软件PID调节器在自动投药系统中的应用体会.doc

软件PID调节器在自动投药系统中的应用及体会 混凝是净水系统中最重要的处理工艺，也是制水成本的主要组成部分，混凝剂的投加量是否准确、及时将直接影响到制水处理的全过程。而影响混凝效果的因素很多，且频繁变化，要及时通过人工实现准确调节加药量极为困难。因此只有实现加药系统自动化才能得到理想的混凝效果。 潮州市竹竿山水厂扩建工程（20万m3/d,一期10万m3/d）一期于1995年建成投产，该工程投药系统由哈尔滨现代水技术发展公司研制的流动电流检测仪和Modicon 984可编程控制器及软件PID组成，该系统自1995年运行至今效果良好。 竹竿山水厂扩建工程采用Modicon 984 系列可编程控制器组成全厂PLC自控系统，当时考虑到PLC柜中有多余的模拟输入输出通道，而软件PID调节器又有其易调节等特点，所以就只取用了哈尔滨现代水技术发展公司研制的单因子自动投加系统的检测部分（流动电流检测仪）,而其他部分则由来984可编程控制器及其输入输出模块和软件PID组成；执行机构由三台ABB SAMI MS4变频器和三台可调冲程隔膜加药泵组成。其具体原理是：远程胶体电荷检测仪检测出来的流动电流通过电流转换变成4-20mA的标准电流信号，该信号输入到PLC中的电流输入模块。而MODICON 984采用modsoft软件编程，在程序中调用PID功能模块，先根据经验值设定一个参考值（该参考值代表加药效果好时的流动电流值）。在程序中，软件PID根据设定参考值和检测到的流动电流值经PID运算后输出一个控制信号，该信号控制PLC中的模拟输出模块输出一个4-20mA的控制信号来控制三台变频器，最后由变频器来调节三台隔膜加药泵，从而达到自动投加的目的。 参考值（Y1） PID调节器 变频器 加药泵 加药 混合 + - 流动电流检测仪 加药自控流程图 该系统有三大优点，一是充分利用PLC资源，节省投资；二是参数修改方便，在中控室电脑中就可随时修改；三是软件PID调节器没有硬件故障，便于维护。该系统自1995年投产运行至今，其效果良好，大大降低了药耗，提高了水质，沉淀池出水浊度一般能控制在5NTU以内，1997年特大洪水期，韩江原水浊度高达7000多度，潮汕地区不少水厂因无法处理而停产半天，而我厂能正常运行，可见这套自动投加系统的优越性与可靠性。 目前该系统存在的问题和改进方案 1.供检测仪用的取样水管可能因原水中的漂浮物堵塞，也可能污染传感器，虽然哈尔滨现代水技术发展公司开发了第二、第三代单因子胶体电荷检测仪，采用激光在线检测与沉淀特性相关的“矾花”的相对粒径参数，在一定程度上排除了传感器受污染的影响，但漂浮物仍有可能堵塞取样管；随着时间的推移，取样水管内壁生水垢，导致取样水流量、流速不能达到检测仪要求，上述情况势必影响检测信号的真实性，这样就会影响到投加效果。 2.在不同水质情况下，如原水浊度大幅度升高时；水温降低时；原水流量大幅度增加时，在胶体电荷检测值相同的情况下，沉淀效果仍会受影响，致使沉淀池出水浊度升高，在这种情况下就应增大投加量，以提高沉淀效果，此时就应及时调整参考值，虽然我厂加药系统有一个优点，即调整参考值不用去加药现场，在中控室电脑中就可随时调整，但是仍有其不足之处。 针对上述问题，可采取以下相应措施 对于取样管堵塞问题采取在取样管中加装高压清水定时反冲洗功能，在高压水管中加装一电磁阀，利用PLC系统中空余的输出通道，同时在中控室电脑中编写程序来控制电磁阀的开关，在冲洗前让电脑输出信号，使加药变频器按冲洗前的加药量定量投加，当冲洗结束后再转为全自动。此外还在程序中设计手动投加功能，一旦发现异常情况如胶体电荷检测仪故障等情况就利用经验值在电脑中人为设定加药量实行定量投加。 对于参考值调整问题，在程序中增加了根据目标沉淀池出水浊度来自动调整混凝参考值的控制部分，把沉淀后的出水浊度作为系统的最终控制参数，由沉淀后出水在线浊度仪检测浊度并将信号送给PLC系统，在程序中利用该信号来自行调整参考值，从而达到全自双闭环控制的目的。其自控流程图如下：浊度参考值 参考值（Y1）（Y2） PID调节器 变频器 加药泵 加药 混合器 .待滤水 + - + - 流动电流检测仪 HACH1720C在线浊度仪 改进后的加药自控流程图 具体原理是：在程序中设定一沉淀池出水浊度参考值（如5NTU），若沉淀池出水浊度仪检测出来的浊度值小于设定的浊度参考值（Y2），则沉淀池出水浊度不参与控制，若沉淀池出水浊度值大于浊度参考值，则沉淀池出水浊度值参与控制，此时参考值Y1则由沉淀池出水浊度值和浊度参考值（Y2）经PID运算后来自行调整，而不是跟以前一样人为设定。