方俊宇

（衢州華友鈷新材料有限公司，浙江 衢州 324000）

隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，礦山開(kāi)采、金屬冶煉、金屬部件加工等各種金屬工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，各行業(yè)對(duì)金屬原料的需求也在不斷增加。大規(guī)模的金屬冶煉致使金屬污水排放量與日俱增，各類(lèi)污染現(xiàn)象也不斷加劇?，F(xiàn)有的廢水在線監(jiān)控系統(tǒng)，只能單純上傳相關(guān)數(shù)據(jù)，不能對(duì)數(shù)據(jù)背后的冶煉廢水做出有效評(píng)價(jià)，即便確定冶煉廢水污染物超標(biāo)，數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也只能做到原始的數(shù)據(jù)顯示，廢水依然被排放。此外，現(xiàn)存的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)僅僅可以提供日常觀察和污水顯示，沒(méi)有故障報(bào)警系統(tǒng)，后期維護(hù)困難，也不能自動(dòng)上傳日志報(bào)告，需要系統(tǒng)工作人員進(jìn)行手工上傳和人工報(bào)送，耗費(fèi)人力物力。因此，必須全力設(shè)計(jì)新的金屬冶煉廢水處理自動(dòng)化控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)檢測(cè)污水情況，上傳可靠數(shù)據(jù)，減少重金屬對(duì)自然水質(zhì)生態(tài)的危害[1]。

1 自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本次設(shè)計(jì)的廢水自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要分為上端平臺(tái)和基礎(chǔ)端兩部分。

上端平臺(tái)和基礎(chǔ)端之間通訊采用了hj212的擴(kuò)展協(xié)議，內(nèi)部各層之間的傳輸選擇TCP協(xié)議，所有聯(lián)通協(xié)議均為雙線直接聯(lián)通并與公共網(wǎng)絡(luò)相連。通過(guò)UDP加上平臺(tái)通訊，最終集成移動(dòng)平臺(tái)，并支持移動(dòng)辦公[2]。

基礎(chǔ)端設(shè)立在冶煉廢水的排放出口現(xiàn)場(chǎng)。其主要功能在于實(shí)時(shí)監(jiān)控冶煉廢水排放量和廢水污染源情況，并與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊和資料傳輸。監(jiān)控設(shè)備包括美國(guó)生產(chǎn)的兩臺(tái)六價(jià)金屬元素污染檢測(cè)儀、CDPP污水自動(dòng)分析檢測(cè)儀、石磷自動(dòng)檢測(cè)儀，污水自動(dòng)等比例采樣儀、污水流量計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)工況控制器等。

上端平臺(tái)系統(tǒng)主要的作用在于接收基礎(chǔ)端發(fā)回的檢測(cè)數(shù)據(jù)和服務(wù)請(qǐng)求，包括數(shù)據(jù)接收端、WEB網(wǎng)絡(luò)頁(yè)面服務(wù)器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)端三部分。所有軟件數(shù)據(jù)研發(fā)均使用SQL2015版后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，并與移動(dòng)平臺(tái)對(duì)接。

2 自動(dòng)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 基礎(chǔ)端硬件設(shè)計(jì)

在自動(dòng)控制系統(tǒng)基礎(chǔ)端設(shè)計(jì)中，本次設(shè)計(jì)革命性的將PLC控制程序置入基礎(chǔ)端工控機(jī)，進(jìn)行控制整合。事實(shí)證明PLC控制程序具有更強(qiáng)大的運(yùn)行穩(wěn)定性，但是基礎(chǔ)端工控機(jī)邏輯運(yùn)算能力突出，兩種技術(shù)融合后，可以更好的對(duì)后續(xù)控制進(jìn)行合理劃分，對(duì)于需要高強(qiáng)邏輯操控的設(shè)備利用PLC程序控制，而數(shù)據(jù)傳輸、顯示、系統(tǒng)通訊等服務(wù)可以使用工控機(jī)管理。

2.2 基礎(chǔ)端軟件設(shè)計(jì)

基礎(chǔ)端監(jiān)控軟件整體采用了組態(tài)軟件和監(jiān)控系統(tǒng)共存的架構(gòu)方式，其優(yōu)點(diǎn)在于組態(tài)軟件可以確保程序細(xì)節(jié)整合度，降低軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)門(mén)檻，通過(guò)不斷調(diào)配，以“蓋房子”的方式進(jìn)行完整的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，將檢測(cè)素材進(jìn)行完美整合。

根據(jù)實(shí)際檢測(cè)，系統(tǒng)軟件集成的監(jiān)控設(shè)備采用的協(xié)議具有多樣性特征，通過(guò)內(nèi)設(shè)的組態(tài)軟件，可以實(shí)時(shí)模擬通用協(xié)議，但是對(duì)于基礎(chǔ)端一些大型硬件設(shè)備設(shè)定的廠商自定義專(zhuān)用協(xié)議，需要利用組態(tài)軟件和開(kāi)發(fā)商專(zhuān)用協(xié)議雙層驅(qū)動(dòng)集合的方式，不僅提高了開(kāi)發(fā)成本，在實(shí)際應(yīng)用中，也會(huì)出現(xiàn)不兼容情況。針對(duì)這類(lèi)情況，基礎(chǔ)端的監(jiān)控軟件在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，結(jié)合了組態(tài)軟件自身優(yōu)勢(shì)和高級(jí)語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行架構(gòu)重組，也就是說(shuō)用組態(tài)原件開(kāi)發(fā)用戶監(jiān)控界面，用高級(jí)編程語(yǔ)言進(jìn)行程序協(xié)議轉(zhuǎn)換開(kāi)發(fā)。兩者對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)端模塊為T(mén)k Monitor軟件模塊和Tk Transfer軟件模塊，具體開(kāi)發(fā)方式見(jiàn)表1。

表1 模塊開(kāi)發(fā)方式表

在基礎(chǔ)端工控機(jī)上設(shè)置的Tk Transfer模塊具有多種數(shù)據(jù)接口，各個(gè)接口接收到的數(shù)據(jù)協(xié)議可以將連接的不同基礎(chǔ)端設(shè)備協(xié)議解析后，重新分解并轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。輸出方式可以分為兩種，一是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)路徑傳輸，并且進(jìn)入工控機(jī)另一接口，另一種是通過(guò)擴(kuò)大HJT212的傳輸協(xié)議量，兼容預(yù)設(shè)協(xié)議對(duì)污染因子控制數(shù)據(jù)的原本協(xié)議，在此基礎(chǔ)上，可以擴(kuò)充設(shè)備自動(dòng)檢測(cè)功能和周?chē)r監(jiān)督數(shù)據(jù)分析功能，從而提高數(shù)據(jù)時(shí)效性。表2為基礎(chǔ)端軟件和系統(tǒng)硬件接口方式列表：

表2 接口方式表

2.3 上端平臺(tái)設(shè)計(jì)

上端平臺(tái)的本質(zhì)是一個(gè)傳輸終端，其主要設(shè)計(jì)內(nèi)容有以下幾點(diǎn)：一是采用污水樣本資料錄入和在線狀態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)的方式，進(jìn)行污水檢測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)判斷。二是對(duì)終端數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行三端加密，數(shù)據(jù)庫(kù)管理員具有最高權(quán)限，可以刪改上傳信息，其他人員進(jìn)行權(quán)限分層管理。此外，上端平臺(tái)采取了分布式設(shè)計(jì)方法，對(duì)于污水處理樣本可以進(jìn)行預(yù)處理服務(wù)，平臺(tái)之間的傳輸，也可以達(dá)到10M/S。

3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證分析

為了檢測(cè)整套金屬冶煉廢水處理自動(dòng)化控制系統(tǒng)是否具備控制功能，特進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。以我國(guó)河南省新鄉(xiāng)市某大型氣泵加工廠為樣本進(jìn)行系統(tǒng)應(yīng)用。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用，可以確定本次設(shè)計(jì)的廢水處理自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要具備以下功能：金屬污水判別。該系統(tǒng)的自檢功能可以實(shí)時(shí)監(jiān)控污水池內(nèi)污水情況，對(duì)污水進(jìn)行污染因子濃度檢測(cè)分析，并將檢測(cè)結(jié)果報(bào)告上傳至上端平臺(tái)；金屬?gòu)U水控制。該系統(tǒng)可以智能化控制污水處理過(guò)程中各個(gè)位置閥門(mén)，實(shí)踐真正自動(dòng)化控制；機(jī)器故障報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)支持操控者提前設(shè)立PH值閾值，如果金屬?gòu)U水超過(guò)閾值范圍，機(jī)器自動(dòng)報(bào)警。

4 結(jié)語(yǔ)

本次研究設(shè)計(jì)了一種對(duì)金屬冶煉廢水處理的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，相比較傳統(tǒng)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)做到基礎(chǔ)端設(shè)備集成化管理，支持自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制、數(shù)據(jù)日志自動(dòng)上傳，解決了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的缺陷，可以投入使用。

[1]黃玉萍,楊懷磊．電鍍廢水處理自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]．電鍍與環(huán)保,2016,36(2)：39-42．

[2]江甫．企業(yè)廢水監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]．水能經(jīng)濟(jì),2016,18(6)：343-343．