某冶炼厂工业废水处理工程计算机监控系统设计

东第２】卷第４期　２００】年】２月　北电力学院学报　Ｖ　２１．、ｏ　４　Ｊｏｕｒｎａｌ　Ｏｆ　Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ　Ｃｈｉｎａ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　Ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　文章编号１００５．２９９２（２００１］０４一　】７－０５　某冶炼厂工业废水处理工程计算机监控系统设计　牛　斗。，杨　震　，高永琳。，金寿峰　，陈守献　，杨孟琦　（】．东北电力学院信息工程系．吉林吉林】３２０１２；２．东北电力学院应用化学系，吉林吉林　】３２０Ｉ　２　３吉林市大禹水净化工业有限责任公司　吉林吉ｌ秫　【３２０【１）　捕　要：为保证冶炼厂的废水处理工程正常有效的工作，本文作者在某冶炼厂工业废水处理工程中　设计、安装了以工业控制计算机和远程测控模块组成的分布式计算机监控系统．用于对废水处理过程进　行监控。本文介绍了该系统的硬件和软件的设计方案以及具体的实施方法　关键词：工业废水处理；分布式；监控系统；计算机监控　文献标识码：Ａ　中图分类号：ＴＰ２】６’．２　１　前言　在某冶炼厂的生产过程中产生了大量的工业废水，如果这些工业废水不经过处理直接排人江河将　会造成严重的环境污染　根据国家环境保护法的要求，象这样的治炼厂必须安装配套的工业废水处理　工程，以便随时处理所产生的工业废水使其达到环保法所规定的排放标准　为保证该厂的废水处理工　程正常有效的工作，我们为该冶炼厂的工业废水处理工程设计安装了～套分布式计算机监控系统．到目　前为止该系统已经平稳运行近半年时间，工作可靠，状态良好。　２　冶炼厂废水处理工程概述　在该冶炼厂的生产过程中主要产生两路工业废水，其中一路是含有酸性化合物的废水（简称酸水）．　而另一路是含有碱性化合物的废水（简称碱水）。在该厂所安装的工业废水处理工程主要由搅拌槽、中　和缓冲槽、沉淀池、清水池和加药泵等几部分外加辅助设备如水泵、管道和阀门构成。在工业废水处理　过程中首先将两路工业废水同时排放在搅拌槽中，使其进行化学中和反应。但是由于在该冶炼厂生产　过程中每单位时间产生的碱性废水量大于酸性废水量，所以在中和过程中要根据搅拌槽当时的　Ｈ值　适当的添加一些酸性化学药品使搅拌槽中的废水酸碱度基本达到中性。然后将中和后的废水通过中和　缓冲槽排放到沉淀池进行沉淀，从而得到符合排放要求的清水，最后通过水泵将这些清水送回冶金生产　车间继续用于洗矿工序。这样一来不仅大大的减少了工业废水造成的环境污染，同时还节约了大量的　工业用水，为该企业带来很大的经挤效益。该废水处理工程整体结拘如图ｌ所示　收稿日期：２００ｌ一０８　２３　作者简舟：牛斗（】９５４一）　男．河北省束鹿县人．东北电力学院高级工程师　研究方向：单片微型机技术厦应用，　维普资讯 http://www.cqvip.com

１８　末啦电力学院学报　第２　Ｌ善　３工业废水监控系统参数简介　为了保证该冶炼厂这套工业废水处理工程正常有效的工作，在该工程运行期间需要对以下几个参　数进行实时监测。　（１）搅拌槽当前酸碱度　（２）中和缓冲槽当前酸碱度　（３）当前酸水流量　（４）当前碱水流量　（５）当前清水流量　（６）当前清水池液面高度　（７）加药泵当前工作电流　同时操作人员还需要了解工业废水处理工作的设备当前运行状态。例如：加药泵的运行状态，当前　设备是处于自动运行状态还是手动运行状态等等。　请水池　沉淀池　●—一　ｊ壹律流动方向　ｌ　腹水处理ｌ一　整体结构简单示意圈　４计算机监控系统硬件设计方案　在这个工业废水处理工程中计算机监控系统的主要功能是从现场监测仪表上采集搅拌槽当前酸碱　度、中和缓冲槽当前酸碱度和酸水、碱水、清水流量等参数，并根据预先给定的药品剂量添加算法计算出　对应的加药泵工作电流数值，再根据计算出的数值将电流输出到控制加药泵的变频控制器输人端，从而　控制加药泵的转速。另外还要根据清水池液面高度启动或关闭清水泵电动机。同时计算机监控系统还　要提供完善的人机界面接口，完成各参数当前数值的实时显示、数据存储、越限报警、数据报表打印、历　史数据查询和控制参数设置等项功能。考虑到分布式计算机控制系统具有结构组织灵活、易于扩展、功　能分散、风险分散和管理统一的特点　。最后确定采用分布式计算机监控系统结构一该监控系统硬件　设计力案如下：　（１）主机选用研祥公司生产的工业控制计算机ＩＰＣＳ１０。该机ＣＰＵ为Ｉｎｔｅｌ公司生产的赛杨Ⅱ，主　频为６００ＭＨＺ。内存容量为６４Ｍ．硬盘容量为２０Ｇ。与普通的个人微机相比，工控机具有抗干扰性强、　Ｉ生能可靠工作稳定的特点、特别适合用于恶劣的现场环境中。　【２）现场监控单元选用威达公司的牛顿系列远程测控模块。该系列的每一个模块都是…个独立的　智能监控单元，根据其具体型号的不同完成不同的测控任务。在本项目的硬件设计方案选用该系列测　维普资讯 http://www.cqvip.com

茹４期　牛斗：羔玷炼厂工业魔术处理工程　算机监控系统设计　ｌ９　控模块主要是考虑该系列测控模块具有可靠性高、组态灵活、安装调试方便、维护简单等优点。在本监　控系统中一共选用了五类测控模块。其中：　牛顿Ｉ一７５２０为串行口转换模块，用于将工控机串行通信口的ＲＳ一２３２标准转为ＲＳ一４８５标准。　牛顿Ｉ一７０１７为８通道Ａ／Ｄ转换模块，用于采集搅拌槽当前酸碱度等６路模拟信号：　牛顿Ｉ一７０５２为８通道开关量输入模块，用于采集加药泵状态等５路开关量信号。　牛顿Ｉ一７０２１为单通道Ｄ／Ａ转换模块．用于向加药泵变频控制器输出电流信号。　牛顿Ｉ一７０６０为４通道开关量输出模块，用于控制清水池水泵电机的启停。（备用功能）　计算机监控系统整体硬件结构如图２所示。监控系统中各独立的测控模块通过Ｒｓ一４８５总线与　主机进行数据通信，对于数据采集类模块（如Ａ／Ｄ转换模块、开关量输入模块）要根据主机发来的命令　码和设定的时间间隔采集各通道信息，同时将采集的结果回传主机。对于控制类模块【如Ｄ／Ａ转换模　块、开关量输出模块）要根据主机的命令码输出所选定的开关量状态或设定的模拟量数值一　ｌ＃Ｉ＝ｔｔ计　２＃升Ｉ计　酸承境量计　碱水流量计　滴水赢量计　液面高度计　自动／手动转按　加药幕１启动　加药夏２启动　变颇器　变频嚣２　模拟电流输出模块　图２计算机监控系统整体硬件结ＩＩ句示意图　５计算机监控系统软件设计方案及实施　（１）工业废水处理工程的计算机监控流程　主机复位启动后进入主菜单画面，在主菜单画面中提供参数设置、数据监测、打印操作、系统自检等　项功能供选择。一般应该首先选择“参数设置”一项，对相关的参数进行设置。如ｐＨ值高限报警值、ｐＨ　值低限报警值、启动加药操作ｐＨ值、停止加药操作ｐＨ值。经过对各项设置的数值核对无误可以选择　“确认　操作，以便将上述参数存储在硬盘中形成参数数据文件。参数设置之后可以通过　菜单转＾　数　据监测”一项。在进入　数据监测”这一项后，主机首先根据预定的时间问隔（目前时间间隔定为１秒钟）　依次向各采集模块发出命令码，各采集模块依次向主机回传采集的数据。主机接收到这　数据后　首先　将各个数值填人“数据监测”画面上的各个对应的数据窗口，并判断其中搅拌槽的酸碱度是否超过先前　维普资讯 http://www.cqvip.com

２０　东北电力学院学报　第２【卷　设置的报警值以确定是否需要弹出报警窗口　然后根据加药剂量算法得出与当前搅拌槽的酸碱度所对　应的加药电流值：并向控制模块发出输出电流的命令和参数（加药电流数值），最后要判断是否到达存　储数据时间（目前设定为每分钟存储一组记录）、如果已经到达则执行存盘命令，将当前各项数值存人数　据库之中。另外在“数据监测　画面中还开辟了时钟窗口，显示当前的日期和时间。当每…班结束进行　交接班时需要打印出当班的生产报表，或者需要了解以前某一时刻采集的数据，这时可以启动打印模块　进行打印操作。　其“数据监测”画面如图３所示：　图３数据监测屏幕画面　（２）加药剂量控制算法　目前在计算机控制系统所采用的控制算法有许多种类　从经典的ＰＩＤ算法直到各种先进的现代控　制算法　考虑到该废水处理工作正式启动投＾运行时间不长，所获得的数据还不够全面，因此目前　采用比例算法与手动控制相配合来实现对加药量的控制。　其加药量控制算法公式如下：　Ｉ＝Ｋ（ＰＨ１ｃ—ＰＨ１Ｘ）　当（ＰＨ１　ｃ≥ＰＨＩ　ｘ）　＝０　当（ＰＨ１ｃ＜ＰＨ１　Ｘ１　Ｉ　加药泵变频控制器控制电流　Ｋ比例系数　ＰＨｌ　ｃ搅拌槽酸碱度测量值　ＰＨ１　ｘ停止加药设定值　通过较长时间运行结果证明该算法在正常条件下基本能保证废水处理的要求。如果发生ｒ特殊情　况（如酸水中断，造成碱性废水大量过剩）在自动控制状态下所给定的控制电流不足以使加药泵投放足　够的化学药剂，从而使搅拌槽的酸碱度达不到规定的要求的话　可以将工作方式切换到手动方式　通过　手动调节加药泵变频控制器的电流　满足要求。　（３）软件模块功能及实现　本计算机监控系统的监控软件选用Ｖｉｓｕａｌ　Ｂａｓｉｃ　６　０（简称ＶＢ６）编制　ＶＢ６是非常流行的基于对象　的可视化程序设计语占。也是目前基于Ｗｉｎｄｏｗｓ平台的最方便的软件开发工具　。同时ｖＢ６还可以　通过Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ　Ｊｅｔ数据库　ｉ擎工具来支持对数据库的访问。使得在用户程序中可以很方便的对数据库　维普资讯 http://www.cqvip.com

第４期　牛　斗：熹冶炼厂工业鹿水北理工程计算机监控系统设计　２ｌ　中各个记录进行存取操作…。　使用ＶＢ６开发用户程序的典型步骤是选择控件，设置控件的属性，加入　必要的处理用户事件的代码。　真正做到了直观、方便、简单和快捷：本计算机监控系统的监控软件的构　成由初始化等１１个模块构成　各模块功能如下：　［１］初始化模块；　［２］控制参数设定模块；　［３］通信模块；　［４］数据采集模块；　［５］数据处理模块；　６］数据刷新显示模块；　７　数据库管理模块；　［８ｊ控制电流输出模块；　［９］打印模块；　［１Ｏ］越限判断及报警模块；　［１１　系统自检模块；　其监控软件的整体结构如图４所示　６小结　图４　监控软件整体结构图　本计算机监控系统的硬件结构选用了＿　工控机与远程测控模块相结合的方案，使整个监控系统的可靠性和稳定性有了极大的提高。而软件选　用ＶＢ６作为开发工具，自行编制了全部的监控程序，保证了该监控系统的正常运行。该系统投入运行　以来工作稳定，为该企业创造了一定的经济效益和社会效益。同时该系统的成功设计和运行也对夸后　同类系统的设计开发提供了有价值的参考资料：　参考文献　［１］昊道虎等分布式计算机监控系统的设计与实现［Ｊ　电子产品世界．２００Ｉ，（７　［２］张玉明等计算机控制系统设计与分析［Ｍ］北京：中国电力出版社．２０００　［３］　曾伟民等ｖｉｓｕ￣］Ｂａｓｃｌ　６　０高级实用教程［Ｍ］．北京：电子工业出版杜，１９９９　［４］顾斌等ｖｉｓｕａ］Ｂａｓｉｃ　６　０数据库开发：Ｍ］．北京：清华大学出版社，Ｉ９９９　Ｔｈｅ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　ＮＩＵ　Ｄｏｕ　，ＹＡＮＧ　Ｚｈｅｎ　，ＧＡＯ　Ｙｏｎｇ－ｌｉｎ　，ＪＩＮ　Ｓｈｏｕ－ｆｅｎｇ　，　ＣＨＥＮ　Ｓｈｏｕ－ｘｉａｎ　，ＹＡＮＧ　Ｍｅｎｇ－Ｑｉ　（Ｉ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｒｒｉｎｇ　Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ　Ｃｈｉｎａ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔ　ｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｅｎｇｉｎｅｒｉｎｇｌ　Ｊｉｌｍ　Ｃｉｔ），Ｉ　３２０Ｉ　２；２　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｃｈｅｍｉｓｔ　ｒｙ，Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ　Ｃｈｉｎａ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔ　ｒｉｃ　Ｐｏｅｒ　Ｅｎｇｉｎｅｒｉｎｇ，Ｊｉｌｉｎ　Ｃｉｔｙ，１　３２０　Ｉ　２　３　Ｊｉｌｉｎ　ＤａＹｕ　Ｐｕｒｆｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｗａｔｅ　ｒ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｊｉｌｉｎ　Ｃｉｔｙ，１３２０１１）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒ　ｍａｋｅ　ａ　ｄｉｓｐｏｓｅ　ｐｒｏｊｅｃｔ　ｏｆ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｗａｓｔｅ　ｗａｔｅｒ　ｗｏｒｋ　ｉｎ　ａ　ｎｏｒｍａｌ　ｓｔａｔｅｓ　Ａ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｍｏｎｉｔｏｒ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗｈｉｃｈ　ｃａｎ　ｂｅ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｄｉｓｐｏｓｅ　ａｒｅａ　ｏｆ　ｉｎｄｕｓｔ　ｒｉａｌ　ｗａｓｔｅ　ｗａｌｅｒ　ｈａｓ　ｓｅｔ　ｐ　ｔｏ　ｍｏｎｉｔｏｒ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．Ｉｎ　ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｈａｒｄｗａ　ｒｅ　ａｎｄ　ｓｏｆｔｗｏｒｆ＂ａｂｏｕｔ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌｅｄ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｗａｓｔｅ　ｗａｔｅｒ；Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ：Ｍｏｎｈｏｒ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ：Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｍ　ｏｎｉｔｏｒｉｎｇ