污水處理pH值監控應用AI真彩觸摸屏分體式無(wú)紙記錄儀
關(guān)鍵詞：污水處理、AI真彩觸摸屏分體式無(wú)紙記錄儀
一、概述：
污水處理的好壞，評鑒水的pH值隨著(zhù)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值的變化對生物的繁殖和生存有很大影響，同時(shí)還嚴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。
應用AI-2070C總線(xiàn)式無(wú)紙記錄儀長(cháng)期檢測污水處理廠(chǎng)中水品質(zhì)起到了至關(guān)重要的作用，污水處理廠(chǎng)的pH計安裝在氧化溝的出口溢流槽內，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為底的對數的負數：pH=-log，因此中性溶液的pH值等于7。如果有過(guò)量的氫離子，則pH值小于7，溶液呈酸性；反之，氫氧根離子過(guò)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pH反應靈敏的玻璃探頭，它是由能導電、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)。當玻璃探頭和氫離子接觸時(shí)，就產(chǎn)生電位。電位是通過(guò)懸吊在氯化銀溶液中的銀絲對照參比電極測到的。pH值不同，對應產(chǎn)生的電位也不一樣，通過(guò)變送器將其轉換成標準4～20mA輸出。
PH監測儀表通過(guò)表筆采集排水道管道的PH值而產(chǎn)生變化的電信號，并對其信號進(jìn)行分析計算將其轉換成對應的電流信號輸出，以供模擬量轉換器采集。PH測量筆連接到AI分體式無(wú)紙記錄儀再連接到中央計算機房。
二、系統組建
1、系統架構
作為上位機監控電腦通過(guò)公司現有網(wǎng)絡(luò )系統對模擬量模塊進(jìn)行連續不間斷的監控，將其數據讀取過(guò)來(lái)，并對其進(jìn)行運算后將PH儀表采集回來(lái)的電流信號還原成PH值。并將PH值以數字，曲線(xiàn)等方式顯示出來(lái)，或生成數據庫保存起來(lái)。
如下圖所示1-5號電箱安裝于現場(chǎng)。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每臺模擬量采集模塊把各個(gè)箱的RS485通訊總線(xiàn)信號通過(guò)一條兩芯電纜線(xiàn)連接起來(lái)傳AI2070C真彩觸摸屏無(wú)紙記錄儀，RS485穿透無(wú)紙記錄儀把信號連到辦公室的計算機監控系統連接起來(lái)。
無(wú)紙記錄儀作為中間媒體將PH儀表轉換出來(lái)的電流信號轉變成數字信號并存儲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信號讀取通道，每路通道有獨立的物理地址用來(lái)存儲轉換過(guò)來(lái)的電流信號的數值。而且每個(gè)儀表有獨立的地址（地址可通過(guò)軟件設置）以供上位機辨認讀取。
3、無(wú)紙記錄儀功能
AI真彩觸摸屏分體式無(wú)紙記錄儀，使用宇電AI系模塊作為測控輸入模塊實(shí)現多通道數字全屏顯示。測控儀表不僅包括各類(lèi)溫度、壓力、流量、頻率等信號，也包括人工智能PID調節、流量積算、電量測量等功能，可按需要配置，任意組合。配合圖標式功能選擇，全中文觸摸操作，操作方便，易于學(xué)習。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、變頻器等設備，用于小型DCS控制系統終端顯示。功能上已超越了一般的無(wú)紙記錄儀，綜合了人機界面和無(wú)紙記錄儀功能于一體；
采用外插標配2GU盤(pán)存儲記錄；數據保存按先進(jìn)先出的原則，轉存數據點(diǎn)立即保存；數據在PC上直接打開(kāi)來(lái)閱讀數據；
采用上位機＋下位機的結構，即買(mǎi)即用連接RS485通訊線(xiàn)即可使用；觸摸屏和測控儀表可以單獨購買(mǎi)并可自由擴充，測控儀表不僅包括各類(lèi)溫度、壓力、流量、頻率等信號，也包括人工智能PID調節、流量積算、電量測量等功能，可按需要配置，任意組合。輸入及輸出規格極為豐富，可任選單路或多路顯示報警儀、智能調節器、手操器、流量積算儀或開(kāi)關(guān)量輸入輸出模塊；每臺記錄儀可選擇1、2、4、6、8、12、16、18、22、32通道類(lèi)型軟件；自由編輯選擇AI通道硬件型號；可寫(xiě)入設備位號如：【TIC-101】；計量單位【℃】等；
廣泛應用在化工、冶金、石油、制藥、食品、電爐、恒溫恒濕箱、機械設備配套、試驗室移動(dòng)控制屏、小型DCS控制系統等諸多行業(yè)中作為終端顯示器來(lái)使用。選購觸摸屏通電即可連機使用。
AI真彩觸摸屏分體式無(wú)紙記錄儀采用上位機（觸摸屏）與下位機（AI儀表）總線(xiàn)連接，按地址排列，AI儀表相互獨立運行、互不干擾、通電就能顯示操作；每臺記錄儀可選擇1～32臺調節、顯示儀表；可連接AI-808H溫壓補償流量表4臺；1臺601電量?jì)x表。連接AI-3013D5模塊1個(gè)，8個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出控制電機起停；連接AI-3011D5模塊1個(gè)，8個(gè)開(kāi)關(guān)輸入顯示電機運行狀態(tài)；觸摸屏COM1通訊口采用【超5類(lèi)屏蔽雙絞線(xiàn)】2根線(xiàn)來(lái)連接AI儀表的通訊口A(yíng)/B端RS485通訊；中間不能用其他的導線(xiàn)來(lái)連接；安裝開(kāi)關(guān)電源直流24VDC供電，電源線(xiàn)+、-兩根線(xiàn)、接地線(xiàn)。COM2通訊口具有隨機打印功能。
AI真彩觸摸屏分體式無(wú)紙記錄儀采用盤(pán)面安裝方式， AI儀表采用盤(pán)面或導軌安裝方式；通訊線(xiàn)采用【超5類(lèi)屏蔽雙絞線(xiàn)】，安裝24VDC開(kāi)關(guān)電源。開(kāi)機進(jìn)入圖標式功能選擇畫(huà)面；【主頁(yè)】上顯示圖標【調節儀表】、【流量?jì)x表】【電量?jì)x表】、【報警記錄】、【棒圖】、【流程圖】、【報表】、【數據導出】、【單條曲線(xiàn)】【實(shí)時(shí)曲線(xiàn)】、【歷史曲線(xiàn)】、【設置】、點(diǎn)擊進(jìn)入該功能畫(huà)面；
AI真彩觸摸屏分體式無(wú)紙記錄儀應用【主屏】選【調節儀表】全屏顯示；選【單條曲線(xiàn)】顯示單臺曲線(xiàn)，點(diǎn)【SV】設置儀表給定值；點(diǎn)【MV】手動(dòng)輸出量的設定；點(diǎn)【自動(dòng)/手動(dòng)】手自動(dòng)切換、程序控制、程序配方設置、查看曲線(xiàn)；在【棒圖】、【實(shí)時(shí)曲線(xiàn)】、【歷史曲線(xiàn)】、【流程圖】點(diǎn)擊：畫(huà)面的數據框可快捷返回單臺儀表的【單條曲線(xiàn)】通道。相同頁(yè)面按【上一頁(yè)】【下一頁(yè)】；
實(shí)時(shí)、歷史組合多趨勢曲線(xiàn)在【實(shí)時(shí)曲線(xiàn)】【歷史曲線(xiàn)】按通道順序排列1、2、3、4、6固定組合在一起，直觀(guān)的顯示相關(guān)通道間的變化關(guān)系。點(diǎn)擊【數據框】返回【實(shí)時(shí)畫(huà)面】通道。在【歷史曲線(xiàn)】畫(huà)面點(diǎn)擊【S】可選擇啟用單條或4條曲線(xiàn)，顯示趨勢變化；設置查詢(xún)起始時(shí)間及時(shí)間跨度；不同的數據量程范圍啟用單條查詢(xún)。通過(guò)【上一頁(yè)】，【下一頁(yè)】的切換組合通道。
查看污水處理過(guò)程中PH值的變化過(guò)程，及時(shí)發(fā)出報警信號，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(huà)面來(lái)描述現場(chǎng)生產(chǎn)工藝流程，是整個(gè)工業(yè)現場(chǎng)的縮影。直觀(guān)的展示了工業(yè)現場(chǎng)實(shí)時(shí)數據，從而使得操作員具有十分直觀(guān)的遠程控制。
遠程計算機監控
通過(guò)以太網(wǎng)功能，實(shí)現數據同步傳輸，上位機監控軟件通過(guò)AI真彩觸摸屏分體式無(wú)紙記錄儀，直接訪(fǎng)問(wèn)AI真彩觸摸屏分體式無(wú)紙記錄儀所連接的儀表，必須用到AI真彩觸摸屏分體式無(wú)紙記錄儀應用數據同步，上傳計算機監控的功能，這個(gè)功能的作用：就是將AI真彩觸摸屏分體式無(wú)紙記錄儀作為一個(gè)類(lèi)似通道的中轉站，上位機軟件發(fā)給儀表的指令，需要通過(guò)AI真彩觸摸屏分體式無(wú)紙記錄儀轉發(fā)給儀表，此外，儀表返回的數據再經(jīng)AI真彩觸摸屏分體式無(wú)紙記錄儀發(fā)給上位機軟件。
該系統是由宇電工控組態(tài)專(zhuān)用軟件需經(jīng)二次開(kāi)發(fā)的軟件產(chǎn)品，系統組態(tài)后可直接使用。該軟件與AI儀表配套使用共同構成AIFCS現場(chǎng)總線(xiàn)型計算機監控系統。
工業(yè)現場(chǎng)安裝AI儀表，采用RS485總線(xiàn)連接控制層計算機，在控制層計算機上％操作儀表。所有控制功能與數據信息都在控制室計算機上統一管理、分配。在計算機上對車(chē)間控制儀表進(jìn)行全方位的監控，數據采集和各項事務(wù)的處理。
軟件結構該軟件的內部結構可分為以下三個(gè)部分：
數據采集及實(shí)時(shí)控制、數據處理、權限管理
1、數據采集及控制：軟件系統從工業(yè)現場(chǎng)溫度控制器采集測量值，編輯實(shí)時(shí)曲線(xiàn)，可同時(shí)顯示8條實(shí)時(shí)曲線(xiàn)，用顏色來(lái)區別。曲線(xiàn)顯示可選百分比與實(shí)時(shí)曲線(xiàn)2種圖。也可屏蔽其他曲線(xiàn)，顯示單條曲線(xiàn)。呈現的實(shí)時(shí)數據，并存入系統內數據庫，以便日后數據查詢(xún)等使用。在流程圖、實(shí)時(shí)趨勢圖或儀表畫(huà)面上：
2、平臺操作：點(diǎn)擊【儀表顯示框】出現操作平臺：可看到該AI儀表定義控制設備的名稱(chēng)，位號、儀表型號，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與控制按紐都體現在該平臺上。流程圖控制電機是采用開(kāi)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】名稱(chēng)修改【上限值報警值HAL】在對話(huà)框里填寫(xiě)參數，點(diǎn)擊“確定”參數就下傳到現場(chǎng)AI儀表溫度調節器，
3、數據處理：從歷史數據庫中提取數據并完成指定的處理功能。包括歷史數據顯示，歷史曲線(xiàn)繪制。
4、自動(dòng)生成各類(lèi)數據報表，報警報表，產(chǎn)生報警事件提示有音響提醒。歷史報警、報表按列表的行式，各類(lèi)報表可導出到軟件外以Microsoft Excel文檔或瀏覽器的形式保存。報表查詢(xún)：輸入起始與結束時(shí)間段查詢(xún)歷史數據；
5、運行記錄報表。記錄每一次操作記錄備查。
6、工業(yè)現場(chǎng)：在控制室按裝一臺電腦并采用屏蔽超五類(lèi)四對雙絞網(wǎng)絡(luò )線(xiàn)利用RS485作為AI儀表與電腦連接現場(chǎng)通訊總線(xiàn)。在電腦上按裝已組態(tài)好的AIFCS網(wǎng)絡(luò )版監控軟件，并采用簡(jiǎn)潔可靠的自有的通訊協(xié)議在計算機上對現場(chǎng)控制器實(shí)現100%的功能操作。實(shí)時(shí)讀取測量值，隨時(shí)修改控制參數。
儀表功能表：填寫(xiě)測量點(diǎn)功能表，用于制作軟件。
三、PH傳感器的安裝及維護
1、pH計的安裝和維護
pH計的安裝方式有流通式和浸入式兩種。污水處理廠(chǎng)一般選用的是浸入式安裝，如該污水處理廠(chǎng)的pH計安裝在氧化溝的出口溢流槽內，此處的pH值較具有代表性，且水流平穩，對pH計不會(huì )造成大的沖擊。
定期的維護有助于儀表的準確測量和延長(cháng)儀表的使用壽命。應當注意傳感器和變送器之間的專(zhuān)用電纜不能受潮，否則電極的高阻低壓信號將無(wú)法傳送至變送器。若電極不測量時(shí)，應將黃色保護套管套上，它能使電極處于濕潤狀態(tài)，有利于延長(cháng)電極的使用壽命。每隔一個(gè)月左右，應對電極進(jìn)行清洗，先用柔和的水流噴洗附著(zhù)物，再將電極浸泡于清洗液中一段時(shí)間，而后用清水洗凈。傳感器支架也應清洗。每次清洗之后，要用緩沖劑溶液進(jìn)行標定，目前國產(chǎn)的pH標定液中，pH=4的還可以，pH=7的不夠準確，將會(huì )影響標定結果。所以使用生產(chǎn)廠(chǎng)家的標定液更好，生產(chǎn)廠(chǎng)家一般提供兩瓶標準溶液，一瓶pH值等于7，用于標定儀表零點(diǎn)；一瓶pH等于4，用于標定儀表的信號輸出斜率。該系統主要由金屬探頭、電子檢測單元、微電腦顯示和調節單元、執行單元、整機電源等5部分構成。
該裝置基于電解質(zhì)與非電解質(zhì)的導電特性，由金屬探頭及電子檢測單元構成的電解質(zhì)與非電解質(zhì)傳感器檢測水箱的導電性能，并將產(chǎn)生的信號送到微電腦顯示和調節單元去與設定值進(jìn)行比較。若顯示值（實(shí)測值）＜設定值，則該單元便發(fā)出一個(gè)信號給執行單元，執行單元通過(guò)加藥泵給水箱加潤版液；若顯示值≥設定值，則該單元發(fā)出停止執行命令，停止加潤版液。此外，該裝置還能夠根據潤版液pH值的實(shí)際情況，按照上述原理循環(huán)往復地將pH值控制在設定范圍內，以達到自動(dòng)檢測調節潤版液pH值的目的，而且精度高。
隨著(zhù)我國對水資源保護的日益重視，污水的凈化處理顯得越來(lái)越重要，而與之配套的處理過(guò)程所需的檢測儀表是必不可少的。水質(zhì)分析儀作為污水處理行業(yè)中重要的儀表，除了選型和安裝正確以外，定期的維護和標定也十分重要，而且是使儀表能夠真正發(fā)揮作用的關(guān)鍵所在。