  Q＝n  and  T＝n  and  S＝P  then    out1
＝PS
IF  Q＝Z  and  T＝n  and  S＝P  then    out1
＝PM
IF  Q＝P  and  T＝n  and  S＝P  then    out1
＝PL
IF  Q＝n  and  T＝I  and  S＝P  then    out1
＝IR
IF  Q＝Z  and  T＝Z  and  S＝P  then    out1
＝PM
IF  Q＝P  and  T＝Z  and  S＝P  then    out1
＝PS
IF  Q＝n  and  T＝P  and  S＝P  then    out1
＝NS
IF  Q＝Z  and  T＝P  and  S＝P  then    out1
＝IR
IF  Q＝P  and  T＝P  and  S＝P  then    out1
＝PS
输出OUT1为投加量的中心值。
模糊控制模块首先将输入变量Q、T、S模糊化送规则库，在规则库中模糊程序将输入变量根据模糊规则进行推理得出结果，模糊判决将推理结果反模糊化得出输出变量OUT1。
图5所示实施例中，在PLC的控制程序中建立模糊函数，将将沉淀池出水浊度(E)、沉淀池出水浊度与控制目标值的差值(ΔE)设为模糊函数2的输入变量，
E＝NL，NM，NS，ZR，PS，PM，PL
ΔE＝NL，NM，NS，ZR，PS，PM，PL
模糊规则库中的控制规则为：
IF  ΔE＝NL  and  E＝NL    out2＝NL
IF  ΔE＝NS  and  E＝NL    out2＝NL
IF  ΔE＝ZR  and  E＝NL    out2＝NM
IF  ΔE＝PS  and  E＝NL    out2＝NM
IF  ΔE＝PL  and  E＝NL    out2＝NM
IF  ΔE＝NL  and  E＝NS    out2＝NM
IF  ΔE＝NS  and  E＝NS    out2＝NM
IF  ΔE＝ZR  and  E＝NS    out2＝NS
IF  ΔE＝PS  and  E＝NS    out2＝NS
IF  ΔE＝PL  and  E＝NS    out2＝NS
IF  ΔE＝NL  and  E＝IR    out2＝NS
IF  ΔE＝NM  and  E＝IR    out2＝NS
IF  ΔE＝ZR  and  E＝IR    out2＝IR
IF  ΔE＝PS  and  E＝IR    out2＝PS
IF  ΔE＝PM  and  E＝IR    out2＝PM
IF  ΔE＝PL  and  E＝IR    out2＝PM
IF  ΔE＝NL  and  E＝PS    out2＝PS
IF  ΔE＝NS  and  E＝PS    out2＝PS
IF  ΔE＝ZR  and  E＝PS    out2＝PS
IF  ΔE＝PS  and  E＝PS    out2＝PM
IF  ΔE＝PL  and  E＝PS    out2＝PM
IF  ΔE＝NL  and  E＝PL    out2＝PS
IF  ΔE＝NS  and  E＝PL    out2＝PM
IF  ΔE＝ZR  and  E＝PL    out2＝PL
IF  ΔE＝PS  and  E＝PL    out2＝PL
IF  ΔE＝PL  and  E＝PL    out2＝PL
输出OUT2为投加量的中心值。
模糊控制模块首先将输入变量E、ΔE模糊化送规则库，在规则库中模糊程序将输入变量根据模糊规则进行推理得出结果，模糊判决将推理结果反模糊化得出输出变量OUT2。
1、OUT1与OUT2的叠加值由PLC输出模块输出，控制混凝剂加注计量泵。据权利要求1所述的装置，其特征在于：将原水浊度、原水温度、进水流量3个量作为模糊函数1的输入变量，采用模糊推理方式得出投加量的中心值。
将沉淀池出水浊度、沉淀池出水浊度与控制目标值的差值作为模糊函数2的输入变量，采用模糊推理方式得出投加量的修正值。其最终输出量为中心值与修正值的叠加，并由PLC输出，控制混凝剂加注计量泵。PLC系统根据常规自动化控制要求配置，仅在常规PLC系统中增加模糊推理模块。在模糊推理模块中建立变量的隶属函数、模糊推理规则库和反模糊规则。PLC将仪表检测的原水浊度、原水温度、进水流量作为输入变量，通过模糊推理得出混凝剂投加量的中心值，将出水浊度、出水浊度与控制目标值的差值作为输入变量，通过模糊推理得出混凝剂投加量的修正值，将中心值与修正值叠加得出混凝剂投加量的控制值，由PLC自动控制变频计量泵。
图1中的标记为，1 PLC电源模块C200HW-PA204 2 PLC CPU模块C200HE-CPU42 3 PLC模糊控制模块C200H-FUZ001 4 PLC模拟量输入模块C200H-AD001 5 PLC模拟量输出模块C200H-DA001。

Claims (1)

1、一种自来水生产中混凝剂投加量控制装置，其特征在于：进水电磁流量计分别与混凝池前的进水管、原水温度计、原水浊度仪、混凝剂计量泵的出口连通，混凝剂计量泵的入口与溶药池相连通，沉淀池出水浊度仪与沉淀池出水管连通；控制器中的模拟量输入模块分别与进水电磁流量计的输出端、原水温度计输出端、原水浊度仪输出端、沉淀池出水浊度仪输出端相连接；混凝剂计量泵的输入端与变频控制机构的输出端连接，变频控制机构的输入端与控制器中的模拟量输出模块连接。
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