一种新的软件系统设计思想在SBR法污水处理控制系统中的应用

第6期2006年12月工矿自动化IndustryandMineAutomationNo．6Dec．2006文章编号：167125IX(2006)06-0051—03在一种新的软件系统设计思想SBR法污水处理控制系统中的应用李万军，马伯渊(西安电子科技大学机电工程学院，陕西西安710071)摘要：文章结合污水处理控制系统的设计过程，提出了一种运用工艺字、状态字配合组态软件，适当变化控制工艺要求的软件设计思想和实现方法。关键词：污水处理；控制系统；软件设计；状态字；工艺字；SBR中图分类号：TP273．5文献标识码：B0引言本文所述的污水处理工艺为序批式活性污泥法(SBR法)。它是一种在一定时间内按顺序间歇式操作运行的废水生物处理技术，具有工艺简单、效率高、脱氮除磷效果好、防止污泥膨胀性能强、耐冲击负荷处理能力强等优点，在国内外得到了广泛的应用。笔者主要介绍根据反应时间进行SBR池自动控制的研制方法。1污水处理工艺介绍SBR法，是在一个反应器内按照规定的程序进行进水、生化反应、沉淀、排水、闲置等的处理过程。从进水开始到闲置结束为1个周期。在1个周期内，通过曝气、停气使好氧一缺氧状态相互交替进行。反应池是应用SBR法进行污水处理的中心环节，对它的控制直接关系到污水处理的质量。污水处理工艺流图如图1所示。为了编程的需要，可以细分反应段。2系统控制要求(1)控制系统严格按照SBR法的时序顺序工作；(2)允许在工作过程中任意地手动、自动切换且不影响工作时序；(3)可通过上位机根据需要改变各个阶段的工收稿日期：20060825作者简介：李万军(1976一)，男，陕西蒲城县人，曾任教于太原大学，现为西安电子科技大学在读硕士研究生，主要从事PLC与现场总线方面的开发与研究工作。作时间，随时控制工艺进程，并可以灵活增减工艺段的执行元件。开始NllNN塞薹图1SBR法污水处理工艺流程图3控制系统组成该控制系统以西门子PLC为核心，并选用Profibus现场总线共同组建而成。为了提高系统可靠性采用了冗余技术。上位机监控软件选用功能强大的组态软件WinCC6．0开发，下位机控制软件采用Step7软件开发。具体的硬件配置结构如图2所示WinCCI程师站MPIPslCPUlcPI}PslCPUlcP电源l315-2DPl342ll电源l315—2DPl342嚣I20盯0MI20盯0Mlm电源lll⋯嚣I20盯0Ml20盯0Mll／O电源fll⋯l‘SeI、，eProfibus图2污水控制系统硬件配置结构图维普资讯http://www.cqvip.com·52·工矿自动化2006年12月4软件设计与实现4．1软件设计思想为了满足系统的控制要求，特别是满足工艺灵活多变的要求，本文引入了工艺字、状态字的概念。其中工艺字是指把系统工艺包含的各个过程(阶段)表示为计算机中“字”的概念，而状态字是指把与系统工艺所包含的每个过程(阶段)所配合的各个执行元件(电磁阀、电动阀、排水泵)及相关的元件的情况表示为计算机中“字”的概念。即工艺字面向工艺的各个过程，状态字面向控制对象。根据工艺字、状态字的概念对系统工艺流程中各个过程和执行元件归类，把整个工艺流程设计为各个工艺过程与各执行元件之间的逻辑关系。为了编程方便，使用真值表表示。程序设计可划分为两个部分：首先是面向对象的状态字的描述，主要表现在单个工艺过程中各个设备元件的状态；然后是面向过程的工艺字的描述，主要是在满足时序控制要求的前提下，确定整个工艺过程各阶段可能的相互组合关系。因此，状态字和工艺字是系统设计的核12,。上位机组态软件与下位机通信以状态字、工艺字为单元进行。4．2状态字、工艺字规划根据SBR法的工艺特点，设计工艺字、状态字真值表如表1所示。表1工艺字、状态字真值表进水阀循环泵污泥泵滗水器曝气进气阀时间设置33OA／B309A——J310A／B311A／B328B／C4．3工艺字、状态字功能块开发工艺字FB功能块的编写：根据工艺的要求，使用置位、复位指令编程。具体的工艺字FB模块程序流程图如图3所示。图3工艺字FB模块程序流程网状态字FC功能块的编写：对上位机发出的状态字指令仅仅需要使用置位、复位指令给以响应，使对应工艺段的相应元件置位即可。具体的状态字模块FC流程图如图4所示。图4状态字FC模块流程图4．4控制工艺的实现控制工艺的实现步骤：(1)设定工艺字、状态字；(2)调用工艺字FB模块；(3)FB模块触发状态字FC模块。其中，在设定工艺字、状态字时会遇到面向过程的工艺阶段和面向对象的执行元件的状态不满1B的情况．此时以0处理。在调用工艺字FB模块、状态字FC模块之前，上艺阶段、各个元件的状态可以根据需求进行组合，该种组合分别存储在工艺字DB块和状态字DB块中。具体的调用关系如图5所示。4．5状态字、工艺