改良式序列间歇反应器（MSBR）自动控制系统研究与应用

第 22卷 第 2期 2005年 4月 吉 林 化 工 学 院 学 报 JOURNAL OF JILIN INSTITUTE OF CHEMICAL TECHNOLOGY V01．22 NO．2 Apr． 2005 文章 编 号 ：1007．2853(2005)02—0019-04 改良式序列间歇反应器 (MSBR) 自动控制系统研究与应用 郭景海。，程金灿 ，闰广平 (1．吉林化工学院 环境科学与工程系，吉林 吉林 132022；2．吉林省环境保护局 ，吉林 长春 130021) 摘要 ：介绍 了一种新型水处理技术 MSBR法的计算机控制 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ．进出水实现计算机在线模糊控制 ，使处 理过程达到最优化 ．本 系统通过 D／A、A／D转换系统 ，实现数据的采集和控制，通过 VB程序设计语言对 采集的数据进行优化处理 ．本文主要讨论数据处理的方法与方案 ，即控制 系统的软件开发 ． 关 键 词 ：MSBR；自动控制；在线模糊控制 中图分类号：TP 273．5 文献标识码 ：A M SB R(M odified Sequencing Batch Reactor) 改良式序列间歇反应器 ，是 C．Q．Yang等人研究 开发的一种污水处理方法⋯ ．同济大学在前人基 础上进行 了改 进，对于 中高浓度有 机废水 出水 COD可降到 50mg／L以下 ，氮磷去除率也在 90％ 以上 [2I ． 随着我国大型企业过程 自动化控制的应用与 发展 ．水处理领域 自动化控制系统也受到了人们 的重视 ．近年来 ，视窗软件以其友好的界面和完美 的功能倍受青睐，因此 ，可视化程序设计在各行各 业 自动控制领域应用较为广泛 ． 本研究集计算机软件、硬件及水处理技术与 采 集 点 控 制 点 一 体 ，实现水处理过程的最优化 ． 1 系统硬、软件构成 本系统硬件主要 由微机、打印机、A／D、D／A 转换卡 ，自制控制盒 、反应器、控制阀、传感器等 ． 监测点的信号，经传感器以 0—5V的统一的 电压信号输入 A／D转换通道 ，经过数字滤波 ，由 PC进行采集和集中监测 ，根据数据判断调整最优 参数 ，控制输出，经 D／A转换通道，经电压放大器 对 自制控制盒进行控制，进而控制进出口阀门． 硬件组成如图 1所示 ： 图 1 系统硬件组成 本系统配置为 ： · 操作系统 ：WINDOWS 98； · 应用软件 ：Microsoft Visual Basic 6．0：Mi— crosoft Visual C+ + 6．0： ·计算机 ：PR166；48M 内存 ；24X光驱 ； 收 稿 日期 ：2005—06—06 作者简介 ：郭景海(1960一)，男，吉林九台人 ，吉林化工学院教授 ，硕士 ，主要从事废水生物处理和有机废水技术方面 的研究 ． 维普资讯 http://www.cqvip.com 吉 林 化 工 学 院 学 报 2 系统的主要功能 (1)信号采集 ：以设定 的频率和采样点数对 多路信号进行采用 ，采用触发方式有手动触发、电 平触发和预触发三种可选，可将采样数据存盘 ； (2)时域分析：各路信号的时域波形分别在 各个窗 口同时显示 ；计算和显示最大值 、最小值 、 有效值、平均值等； (3)数据 预处理 ：去除均值 ，信 号的平 滑滤 波； (4)数字滤波：包括低通滤波、高通滤波 、带 通滤波； (5)相关 分析 ：计算 自相关 函数 、互 相关 函 数、自相关系数、互相关系数 ； (6)函数波形可根据设定的更新频率动态时 时显示； (7)函数波形 、进水 、出水参数的打印输出； (8)进出水阀门的 自动控制； (9)报警功能； (1o)系统功能的仿真模拟 ． 3 控制方案的制定 3．1 组态功能 组态是 DCS系统中最诱人的功能之一 ．程序 中的参数设置 、工艺流程图、数据信息图等模块中 均借鉴了 DCS组态的思想 ． 参数设置 ：可以通过参数 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 来为每个输入通 道设定数据的名称 、参数好 、单位 、量程、及报警功 能等．从而让软件具有很好的适应能力 ．其中。报 警功能以后台运行的方式在主窗体模块中编写 ． 工艺流程图：通过各个控件来显示 ．当流程情 2005年 况改变时，可以通过控制阀的开闭状态显示出来 ． 改变后的流程图可以实时栽人采集数据 ．通过在 流程图中各个监测点的位置放置一个文本框数组 来显示 ． 信息趋势图：通过一个 DictureBOX控件来显 示 ．其中显示的内容可以即时更新 ．图形界面的色 彩配 比也 比较适合，采用传统 的 DCS色彩配 比 类型． 3．2 数 据采集 3．2．1 数据滤波 某些过程参数如流量、压力或沸腾状液位等 ， 其变送器的输出信号总是在某一数值附近上下波 动，表现在周期脉动的特征．显然，这类信号会导致 控制算式的输出大幅跳跃，致使执行器动作频繁 ， 不仅减少适用寿命，还会降低系统的控制品质 ．为 此，常采用中位值滤波的方法来解决这类问题 ． 3．2．2 数据采集 外来 的传感器信号通过 ACL813 A／D转换 卡接收数据 ，用 VC++5．0编写 DLL动态连接 库，程序代码(略)． 3．3 数据分析 根据所监测的数据进行优势选择 ，即每经过 一 定时间后数据采集和分析一次 ，根据更新频率 数据进行采集，并将采集结果存盘 ，本 系统采用 15分钟存盘一次 ． 3．3．1 数据描述 在数据描述图中，既有实时趋势显示 ，又有棒 状图形显示 ．趋势图中可以通过更新频率来调整 显示的数率 ．另外在趋势信息曲线达到边界后的 重新 绘制 方式上 采用 了 曲线 从头 再开始 画的 形式 ． 图形如图 2所示 ： 图 2 数据显示图 3．3．2 数据趋势描述 系统定期将其运行数据平均处理后存盘 (也 将其控制阀的控制状态及控制时间一起存盘)。在 下一天将其显示 出来 ，即把前 一天的数据形成一 个数据趋势图，作为前一天的监测数据形式 ．数据 趋势图 3如下： 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 2期 郭景海 ，等 ：改 良式序列间歇反应器(MSBR)自动控制系统研究与应用 21 嗜匪自 图 3 数据趋势图 3．4 数据文件组织 通常 ，监测软件中只用一个文件来保存采样 数据 ．一个文件存储 的方法在编程中简单可行然 而由于硬盘容量有限，在运行一定时间后就必须 对数据文件进行位移操作 ．这不仅很费时，导致系 统暂时的停顿 ．而且在现场中会引起误解和麻烦 ． 因此 ，程序中 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 的文件形式应该采用非单 一 性文件 ．本系统采用数据文件与时间和控制点 名称相结合方式来命名 ．并且将记 录存放在 VB 内部库 Access中，这样对数据的记录和显示将会 提高速度和、减少因数据位移而造成的不必要 的 损失 ．下面是数据文件的编写格式 ： 文件名 ：控制点．系统 日期 ．mdb 3．5 报警列表显示画面 报警列表显示画面按 照报警 出现 的先后顺 序，列出最近异端时间发生的所有报警纪律 ．报警 记录的个数是有限的，当超过这个限制时 ，最早出 现且经过确认 的报警将被 自动从列表 中删除，而 未被确认的报警将继续保 留．如果全部都为没确 认的报警 ，则仍按时间顺序删除 ．每项报警记录的 内容包括 ：报警 日期、时间、控制点说明、当前的测 量值 、报警状态等． 3．6 仪器仪 表控制 数据采集仪表 的控制可认为开启 电源，因为 其不需经常变动． 这里主要讨论关于各个管道阀门的控制． 3．6．1 在系统调试阶段 ： 根据参考文献[1]中提供的数据，将其阀门控 制时间参数存入指定的数据文件中，这里应指出 其数据库命名规则 ：装置 1．装 置 2．F系统 日期 ． MDB．其中装置 1，装置 2表示阀门联接的两个装 置名称(按其顺序)，然后根据系统 日期，将这一天 的优势数据与控制阀门状态仪器存入一指定的数 据库中，这一数据库是相对应调试阶段的数据库， 25 20 15 10 5 记录的保存是将一个月或一个星期内的数据存入 同一数据库中，然后待一个月或一个星期以后 ，将 其数据优势化，然后作为运行 阶段的中间不变的 控制参数数值 ． 3．6．2 在系统正常运行阶段 ： 将调试阶段的数据作为一个运行基数 ，在其 基础上增加或减少其数值 量的 5％，作为系统浮 动数据变化 ，然后在利用调试阶段的原理 ，将最优 数据和最优阀门控制参数与状态存盘 ，待以后调 用．每隔一个星期或一个月后其形式重复一次 ． 3．7 阀 门控制 微机通过对数据的处理，将其数据变量转换 为模拟量及 D／A转换 ，然后经过信号的放大，控 制电磁阀门的开闭状态 ．根据 D／A转换器的驱动 程序特征，将数据值转化为相应的模拟量 ，并在 VB模块中声明驱动程序链接库 ．然后，通过程序 调用，进而实现远程阀门的控制 ． 4 结 论 系统实现了对实验的 自动控制 ，把实验人员 从繁重而单 调 的体 力劳动 中解 放 出来 ．系统还 提供了控制 实验运 行 的友好 的计算 机界面 ，使 实验人员不必亲临现场就可 以了解实验运行状 况 ，改善了实验人员的工作条件 ． 系统大大提高了实验研究的科学性 ，在依靠 手工采样 的系统 中，往往 因为采样数据不足 ，或 采集不到有代表性 的数据而得不 出正确 的实验 结果 ．该系统能够 实现 了实 验参数 的 自动采 集 和保存 ，提高采样频率 ，实现 24 h不间断采集数 据 ． 通过对该方案进行实验研究 ，该系统 出水可 达到预期的效果 ，出水 COD降为 30 mg／L以下 达到国家一级 排放标准 ．同时 ，由于 PC机价格 不断下降 ，该系统具有 明显的价格优势 ，易 于推 维普资讯 http://www.cqvip.com 吉 林 化 工 学 院 学 报 2005钜 广普及 ，其控制方案 可应用 于化工 、自动化 、给 排水等多种自动控制领域，具有实际参考价值． 参考文献 ： [2] 李探微 ，彭永臻 ，高旭 ，等 ．一 种新 的污水处理 技术 — — MSBR法[J]．给水排水，1999，10(6)：10—12． 熊建英 ，杨海真 ，顾 国维 ．连续流 SBR法处理城市污 水试验研究[J]．中国给水排水 ．1999，15(8)：9一l4． [3] 周小林 ．过程控制及仪表[M]．大连：大连理工大学 出版社 ，1999． [4] [5] 埃肯费尔德．w w．工业水污染控制(中译本)[M]． 北京 ：中国建筑工业出版社 ，1992．28—41． Ketchum L H et．FIRST cost analysis of sequencing batch biological reactor[J]．J WPCF，1979，51(2)．55 — 6O． Study and application on auto control system of modified sequencing batch reactor(MSBR) GUO Jing—hai ，CHENG Jin-can ，YAN Guang．ping (Department of Environmental Science and Engineering，Jilin Institute of Chemical Technology，Jilin City 1 32022，China) Abstract：A new computer control project for wastewater treatment technology of M SBR was introduced． The online illegible control Was implencented and the process was optimized．Through D／A and A／D con· yenter system，this control system implements the collection and control of data，and optimizes the data through VB programming．This paper mostly discussed the means and project of the data processing． Key words： M SBR；auto control；online illegible wntrol 维普资讯 http://www.cqvip.com