申請日2016.05.12
公開(公告)日2016.07.27
IPC分類號C02F1/52; C02F1/56; G05B19/05; G05D21/02
摘要
本發明涉及一種廢水混凝處理單元水質在線監控系統，包括傳感器系統、執行操作系統、PLC控制系統、MCGS組態監控系統，傳感器系統由藥液流量計、液位傳感器、濁度儀、pH檢測儀、COD在線檢測儀組成，傳感器系統向PLC控制系統傳輸模擬量;執行操作系統由攪拌設備、計量泵、離心泵、電磁閥組成;執行操作系統與PLC控制系統連接并執行其輸出的操作指令;MCGS組態監控系統包括可視化界面單元、數據存儲單元、報警功能單元、加藥程序單元，MCGS組態監控系統用來分析處理PLC控制系統傳遞的數據，并向PLC控制系統輸出控制指令;本發明對混凝過程實時監控及時了解混凝運行情況以及實現混凝自動加藥，自動調節水質pH等。
權利要求書
1.一種廢水混凝處理單元水質在線監控系統，包括傳感器系統、執行操作系統、PLC控制系統、MCGS組態監控系統，其特征在于：所述傳感器系統由藥液流量計、液位傳感器、濁度儀、pH檢測儀、COD在線檢測儀組成，所述傳感器系統與PLC控制系統連接，所述傳感器系統向PLC控制系統傳輸模擬量;所述執行操作系統由攪拌設備、計量泵、離心泵、電磁閥組成;所述執行操作系統與PLC控制系統連接并執行其輸出的操作指令;所述MCGS組態監控系統包括可視化界面單元、數據存儲單元、報警功能單元、加藥程序單元，所述MCGS組態監控系統與PLC控制系統連接，所述MCGS組態監控系統用來分析處理PLC控制系統傳遞的數據，并向PLC控制系統輸出控制指令。
2.如權利要求1所述的廢水混凝處理單元水質在線監控系統，其特征在于：所述加藥程序單元為混凝加藥數據庫，所述混凝加藥數據庫積累了日常進水濁度、CODcr對應混凝劑、絮凝劑加藥量數據報表以及反復調試時試驗數據。
3.如權利要求1所述的廢水混凝處理單元水質在線監控系統，其特征在于：所述COD在線檢測儀、濁度儀分別用來檢測混凝進水CODcr濃度、濁度，并將采集數據轉換為模擬量反饋給PLC控制系統，所述PLC控制系統再將數據傳遞給MCGS組態監控系統的加藥程序單元，通過數據分析計算后，將結果傳遞給PLC控制系統，所述PLC控制系統再將控制信號傳遞給混凝劑、絮凝劑加藥計量泵，以調整計量泵運行時間和藥劑加入量。
4.如權利要求1所述的廢水混凝處理單元水質在線監控系統，其特征在于：所述pH檢測儀將檢測的混凝進水pH值轉換為模擬量反饋給PLC控制系統，所述PLC控制系統再將數據傳遞給MCGS組態監控系統，通過對數據分析，結果傳遞給PLC控制系統，所述PLC控制系統再將控制信號傳遞給酸堿加藥計量泵，直到水質pH達到混凝要求。
5.如權利要求1所述的廢水混凝處理單元水質在線監控系統，其特征在于：所述數據存儲單元用于記錄每次混凝過程數據，所述數據包括時間、進水濁度、進水CODcr濃度、混凝劑投加量、絮凝劑投加量、酸堿藥劑投加量以及每次混凝水量。
6.如權利要求1所述的廢水混凝處理單元水質在線監控系統，其特征在于：所述報警功能單元用于報警鳴笛，以提醒工作人員混凝工藝運行異常，所述混凝工藝運行異常包括酸堿調節池、混凝池液位值超過設定值，計量泵運作時對應流量計流量為0時，傳感器傳輸數據波動范圍異常，所用設備電器電壓不穩定。
7.一種如權利要求1至6中任一項所述的廢水混凝處理單元水質在線監控系統的在線監控方法，其特征在于，包括以下步驟：當監控系統啟動后，所述傳感器系統向PLC控制系統傳輸模擬量，所述PLC控制系統將數據傳遞給MCGS組態監控系統，所述MCGS組態監控系統對數據分析處理后，將結果傳遞給PLC控制系統，所述PLC控制系統再將控制指令傳遞給執行操作系統，以判斷執行操作系統的攪拌設備、計量泵、離心泵、電磁閥是否啟動。
8.如權利要求7所述的在線監控方法，其特征在于，包括以下步驟：
1)當監控系統啟動后，液位傳感器探測酸堿調節池水量是否充足，若水量不足，離心泵將廢水打入酸堿調節池，液位傳感器檢測液位，并將檢測結果轉換為模擬量反饋給PLC控制系統，PLC控制系統將數據傳遞給MCGS組態監控系統，MCGS組態監控系統通過對數據分析處理，再將信號發送至PLC控制系統，由PLC控制系統實施啟動或者停止;
2)廢水進入酸堿調節池后，pH檢測儀將檢測的pH值轉換為模擬量反饋給PLC控制系統，PLC控制系統將數據傳遞給MCGS組態監控系統，通過對數據分析，將結果傳遞給PLC控制系統，PLC控制系統再將控制信號傳遞給酸堿計量泵，當酸堿計量泵啟動時，酸堿調節池的攪拌設備也開始啟動攪拌水質，當水質酸堿達到合理要求，停止加藥以及攪拌;
3)酸堿調節池水質酸堿性調節好后，COD在線檢測儀、濁度儀分別采集混凝池進水CODcr濃度、濁度，并將檢測結果轉換為模擬量反饋給PLC控制系統，PLC控制系統再將數據傳遞給MCGS組態監控系統的加藥程序單元，通過數據分析計算，結果傳遞給PLC控制系統，PLC控制系統再將控制信號傳遞給混凝劑、絮凝劑加藥計量泵，調整計量泵運行時間和藥劑加入量，同時啟動混凝池攪拌設備，當混凝時間達到設定時間后，停止攪拌，靜止一定時間后，打開混凝池的混凝出水口，當混凝池的液位傳感器探測下降到一定距離時，關閉混凝出水口，打開混凝沉淀排出口，向外排出混凝沉淀。
說明書
一種廢水混凝處理單元水質在線監控系統及方法
[技術領域]
本發明涉及混凝在線監控技術領域，具體地說是一種廢水混凝處理單元水質在線監控系統及方法。
[背景技術]
MCGS(MonitorandControlGeneratedSystm)是一款國內比較優秀的工業組態軟件，為用戶提供了解決實際工程問題的完整方案和開發平臺，能夠完成現場數據采集、實時和歷史數據處理、報警和安全機制、流程控制、動畫顯示、趨勢曲線和報表輸出以及企業監控網絡等功能。該軟件使用簡單，性能好可操作性強，程序編寫語言簡單，有豐富的工業設備圖形安裝包提供設計人員選用，易于實現各種友好的人機交互界面。MCGS軟件不僅可以對工業過程進行仿真，還具有上位機功能，可以與PLC、變頻器以及傳感器相連對工廠工藝過程進行實時監控功能。
混凝是一種常見的廢水處理工藝，其原理是向廢水中投加化學藥劑使膠體顆粒物表面特性發生改變，使不易沉降大分子和懸浮物通過電荷吸引、架橋吸附或是網捕卷掃等作用匯聚沉降，然后通過過濾分離將沉降的絮凝體從廢水中去除。目前，一些工廠污水處理混凝工藝任采用人工手動操作，自動化程度低，對整個工藝過程無法全程了解運行情況，需要多個工人現場維護工藝運行，且加藥藥劑量往往根據經驗投加，使得混凝效果無法保障。
申請號為201510410118.6的發明專利申請公開了一種基于云計算的水處理平臺，該平臺包括云管理中心，以及現場運行設備、數據實時采集系統、PLC、數據無限傳輸系統，但該平臺按流量收費，有時會超出費用，而且在很大程度上費用都比較高且云計算本身還不太成熟，存在安全隱患，實際應用起來比較困難。
申請號為200710121579.7的發明專利申請公開了一種自動化混凝投藥系統，包括控制模塊、數/模轉換模塊、檢測模塊、存儲模塊及投藥模塊，但該系統功能相對簡單，例如，缺少各個指標的反饋機制，不能及時解決工藝問題。
[發明內容]
本發明的目的就是要解決上述的不足而提供一種廢水混凝處理單元水質在線監控系統，用于對混凝過程實時監控及時了解混凝運行情況以及實現混凝自動加藥，自動調節水質pH等功能。
為實現上述目的設計一種廢水混凝處理單元水質在線監控系統，包括傳感器系統、執行操作系統、PLC控制系統、MCGS組態監控系統，所述傳感器系統由藥液流量計、液位傳感器、濁度儀、pH檢測儀、COD在線檢測儀組成，所述傳感器系統與PLC控制系統連接，所述傳感器系統向PLC控制系統傳輸模擬量;所述執行操作系統由攪拌設備、計量泵、離心泵、電磁閥組成;所述執行操作系統與PLC控制系統連接并執行其輸出的操作指令;所述MCGS組態監控系統包括可視化界面單元、數據存儲單元、報警功能單元、加藥程序單元，所述MCGS組態監控系統與PLC控制系統連接，所述MCGS組態監控系統用來分析處理PLC控制系統傳遞的數據，并向PLC控制系統輸出控制指令。
所述加藥程序單元為混凝加藥數據庫，所述混凝加藥數據庫積累了日常進水濁度、CODcr對應混凝劑、絮凝劑加藥量數據報表以及反復調試時試驗數據。
所述COD在線檢測儀、濁度儀分別用來檢測混凝進水CODcr濃度、濁度，并將采集數據轉換為模擬量反饋給PLC控制系統，所述PLC控制系統再將數據傳遞給MCGS組態監控系統的加藥程序單元，通過數據分析計算后，將結果傳遞給PLC控制系統，所述PLC控制系統再將控制信號傳遞給混凝劑、絮凝劑加藥計量泵，以調整計量泵運行時間和藥劑加入量。
所述pH檢測儀將檢測的混凝進水pH值轉換為模擬量反饋給PLC控制系統，所述PLC控制系統再將數據傳遞給MCGS組態監控系統，通過對數據分析，結果傳遞給PLC控制系統，所述PLC控制系統再將控制信號傳遞給酸堿加藥計量泵，直到水質pH達到混凝要求。
所述數據存儲單元用于記錄每次混凝過程數據，所述數據包括時間、進水濁度、進水CODcr濃度、混凝劑投加量、絮凝劑投加量、酸堿藥劑投加量以及每次混凝水量。
所述報警功能單元用于報警鳴笛，以提醒工作人員混凝工藝運行異常，所述混凝工藝運行異常包括酸堿調節池、混凝池液位值超過設定值，計量泵運作時對應流量計流量為0時，傳感器傳輸數據波動范圍異常，所用設備電器電壓不穩定。
上述任一種廢水混凝處理單元水質在線監控系統的在線監控方法，包括以下步驟：當監控系統啟動后，所述傳感器系統向PLC控制系統傳輸模擬量，所述PLC控制系統將數據傳遞給MCGS組態監控系統，所述MCGS組態監控系統對數據分析處理后，將結果傳遞給PLC控制系統，所述PLC控制系統再將控制指令傳遞給執行操作系統，以判斷執行操作系統的攪拌設備、計量泵、離心泵、電磁閥是否啟動。
作為優選，該在線監控方法包括以下具體步驟：
1)當監控系統啟動后，液位傳感器探測酸堿調節池水量是否充足，若水量不足，離心泵將廢水打入酸堿調節池，液位傳感器檢測液位，并將檢測結果轉換為模擬量反饋給PLC控制系統，PLC控制系統將數據傳遞給MCGS組態監控系統，MCGS組態監控系統通過對數據分析處理，再將信號發送至PLC控制系統，由PLC控制系統實施啟動或者停止;
2)廢水進入酸堿調節池后，pH檢測儀將檢測的pH值轉換為模擬量反饋給PLC控制系統，PLC控制系統將數據傳遞給MCGS組態監控系統，通過對數據分析，將結果傳遞給PLC控制系統，PLC控制系統再將控制信號傳遞給酸堿計量泵，當酸堿計量泵啟動時，酸堿調節池的攪拌設備也開始啟動攪拌水質，當水質酸堿達到合理要求，停止加藥以及攪拌;
3)酸堿調節池水質酸堿性調節好后，COD在線檢測儀、濁度儀分別采集混凝池進水CODcr濃度、濁度，并將檢測結果轉換為模擬量反饋給PLC控制系統，PLC控制系統再將數據傳遞給MCGS組態監控系統的加藥程序單元，通過數據分析計算，結果傳遞給PLC控制系統，PLC控制系統再將控制信號傳遞給混凝劑、絮凝劑加藥計量泵，調整計量泵運行時間和藥劑加入量，同時啟動混凝池攪拌設備，當混凝時間達到設定時間后，停止攪拌，靜止一定時間后，打開混凝池的混凝出水口，當混凝池的液位傳感器探測下降到一定距離時，關閉混凝出水口，打開混凝沉淀排出口，向外排出混凝沉淀。
本發明同現有技術相比，具有如下優點：
(1)對整個混凝工藝過程采用監控，自動化程度高，可以及時了解工藝運行情況，不用現場操作，直接在監控界面中操控流程;
(2)當混凝過程異常時MCGS組態監控系統的報警功能單元及時報警，有助于工作人員第一時間檢查工藝并且進行維修，避免更大事故發生;
(3)MCGS組態監控系統的數據存儲單元記錄每次混凝過程數據，有助于掌握混凝工藝日常運行情況，以及自動生成加藥用量報表，便于對工藝的日常管理;
(4)由進水濁度、CODcr濃度作為反饋信號傳遞給PLC控制系統，PLC控制系統再將數據傳遞給MCGS組態監控系統的加藥程序單元，通過混凝加藥數據庫計算出混凝劑、絮凝劑加藥量，實現自動加藥過程，提高加藥量準確性，保證混凝效果;
(5)監控系統簡單實用、安裝方便，對于混凝工藝不需要做大幅度改變，就可實現在線監控;
(6)不用現場操作直接通過MCGS監控界面操控，并且可隨時了解工藝運行情況，技術成熟成本較低，同時具有自動加藥，自動調節水質pH等功能。
