一、概述:
污水處理的好壞,評(píng)鑒水的pH值隨著所溶解的物質(zhì)的多少而定,因此pH值能靈敏地指示出水質(zhì)的變化情況。pH值的變化對(duì)生物的繁殖和生存有很大影響,同時(shí)還嚴(yán)重影響活性污泥生化作用,即影響處理效果,污水的pH值一般控制在6.5~7之間。
應(yīng)用AI-2070C總線式無紙記錄儀長期檢測污水處理廠中水品質(zhì)起到了至關(guān)重要的作用,污水處理廠的pH計(jì)安裝在氧化溝的出口溢流槽內(nèi),水在化學(xué)上是中性的,某些水分子自發(fā)地按照下式分解:H2O=H++OH-,即分解成氫離子和氫氧根離子。在中性溶液中,氫離子H+和氫氧根離子OH-的濃度都是10-7mol/l,pH值是氫離子濃度以10為底的對(duì)數(shù)的負(fù)數(shù):pH=-log,因此中性溶液的pH值等于7。如果有過量的氫離子,則pH值小于7,溶液呈酸性;反之,氫氧根離子過量,則溶液呈堿性。
pH值通常用電位法測量,通常用一個(gè)恒定電位的參比電極和測量電極組成一個(gè)原電池,原電池電動(dòng)勢的大小取決于氫離子的濃度,也取決于溶液的酸堿度。采用了CPS11型pH傳感器和CPM151型pH變送器。測量電極上有特殊的對(duì)pH反應(yīng)靈敏的玻璃探頭,它是由能導(dǎo)電、能滲透氫離子的特殊玻璃制成,具有測量精度高、抗干擾性好等特點(diǎn)。當(dāng)玻璃探頭和氫離子接觸時(shí),就產(chǎn)生電位。電位是通過懸吊在氯化銀溶液中的銀絲對(duì)照參比電極測到的。pH值不同,對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的電位也不一樣,通過變送器將其轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)4~20mA輸出。
PH監(jiān)測儀表通過表筆采集排水道管道的PH值而產(chǎn)生變化的電信號(hào),并對(duì)其信號(hào)進(jìn)行分析計(jì)算將其轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的電流信號(hào)輸出,以供模擬量轉(zhuǎn)換器采集。PH測量筆連接到AI分體式無紙記錄儀再連接到*計(jì)算機(jī)房。
二、系統(tǒng)組建
1、系統(tǒng)架構(gòu)
作為上位機(jī)監(jiān)控電腦通過公司現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)模擬量模塊進(jìn)行連續(xù)不間斷的監(jiān)控,將其數(shù)據(jù)讀取過來,并對(duì)其進(jìn)行運(yùn)算zui終將PH儀表采集回來的電流信號(hào)還原成PH值。并將PH值以數(shù)字,曲線等方式顯示出來,或生成數(shù)據(jù)庫保存起來。
如下圖所示1-5號(hào)電箱安裝于現(xiàn)場。每個(gè)箱裝6個(gè)PH傳感器儀表和一個(gè)模擬量采集模塊AI-706MFJ4J4J4S每臺(tái)模擬量采集模塊把各個(gè)箱的RS485通訊總線信號(hào)通過一條兩芯電纜線連接起來傳AI2070C真彩觸摸屏無紙記錄儀,RS485穿透無紙記錄儀把信號(hào)zui終連到辦公室的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)連接起來。
無紙記錄儀作為中間媒體將PH儀表轉(zhuǎn)換出來的電流信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)并存儲(chǔ)在一定的物理地址里面,以便往外發(fā)送。每個(gè)儀表有6路4-20MA信號(hào)讀取通道,每路通道有獨(dú)立的物理地址用來存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換過來的電流信號(hào)的數(shù)值。而且每個(gè)儀表有獨(dú)立的地址(地址可通過軟件設(shè)置)以供上位機(jī)辨認(rèn)讀取。
3、無紙記錄儀功能
AI真彩觸摸屏分體式無紙記錄儀,使用宇電AI系模塊作為測控輸入模塊實(shí)現(xiàn)多通道數(shù)字全屏顯示。測控儀表不僅包括各類溫度、壓力、流量、頻率等信號(hào),也包括人工智能PID調(diào)節(jié)、流量積算、電量測量等功能,可按需要配置,任意組合。配合圖標(biāo)式功能選擇,全中文觸摸操作,操作方便,易于學(xué)習(xí)。觸摸屏可以加入流程圖,定制提供豐富多彩的工藝流程圖,可連接PLC、變頻器等設(shè)備,用于小型DCS控制系統(tǒng)終端顯示。功能上已超越了一般的無紙記錄儀,綜合了人機(jī)界面和無紙記錄儀功能于一體;
采用外插標(biāo)配2GU盤存儲(chǔ)記錄;數(shù)據(jù)保存按先進(jìn)先出的原則,轉(zhuǎn)存數(shù)據(jù)點(diǎn)立即保存;數(shù)據(jù)在PC上直接打開來閱讀數(shù)據(jù);
采用上位機(jī)+下位機(jī)的結(jié)構(gòu),即買即用連接RS485通訊線即可使用;觸摸屏和測控儀表可以單獨(dú)購買并可自由擴(kuò)充,測控儀表不僅包括各類溫度、壓力、流量、頻率等信號(hào),也包括人工智能PID調(diào)節(jié)、流量積算、電量測量等功能,可按需要配置,任意組合。輸入及輸出規(guī)格極為豐富,可任選單路或多路顯示報(bào)警儀、智能調(diào)節(jié)器、手操器、流量積算儀或開關(guān)量輸入輸出模塊;每臺(tái)記錄儀可選擇1、2、4、6、8、12、16、18、22、32通道類型軟件;自由編輯選擇AI通道硬件型號(hào);可寫入設(shè)備位號(hào)如:【TIC-101】;計(jì)量單位【℃】等;
廣泛應(yīng)用在化工、冶金、石油、制藥、食品、電爐、恒溫恒濕箱、機(jī)械設(shè)備配套、試驗(yàn)室移動(dòng)控制屏、小型DCS控制系統(tǒng)等諸多行業(yè)中作為終端顯示器來使用。選購觸摸屏通電即可連機(jī)使用。
AI真彩觸摸屏分體式無紙記錄儀采用上位機(jī)(觸摸屏)與下位機(jī)(AI儀表)總線連接,按地址排列,AI儀表相互獨(dú)立運(yùn)行、互不干擾、通電就能顯示操作;每臺(tái)記錄儀可選擇1~32臺(tái)調(diào)節(jié)、顯示儀表;可連接AI-808H溫壓補(bǔ)償流量表4臺(tái);1臺(tái)601電量儀表。連接AI-3013D5模塊1個(gè),8個(gè)開關(guān)量輸出控制電機(jī)起停;連接AI-3011D5模塊1個(gè),8個(gè)開關(guān)輸入顯示電機(jī)運(yùn)行狀態(tài);觸摸屏COM1通訊口采用【超5類屏蔽雙絞線】2根線來連接AI儀表的通訊口A/B端RS485通訊;中間不能用其他的導(dǎo)線來連接;安裝開關(guān)電源直流24VDC供電,電源線+、-兩根線、接地線。COM2通訊口具有隨機(jī)打印功能。
AI真彩觸摸屏分體式無紙記錄儀采用盤面安裝方式, AI儀表采用盤面或?qū)к壈惭b方式;通訊線采用【超5類屏蔽雙絞線】,安裝24VDC開關(guān)電源。開機(jī)進(jìn)入圖標(biāo)式功能選擇畫面;【主頁】上顯示圖標(biāo)【調(diào)節(jié)儀表】、【流量儀表】【電量儀表】、【報(bào)警記錄】、【棒圖】、【流程圖】、【報(bào)表】、【數(shù)據(jù)導(dǎo)出】、【單條曲線】【實(shí)時(shí)曲線】、【歷史曲線】、【設(shè)置】、點(diǎn)擊進(jìn)入該功能畫面;
AI真彩觸摸屏分體式無紙記錄儀應(yīng)用【首頁】選【調(diào)節(jié)儀表】全屏顯示;選【單條曲線】顯示單臺(tái)曲線,點(diǎn)【SV】設(shè)置儀表給定值;點(diǎn)【MV】手動(dòng)輸出量的設(shè)定;點(diǎn)【自動(dòng)/手動(dòng)】手自動(dòng)切換、程序控制、程序配方設(shè)置、查看曲線;在【棒圖】、【實(shí)時(shí)曲線】、【歷史曲線】、【流程圖】點(diǎn)擊:畫面的數(shù)據(jù)框可快捷返回單臺(tái)儀表的【單條曲線】通道。相同頁面按【上一頁】【下一頁】;
實(shí)時(shí)、歷史組合多趨勢曲線在【實(shí)時(shí)曲線】【歷史曲線】按通道順序排列1、2、3、4、6固定組合在一起,直觀的顯示相關(guān)通道間的變化關(guān)系。點(diǎn)擊【數(shù)據(jù)框】返回【實(shí)時(shí)畫面】通道。在【歷史曲線】畫面點(diǎn)擊【S】可選擇啟用單條或4條曲線,顯示趨勢變化;設(shè)置查詢起始時(shí)間及時(shí)間跨度;不同的數(shù)據(jù)量程范圍啟用單條查詢。通過【上一頁】,【下一頁】的切換組合通道。
查看污水處理過程中PH值的變化過程,及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào),啟動(dòng)、添加等操作動(dòng)作。
在工藝流程圖界面可看到生動(dòng)形象的圖形畫面來描述現(xiàn)場生產(chǎn)工藝流程,是整個(gè)工業(yè)現(xiàn)場的縮影。直觀的展示了工業(yè)現(xiàn)場實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),從而使得操作員具有十分直觀的遠(yuǎn)程控制。
遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)監(jiān)控
通過以太網(wǎng)功能,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步傳輸,上位機(jī)監(jiān)控軟件通過AI真彩觸摸屏分體式無紙記錄儀,直接訪問AI真彩觸摸屏分體式無紙記錄儀所連接的儀表,必須用到AI真彩觸摸屏分體式無紙記錄儀應(yīng)用數(shù)據(jù)同步,上傳計(jì)算機(jī)監(jiān)控的功能,這個(gè)功能的作用:就是將AI真彩觸摸屏分體式無紙記錄儀作為一個(gè)類似通道的中轉(zhuǎn)站,上位機(jī)軟件發(fā)給儀表的指令,需要通過AI真彩觸摸屏分體式無紙記錄儀轉(zhuǎn)發(fā)給儀表,此外,儀表返回的數(shù)據(jù)再經(jīng)AI真彩觸摸屏分體式無紙記錄儀發(fā)給上位機(jī)軟件。
該系統(tǒng)是由宇電工控組態(tài)軟件需經(jīng)二次開發(fā)的軟件產(chǎn)品,系統(tǒng)組態(tài)后可直接使用。該軟件與AI儀表配套使用共同構(gòu)成AIFCS現(xiàn)場總線型計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。
工業(yè)現(xiàn)場安裝AI儀表,采用RS485總線連接控制層計(jì)算機(jī),在控制層計(jì)算機(jī)上%操作儀表。所有控制功能與數(shù)據(jù)信息都在控制室計(jì)算機(jī)上統(tǒng)一管理、分配。在計(jì)算機(jī)上對(duì)車間控制儀表進(jìn)行的監(jiān)控,數(shù)據(jù)采集和各項(xiàng)事務(wù)的處理。
軟件結(jié)構(gòu)該軟件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可分為以下三個(gè)部分:
數(shù)據(jù)采集及實(shí)時(shí)控制、數(shù)據(jù)處理、權(quán)限管理
1、數(shù)據(jù)采集及控制:軟件系統(tǒng)從工業(yè)現(xiàn)場溫度控制器采集測量值,編輯實(shí)時(shí)曲線,可同時(shí)顯示8條實(shí)時(shí)曲線,用顏色來區(qū)別。曲線顯示可選百分比與實(shí)時(shí)曲線2種圖。也可屏蔽其他曲線,顯示單條曲線。呈現(xiàn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),并存入系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)庫,以便日后數(shù)據(jù)查詢等使用。在流程圖、實(shí)時(shí)趨勢圖或儀表畫面上:
2、平臺(tái)操作:點(diǎn)擊【儀表顯示框】出現(xiàn)操作平臺(tái):可看到該AI儀表定義控制設(shè)備的名稱,位號(hào)、儀表型號(hào),地址,量程上限,量限下限,測量單位,此時(shí)AI儀表的所有顯示參數(shù)與控制按紐都體現(xiàn)在該平臺(tái)上。流程圖控制電機(jī)是采用開關(guān)方式控制,在同一個(gè)接點(diǎn)上【通/斷】控制。如點(diǎn)擊【參數(shù)】名稱修改【上限值報(bào)警值HAL】在對(duì)話框里填寫參數(shù),點(diǎn)擊“確定"參數(shù)就下傳到現(xiàn)場AI儀表溫度調(diào)節(jié)器,
3、數(shù)據(jù)處理:從歷史數(shù)據(jù)庫中提取數(shù)據(jù)并完成的處理功能。包括歷史數(shù)據(jù)顯示,歷史曲線繪制。
4、自動(dòng)生成各類數(shù)據(jù)報(bào)表,報(bào)警報(bào)表,產(chǎn)生報(bào)警事件提示有音響提醒。歷史報(bào)警、報(bào)表按列表的行式,各類報(bào)表可導(dǎo)出到軟件外以Microsoft Excel文檔或?yàn)g覽器的形式保存。報(bào)表查詢:輸入起始與結(jié)束時(shí)間段查詢歷史數(shù)據(jù);
5、運(yùn)行記錄報(bào)表。記錄每一次操作記錄備查。
6、工業(yè)現(xiàn)場:在控制室按裝一臺(tái)電腦并采用屏蔽超五類四對(duì)雙絞網(wǎng)絡(luò)線利用RS485作為AI儀表與電腦連接現(xiàn)場通訊總線。在電腦上按裝已組態(tài)好的AIFCS網(wǎng)絡(luò)版監(jiān)控軟件,并采用簡潔可靠的自有的通訊協(xié)議在計(jì)算機(jī)上對(duì)現(xiàn)場控制器實(shí)現(xiàn)*的功能操作。實(shí)時(shí)讀取測量值,隨時(shí)修改控制參數(shù)。
儀表功能表:填寫測量點(diǎn)功能表,用于制作軟件。
三、PH傳感器的安裝及維護(hù)
1、pH計(jì)的安裝和維護(hù)
pH計(jì)的安裝方式有流通式和浸入式兩種。污水處理廠一般選用的是浸入式安裝,如該污水處理廠的pH計(jì)安裝在氧化溝的出口溢流槽內(nèi),此處的pH值較具有代表性,且水流平穩(wěn),對(duì)pH計(jì)不會(huì)造成大的沖擊。
定期的維護(hù)有助于儀表的準(zhǔn)確測量和延長儀表的使用壽命。應(yīng)當(dāng)注意傳感器和變送器之間的電纜不能受潮,否則電極的高阻低壓信號(hào)將無法傳送至變送器。若電極不測量時(shí),應(yīng)將黃色保護(hù)套管套上,它能使電極處于濕潤狀態(tài),有利于延長電極的使用壽命。每隔一個(gè)月左右,應(yīng)對(duì)電極進(jìn)行清洗,先用柔和的水流噴洗附著物,再將電極浸泡于清洗液中一段時(shí)間,而后用清水洗凈。傳感器支架也應(yīng)清洗。每次清洗之后,要用緩沖劑溶液進(jìn)行標(biāo)定,目前國產(chǎn)的pH標(biāo)定液中,pH=4的還可以,pH=7的不夠準(zhǔn)確,將會(huì)影響標(biāo)定結(jié)果。所以使用生產(chǎn)廠家的標(biāo)定液,生產(chǎn)廠家一般提供兩瓶標(biāo)準(zhǔn)溶液,一瓶pH值等于7,用于標(biāo)定儀表零點(diǎn);一瓶pH等于4,用于標(biāo)定儀表的信號(hào)輸出斜率。該系統(tǒng)主要由金屬探頭、電子檢測單元、微電腦顯示和調(diào)節(jié)單元、執(zhí)行單元、整機(jī)電源等5部分構(gòu)成。
該裝置基于電解質(zhì)與非電解質(zhì)的導(dǎo)電特性,由金屬探頭及電子檢測單元構(gòu)成的電解質(zhì)與非電解質(zhì)傳感器檢測水箱的導(dǎo)電性能,并將產(chǎn)生的信號(hào)送到微電腦顯示和調(diào)節(jié)單元去與設(shè)定值進(jìn)行比較。若顯示值(實(shí)測值)<設(shè)定值,則該單元便發(fā)出一個(gè)信號(hào)給執(zhí)行單元,執(zhí)行單元通過加藥泵給水箱加潤版液;若顯示值≥設(shè)定值,則該單元發(fā)出停止執(zhí)行命令,停止加潤版液。此外,該裝置還能夠根據(jù)潤版液pH值的實(shí)際情況,按照上述原理循環(huán)往復(fù)地將pH值控制在設(shè)定范圍內(nèi),以達(dá)到自動(dòng)檢測調(diào)節(jié)潤版液pH值的目的,而且精度非常高。
隨著我國對(duì)水資源保護(hù)的日益重視,污水的凈化處理顯得越來越重要,而與之配套的處理過程所需的檢測儀表是*的。水質(zhì)分析儀作為污水處理行業(yè)中zui重要的儀表,除了選型和安裝正確以外,定期的維護(hù)和標(biāo)定也十分重要,而且是使儀表能夠真正發(fā)揮作用的關(guān)鍵所在。