隨著生活水平的提高及環(huán)境意識(shí)的增強(qiáng)，人們對(duì)自身生活環(huán)境的要求越來越高，對(duì)各種污染問題越來越關(guān)注。政府部門為了緩解并逐步解決污染問題，要求各個(gè)工廠和城鎮(zhèn)建立污水處理廠?！　　「鶕?jù)環(huán)保部門要求處理后水的pH值應(yīng)在6～8之間，當(dāng)pH值小于6呈酸性時(shí)，需要加入堿性藥水來中和；當(dāng)pH值大于8呈堿性時(shí)，需要進(jìn)入酸性藥水。通常某工廠的生產(chǎn)工藝穩(wěn)定后，pH值要么呈現(xiàn)酸性，要么呈現(xiàn)堿性，不可能來回?cái)[動(dòng)，所以加入藥水的性質(zhì)也是一定的。由于水的pH值在7附近極易波動(dòng)，如果加入的中和用藥水過多或過少，都會(huì)使其pH發(fā)生偏差。采用人工控制的方式很難完成控制要求，故需要依靠自動(dòng)控制系統(tǒng)，并配以PID算法來保證控制精度。在工廠中，通常有大量的強(qiáng)電設(shè)備，電源和電磁環(huán)境有時(shí)非常復(fù)雜，采用單片機(jī)自身在性能上的局限性，所以無法滿足控制要求。采用工控機(jī)為核心的控制系統(tǒng)，在性能方面沒有問題，但成本相對(duì)較高。由于可編程邏輯控制器可靠性高、環(huán)境要求低，有多種輸入/輸出開關(guān)量點(diǎn)數(shù)組合，開關(guān)量和模擬量有良好的可擴(kuò)展性，可獨(dú)立組成成本較低的自動(dòng)控制系統(tǒng)，所以在污水處理控制系統(tǒng)中大量采用。1  系統(tǒng)描述　　　采用三菱公司的系列可編程邏輯控制器實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)控制，配置模擬量輸入、輸出模塊FX-4AD和FX-2DA各一塊。系統(tǒng)組成如圖1所示。圖1  系統(tǒng)組成示意圖　　　可編程邏輯控制器通電后立即對(duì)A/D和D/A模塊進(jìn)行初始化參數(shù)設(shè)定，對(duì)它們的工作狀態(tài)進(jìn)行規(guī)定；在運(yùn)行過程中則負(fù)責(zé)控制A/D模塊轉(zhuǎn)換，接收傳輸來的pH模擬量，并且通過科學(xué)計(jì)算得到相應(yīng)的控制用數(shù)字量，再把這個(gè)數(shù)字量傳輸?shù)紻/A模塊。　　　A/D模塊負(fù)責(zé)接收在線檢測(cè)pH計(jì)傳輸過來的模擬量信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號(hào)傳輸給PLG。FX-4AD總共有4路A/D通道，最大轉(zhuǎn)換精度為12位，典型轉(zhuǎn)換時(shí)間每通道每次為15ms，最快為6ms，可以通過初始化設(shè)定緩存字段中的數(shù)據(jù)來選擇。在A/D模塊中有31個(gè)緩沖字段，除了少數(shù)幾個(gè)保留未用外，其它各個(gè)字段都有特殊的含義和用途，在編程的過程中，合理地使用它們，可以使控制品質(zhì)提高，控制更加有效。　　　D/A模塊接收PLG發(fā)出的數(shù)字信號(hào)，根據(jù)初始化時(shí)PLC對(duì)它的參數(shù)設(shè)定，把它轉(zhuǎn)換為4～20mA的模擬量信號(hào)以控制變頻器的輸出頻率，實(shí)現(xiàn)對(duì)藥水泵轉(zhuǎn)速的控制，使污水加入的藥水量能根據(jù)信號(hào)大小而增減。采用三菱公司的F540系列變頻器，功率為3.7kW。這種系列的變頻器主要適用于風(fēng)機(jī)、水泵類的負(fù)荷，有較高的可靠性和性價(jià)比，非常適合這種場(chǎng)合使用?！　　」I(yè)污水處理系統(tǒng)中，應(yīng)采用性能穩(wěn)定、壽命較長(zhǎng)的在線pH計(jì)，最好帶自清洗裝置，定期清洗pH探頭，保證系統(tǒng)能長(zhǎng)期在高污染的水中測(cè)量。PH計(jì)由二次儀表和探頭兩部分組成，探頭應(yīng)固定在能比較真實(shí)地代表被測(cè)污水整體pH值的位置，二次儀表放置在離PLC系統(tǒng)較近的位置，便于pH值的位置，二次儀表放置在離PLC系統(tǒng)較近的位置，便于pH值信號(hào)的傳輸。PH計(jì)二次意表輸出的模擬量信號(hào)大小為4～20mA與pH測(cè)量范圍（0～14）成線性對(duì)應(yīng)關(guān)系。2  系統(tǒng)工作流程　　　PLC在上電工作時(shí)，首先初始化設(shè)定A/D模塊和D/A模塊的工作狀態(tài)，然后才根據(jù)輸入條件做出相應(yīng)的輸出反應(yīng)。　　　在PLC的輸入端口中，X0用于判斷系統(tǒng)是否進(jìn)入pH調(diào)節(jié)程序段（包括手、自動(dòng)兩種方式）。當(dāng)X0閉合時(shí)，Y0控制中間繼電器J11得電，并使變頻器上電；同時(shí)變頻器的輸入端STF也得到J11輸出的另一路閉合信號(hào)，使變頻器可以輸出電機(jī)正轉(zhuǎn)的信號(hào)，變頻器處于預(yù)備運(yùn)行狀態(tài)?！　　1只有在X0閉合時(shí)才有效，它是手、自動(dòng)切換開關(guān)。當(dāng)X1的開關(guān)沒有閉合時(shí)，PLC不進(jìn)行加藥自動(dòng)控制；這時(shí)，可以手動(dòng)調(diào)節(jié)頻率設(shè)定器來人為控制藥水的流入量。通常在某些設(shè)備發(fā)生故障不能使用自動(dòng)方式來控制時(shí)，才會(huì)采用手動(dòng)調(diào)節(jié)頻率控制方式?！　　‘?dāng)X1輸入端閉合后，PLG即會(huì)自動(dòng)地向待處理污水水池中加入中和藥水，進(jìn)行pH值控制。在自動(dòng)控制中，PLC會(huì)通過讀取A/D模塊中特殊存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)獲取表針pH值的數(shù)字量，利用PLC內(nèi)部PID（第88號(hào)）特殊指令可以計(jì)算出輸出數(shù)值，再將該數(shù)值輸出給D/A模塊。如前所述，D/A會(huì)輸出與該數(shù)值相應(yīng)的電量信號(hào)來控制藥水泵的轉(zhuǎn)速以控制加藥量，完成對(duì)污水pH值的控制，使pH能穩(wěn)定在6～8之間，中心位置是7。3  軟件編制　　　軟件的編制分別為初始化、采樣、分析和輸出四個(gè)部分。PH值控制的總體框圖如圖2所示。圖2 總體程序框圖3.1 初始化　　　程序的初始化部分是pH控制軟件編制中最為重要的部分之一，主要完成對(duì)A/D和D/A模塊工作狀態(tài)的設(shè)置，調(diào)入數(shù)據(jù)處理和計(jì)算時(shí)所需的各個(gè)參數(shù)。如圖3所示，在FX-4AD中，用1＃通道接收表示pH值的4～20mA信號(hào)，其它通道不使用，這就需要設(shè)定第0＃字段，數(shù)值為“H3331”其中三個(gè)“3”表示第2、3、4號(hào)通道不使用，“1”代表第1＃通道接收4～20mA的pH值信號(hào)。在第1＃字段中置入的數(shù)值表示A/D要經(jīng)過幾次累加后取出平均值作為轉(zhuǎn)換的結(jié)果，若在這個(gè)字段中置入10，表示A/D模塊自動(dòng)累加10次A/D轉(zhuǎn)換數(shù)值后，再除以10，得到A/D數(shù)字量。這樣，可以起到濾波的作用，防止A/D信號(hào)突變。對(duì)于其它字段，如數(shù)據(jù)采集速度，各個(gè)通道的偏差量和增益量等可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定。對(duì)于FX-2DA，它的第0＃字段，數(shù)值設(shè)為：“H11”，“1”表示輸出的電量信號(hào)為4～20mA。另外還要設(shè)置停機(jī)后數(shù)據(jù)是否要求保存到下次開機(jī)、各個(gè)通道的偏差量和增益量等。