计算机分布式控制技术范例

计算机分布式控制技术范文1

关键词：机电；控制技术；生成效率

1 前言

机电运用是现代社会中体现企业科技水平的重要标志，现阶段的机电设备应用领域正在不断的扩宽，而机电市场竞争力中的关键是机电控制的技术。在前几年经济危机的影响下，国内经济出现低谷，直接导致国内企业产业结构的变化，而机电控制技术也从传统的生产模式中走了出来，逐渐转换为技术控制类型。现阶段的机电控制技术主要包括信息处理技术、自动控制技术和远程控制技术。

2 机电控制前沿技术

2.1 远程控制技术

远程控制技术多用于异地操作，通过操作人员成功拨号作，便可实现操作人员对异地计算机的控制，现有操作人员可获取异地的被控制计算机桌面，并在此基础上对被控制计算机进行修改和安装等技术性操作。在科学技术迅猛发展的今天，机电控制技术面临着巨大的机遇和挑战，通讯技术中负责传递信息的计算机网络技术是机电控制技术的操作平台，促进了机电控制技术的应用和发展，在计算机网络的基础上，，机电控制技术开始向计算机远程技术方面发展。

根据远程控制技术中不同的运用功能，可将机电控制技术分为人机交互型、保护型和完成型三类。其中人机交互模式是指操作人员与计算机共同操作计算机，监控计算机系统会全程控制操作过程，操作人员可通过监控设备对操控设备进行实时控制。保护型模式主要指对系统运行过程中所发生异常状况时的保护，监控计算机和机电设备间均保持良好的连接，监控计算机在正常情况下不参与系统操作，若出现异常情况则可立即进行相关处理。完成型是指机电设备完成系统任务后，自动将相关情况报告给监控计算机，此过程均由机电设备完成，技术管理人员均不能自主完成此模式。。

2.2 自动控制技术

不断发展和壮大的自动控制技术被广泛运用于社会的各个领域，因具有安全性高、性价比高、操作简单和编程简单的优点，故在机电控制系统中具有较高的运用率。自动控制技术可在恶劣的条件环境下进行工作，具有较好的抗干扰力。此外，安装自动控制技术可替换传统的线路安装工作，有效降低了系统内安全事故的发生率。机电设备在自动控制技术的控制下可执行系统命令，只需重新编程便可改变系统命令，无需修改其他硬件设备，具有较强的运用性。自动控制能力同时具有自我诊断能力，若操作人员操作有误，系统便显示错误信息做出提醒，避免发生安全事故。

2.3 信息处理技术

由于资金的局限性，绝大部分企业较少更换企业内的控制系统，常年累积的使用对系统具有一定的损耗性，也对信息处理能力具有一定的要求。硬件和软件是组成信息处理系统的两个子系统，其中软件系统由打印信息软件、信息接收软件和信息处理软件组成。硬件和软件系统具有较为明确的分工，可方面快捷的开发和维护信息处理系统。

2.4 数控机床技术

数控机床技术共经历长达40年的发展过程，具有较强的控制精度和功能方面，其技术结构为模式化线路结构。模式化的系统结构使操作系统具有兼容性、层次性和开放性的特点，可最大化的实现用户效益。现阶段的数控技术日趋向智能化方向发展，通过编程车间控制软件便可完成多项智能系统。此外，数控技术在软件上也具有一定的改进，该技术使一个机床同时具备几项操作功能，将物料搬运和机械控制有机的结合。

2.5

一台计算机对多台计算机控制单元进行控制的技术叫做分布式控制技术，分布式控制系统是其对应的系统。分布式控制系统是以测控技术为基础进行发展的，其性能随着测控技术的进步也在日趋提高，具有多元化发展的特点，主要通过计算机的管理、控制和操作作用来对生产过程进行控制，并在此基础上不断的更新和优化系统生产计划，宏观调度系统的生产过程。此外，分布式控制系统还可在系统出现异常情况时自动调出连锁保护功能，最大化的减少故障的影响，而手动操作是也提高系统可靠性的关键，较集中型操作系统而言具有较高的安全性和可靠性。

3 结语

在科学和信息技术快速发展的21世纪，机电控制技术的改革取得了较为卓越的成绩，各个企业对机电控制设备的应用也推动了该技术的蓬勃发展。机电控制系统在不断优化和改良的应用技术上具有较大的改善，不断的在生产和销售过程中被优化，具有显著升高的作业水平。分布式控制系统、远程控制技术、信息处理技术和自动控制技术在机电控制系统的运用区域均具有各自的发展优势，可有效满足社会各界不同的需求，是符合经济社会发展的主要力量。

[参考文献]

计算机分布式控制技术范文2

【关键词】分布式；计算机控制系统；舞台机械；研究；开发

前言

在全面推进社会主义精神文明建设步伐的过程中，文化建设的快速发展促使大众对舞台艺术的呈现效果提出了更高的要求。在此背景下，舞台建设与改造工程随之兴起，而为了进一步提高舞台控制水平，以赶超国外现有舞台控制技术，则就需要以分布式计算机控制技术与舞台机械控制相融合。只有不断设计技术的自主研发，才能够打破当前技术靠引进这一弱势的束缚，以降低技术成本投入，在确保满足舞台机械控制之需的同时，为进一步促进我国舞台技术的发展步伐奠定基础。

1、舞台机械分布式计算机控制系统所提出的基本要求

对于舞台表演而言，舞台作为艺术呈现的场所，相应机械设备的功能将直接影响到舞台艺术的最终呈现效果，因此，要想进一步提升舞台艺术的表现力与感染力，则就需要提高对舞台的重视程度。而在相应机械控制系统上，其不仅关系到表现效果，同时也涉及到了设备与人员的安全性问题，所以在实际进行这一控制系统研发的过程中，要以实现系统安全可靠性设计为出发点，确保设备在这一控制系统下实现安全可靠运行，避免失误动作的出现；同时，要求舞台升降、选装以及移动等功能的发挥能够定位精准，且相应噪音较低，不影响到表演的质量。此外，还需要保证在控制操作上能够灵活方便。

2、分布式舞台机械计算机控制系统的设计

2.1设计原则

在实际进行舞台可分布式控制系统设计的过程中，要求要确保系统的可靠性极高，能够具备较强的抗电磁干扰能力，针对重点机械设备，采用双机系统以确保在主机发生故障时，实现自动切离装换到另一台设备上；第二，要具备实时性，即要求能够在限定的时间内到达指定位置，能够针对发出的指令信息进行及时快速相应与处理，同时具备自动警报功能；第三，要具备良好的操作性。要求这一控制系统能够将控制信息进行直观的展示，且操作、维护维修等工作的开展简单方便，提高设备运行的质量与效益。

2.2抗干扰设计与软件选择

第一，在抗干扰设计上。需要以闭环控制系统的设计来规避外界干扰，确保能够实现对电磁干扰的抵御，在实际设计的过程中，采用交流稳压电源，实现PLC控制系统的搭建，且确保二者分开，以隔离变压器的设置来向PLC控制系统供电，比例为1：1；同时，要实现变压器的正确安装；在接地系统的设计上，要将PLC控制设备等进行共同接地处理，或是以串联以及分别接地的方式进行处理，在此过程中，要注重接地线与接地电阻的选择；在输出与输入部分实现抗干扰设计，要以防止反电势以及防漏电流等方式来落实；针对低信噪比的模拟量信号所产生的干扰问题，可采用数字滤波进行抗干扰处理。第二，软件设计。工控组态软件采用的是MCGS系统，能够满足分布式控制系统功能设计之需，且界面具备着良好的一致性，且使用方便、通用性极强。

2.3升降台控制系统的设计

基于舞台下，要求相应出演环境能够确保表演者的安全，而升降台的控制系统需要实现设计，以确保在某个控制系统发生故障时，不影响到其它系统的运行，而在设计原理上是一样的，以主升降台为例，SIMATIC S7-3000/400PLC的各个模块的配置，然后以STEP7软件进行软硬件组态控制系统的搭建，并以此来实现PLC控制程度的编制，同时实现对信号检测部分的设计。

3、分布式舞台机械计算机控制系统的实现

3.1组态软件MCGS

其主要功能为：能够借助Windows功能的充分利用，实现对数据信息的实时动态采集分析与处理，并以线程为单位进行分时并行处理；在数据处理上的功能较强，可实现对现场数据的统计处理并实现数据信息的实时提供。同时相应工具箱能够实现对常用硬件设备的支撑，且具备良好的自主开发功能，并能够是按系统数据报表的显示与打印。

3.2通信的实现与监控系统的实现

以组态模块化思想进行通信模块的设计，针对所涉及到的驱动软件，将其设计成标准模块程序，进而实现通信功能，在设置的过程中，需要添加设备驱动后来实现参数的设置，在此基础上进行设备调试。在监控系统的实现上，需要确保监控系统具备实时处理、分布式控制与管理以及可视化操作的基本功能，同时建立相应的安全机制，确保能够实现对数据的现场采集、处理，并能够实现自动报警。

3.3升降台控制系统的实现

针对升降台的设计，在实际搭建的过程中，首先需要针对相应剪叉结构的运动模型进行研究与计算，结合该模型的特征，基于PID控制器特点下，搭建出基于PID的Adaline网络控制算法，通过仿真运行后，证明这一控制方法下相应的控制精准度较高，且收敛速度较快，能够为确保升降台实现精准的定位以及均匀的运动奠定基础，进而提升了升降台控制系统的安全可靠性。

总结

综上，基于舞台机械控制下，借助分布式计算机控制技术的融入，能够为实现舞台机械控制系统功能的进一步优化奠定技术基础。在实际应用这一技术进行该控制系统设计的过程中，要在明确设计原则的基础上，针对抗干扰、软件选择以及升降台进行设计，然后借助组态软件MCGS来实现这一控制系统的搭建。通过仿真实验表明该控制系统能够为满足设计要求、为确保系统实现安全可靠运行提供保障，进而能够为进进一步推进我国舞台控制技术的发展注入动力。

参考文献

[1]周杨.分布式舞台机械控制系统的研究与设计[D].江苏科技大学，2010.

[2]宋振瑞.智能舞台控制系统软件设计与实现[D].江苏科技大学，2010.

计算机分布式控制技术范文3

【关键词】机电控制技术 应用 相关问题

1引言

机电控制技术在市场经济的发展中日益壮大，虽然经济的颓废对我国的科技水平产生一定的影响，但是机电控制技术的应用会扭转这种局面，会促进技术生产模式的转变，进一步改变传统的机电生产，以此来带动经济的发展。

2关机机电控制技术的问题分析

2.1信息处理技术在应用中的问题

信息处理技术在传统的控制系统中的应用尤其广泛，另外，在其它的控制系统中也会应用到，利用信息处理这项技术，大部分的设备还可以投入使用，而且效率很高。大部分的电厂存在着成本问题，它们的系统很难进行如期的更换，所以对信息处理系统的开发就显得尤为重要。一般情况，信息处理系统的硬件有内置处理器、计算机和扫描仪等，这些硬件没有很高的要求，可以促进信息处理技术的发展和应用；软件一般包括三个方面，处理信息的软件、专门打印的软件和专门接收信息的软件等，只有将硬件与软件同时使用才能更好地进行信息处理，才能使机电控制技术在应用的过程中更加顺利，使其发挥应有的功能。

2.2自动化信息技术在应用的过程中面临的问题

自动化控制技术有很多的优势之处，总体来说，它的性价比很高，编程十分简单，在控制的过程中十分便捷。第一，一般情况，自动化信息技术的性价比高是有一定的原因的，它的安装过程十分简单，系统装置十分小。第二，自动化控制技术可以不受外来任何的干扰，即使在恶劣的环境下也是一样收放自如，通过这项技术可以实现人工操作的目的，人工操作的安全性很高，可以避免很多容易发生的危险。第三，这项技术在操作人员发生失误时能够进行自动控制，它的自我诊断能力很强，系统在发生错误时会发出提示信息，所以这项技术在一定程度上能够防止事故的发生。第四，使用自动化控制技术可以使设备自行操作，如果控制系统的设备需要进行改进的时候，只要重新编程软件并且对应着需改进的位置就可以，这样就减少了改变这个硬件的过程，操作起来方便易行。

2.3远程控制技术应用中的问题

远程控制技术就是需要将被控制的计算机与自己的计算机相连接，不需要面对面的管理与控制，使用自己的计算机对另一个计算机进行配置与安装等工作，当前，计算机可以为机电控制技术提供一个良好的途径，不再单纯只是传播信息，还可以为机电控制技术提供远程服务。在科技飞速进步的今天，机电控制技术也不能是一成不变的，它也需要适应社会的发展来进行一定的创新，计算机网络在机电控制技术变革中起着关键性作用。面临这项艰巨的任务，机电控制技术与计算机远程技术的界限越来越模糊，二者逐步转化，这种远程控制技术分为三种形式，有保持型、完成型和人机交互型等。保持型比较适合在管理人员接触不到的地方应用，因为这种形式可以不用干涉被监控的机电系统，只要监控整个过程就可以；完成型就是能够在完成任务时自动的报告给异地的计算机，而且不需要异地计算机对其进行监控；人机交互型就是可以实现人与设备交换信息，操作系统与作系统可以任意连接，还可以控制监控系统；以上的远程控制形式都是比较常见的，而且都有一定的优势，所以相关的操作人员要根据实际情况来选择合适的远程控制方式，最终使系统达到最优效果。

2.4分布式控制技术在使用中的问题

分布式控制系统与测控技术息息相关，它能够控制多个计算机，还能够控制单元系统，这项系统随着测控技术的发展而进步，这项系统能够使测控技术水平向着更高的方向发展。分布式控制技术可以实现计算机对系统的操作。利用这项技术不仅能够控制运行过程还能够优化运行规划，有利于优化整个系统和提高工作效率。在系统出现问题时，还能够减少损失，保护系统，另外，还可以保证系统的有序运行。

2.5数控机床技术在应用中的问题

近些年来，科学技术水平不断进步与发展，数控机床技术有了很大的提高，尤其是在精度和功能方面，它的总线化和模式化都取得了相当大的进步。数控机床的系统具有开放性，这项设计能够使操作过程兼容并包，层次分明，所以能够取得最优效果。科学技术的发展促使着数控技术的智能化，给生产过程提供编程使生产的过程可以达到很多的要求，使机床将机械控制与物料生产有效的结合，从而完成很多的操作过程。

3结语

所以，综上所述，机电控制技术通过电子等领域的专业性强的知识来实现一种综合应用，现代的机电技术还要通过三个方面的应用技术来体现，它包括计算机之间的远程控制、计算机的自动化控制，这样无需人工操作就可以完成、计算机的信息处理的方面。目前的经济技术发展日新月异，科学技术不断向前推进，我们应该顺应时代的潮流，而机电技术能够带动整个社会的发展，为社会的发展提供技术保证，同时也促进了计算机网络的不断更新，相关机电技术的进步能够促使它的运行过程进行优化升级，结构上不断改进，使一些技术能够发挥自己应有的作用，与这些技术相关的产业会得到良好的经济效益，这也是机电技术的优点，它不但能够促进我国的经济建设，还可以为经济建设和国防添加动力。

参考文献：

[1]王怀楠.机电控制技术应用中相关问题的研究[J].中国科技纵横，2010，（01）.

[2]冯莉.机电控制技术应用中相关问题探究[J].科技创新与应用，2013.

计算机分布式控制技术范文4

在实际场景中，其机电一体化产品是非常多的，其种类也是比较复杂的，开发该产品的厂家比较大，为了促进其机电一体化产品的有效应用，我们要进行其机械接口环节、动力接口环节、环境接口环节等的优化，实现其标准化运作，如果不能实现这一系列的机电一体化运作环节的协调，是难以实现产品单元模块的深化发展。比如对于相关变频调速电机内部环节的优化，确保其动力驱动单位的稳定运行，通过对其相关环节的运作，实现其功能的一体化。在产品的设计过程中，我们要进行标准模块化单位的有效应用，促进其机电一体化技术的发展满足机械加工企业的发展需要，促进其内部结构的有效协调，满足企业的日常发展的需要。网络化的普及，也促进了各个设备技术环节的远程控制，通过对其监视技术的应用，实现了其远程控制系统的健全，这也是一种对于机电一体化环节的应用模式，这种技术模式的应用，深化了局域网技术系统，促进家用电器的网络化，满足了机械加工企业的相关工作行为的需要，促进其机械加工企业的内部运作质量效率的提升。

2其机电一体化环节中的集成化环节的应用实现了对各个技术的综合利用

通过各个产品结构的优化协调，促进其生产过程的各个环节的协调，实现其管理环节、加工环节、装配环节等的优化，促进了生产质量效率的提升，满足了机械加工工业的发展需要。促进其生产工序的高效率极其自动化的运行，促进其系统综合效益的提升。进行整体系统的有效划分，促进其内部各个环节的有效协调，实现其系统功能的有效协调。促进其各个功能部分的稳定运行。为了实现机电一体化技术的健全，我们也要进行软件、硬件设备的应用，实现对系统的各个性能的有效体现，促进其机电一体化工程的稳定运行，实现对相关能源的有效应用。

3机电一体化技术对于工业运作的必要性

为了促进机械加工企业的综合效益的实现，我们要进行机电一体化系统的深化应用，实现对微处理机环节的有效控制，实现其微机系统、显示装置、及其仪表技术的深化，促进其组装合并模式的健全，实现其工程的综合一体化的发展，促进系统的控制精度的提升，满足工程的质量发展的需要。智能化控制技术在一些工业行业中具有大型化、高速化和连续化的特点，传统的控制技术遇到了难以克服的困难，因此非常有必要采用智能控制技术。智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制和神经网络等，智能控制技术广泛应用于工业产品设计、生产、控制、设备与产品质量诊断等各个方面。

。通过对计算机系统的应用，实现对日常生产环节、操作环节、管理环节等的优化，促进其分布式控制系统的功能的不断延伸，实现对其生产环节的有效控制，提高该环节的综合效益，促进其下序环节的稳定运行。

3.2进行开放式控制系统的整体环节的优化也是很重要的，通过对其计算机技术应用下的新结构体系的健全，促进其机电一体化技术的稳定运行，促进其各个机械加工企业的相关环节的有效协调，实现其相关资源的有效共享，满足实际工作的需要。该开发控制系统通过对通信系统的各个控制设备的应用，实现其内部控制管理环节与经营决策环节的优化，促进其控制环节和测量环节的一体化运行，实现了机械加工企业的发展需要。

4结束语

计算机分布式控制技术范文5

[关键词]钢铁机械；数字化； 自动控制；机电一体化技术应用

中图分类号：TB486+.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）24-0059-01

1、机电一体化技术发展

机电一体化是机械、微电子、控制、计算机、信息处理等多学科的交叉融合，其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展，其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、网络化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。

1.1 数字化

微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展的数控机床和机器人；而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路，如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。

1.2 智能化

即要求机电产品有一定的智能，使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在CNC数控机床上增加人机对话功能，设置智能I/O接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊控制、神经网络、灰色理论、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。

1.3 模块化

由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。

1.4 网络化

由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。。

1.5 人性化

机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种艺术享受，如家用机器人的最高境界就是人机一体化。

2、机电一体化技术在钢铁企业中应用

在钢铁企业中，机电一体化系统是以微处理机为核心，把微机、工控机、数据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来，采用组装合并方式，为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件，增强系统控制精度、质量和可靠性。

2.1 智能化控制技术（IC）

由于钢铁工业具有大型化、高速化和连续化的特点，传统的控制技术遇到了难以克服的困难，因此非常有必要采用智能控制技术。智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制和神经网络等，智能控制技术广泛应用于钢铁企业的产品设计、生产、控制、设备与产品质量诊断等各个方面，如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、炼钢―――连铸―――轧钢综合调度系统、冷连轧等。

2.2 分布式控制系统（DCS）

分布式控制系统采用一台计算机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。分布式控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。随着测控技术的发展，分布式控制系统的功能越来越多。不仅可以实现生产过程控制，而且还可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产计划统计管理功能，成为一种测、控、管一体化的综合系统。DCS具有特点控制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。DCS是监视集中控制分散，故障影响面小，而且系统具有连锁保护功能，采用了系统故障人工手动控制操作措施，使系统可靠性高。分布式控制系统与集中型控制系统相比，其功能更强，具有更高的安全性。是当前大型机电一体化系统的主要潮流。

2.3 开放式控制系统（OCS）

开放控制系统（OpenControlSystem）是目前计算机技术发展所引出的新的结构体系概念。“开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持，按此标准设计的系统，可以实现不同厂家产品的兼容和互换，且资源共享。开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备、管理计算机互联，实现控制与经营、管理、决策的集成，通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联，实现测量与控制一体化。

2.4 计算机集成制造系统（CIMS）

钢铁企业的CIMS是将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体，用以实现从原料进厂，生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控制。目前钢铁企业已基本实现了过程自动化，但这种“自动化孤岛”式的单机自动化缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理，难以适应现代钢铁生产的要求。未来钢铁企业竞争的焦点是多品种、小批量生产，质优价廉，及时交货。为了提高生产率、节能降耗、减少人员及现有库存，加速资金周转，实现生产、经营、管理整体优化，关键就是加强管理，获取必须的经济效益，提高了企业的竞争力。美国、日本等一些大型钢铁企业在20世纪80年代已广泛实现CIMS化。

2.5 现场总线技术（FBT）

现场总线技术（FiedBusTechnology）是连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号传输技术（如4～20mA，DC直流传输）就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。通过现场总线连接可省去66%或更多的现场信号连接导线。现场总线的引入导致DCS的变革和新一代围绕开放自动化系统的现场总线化仪表，如智能变送器、智能执行器、现场总线化检测仪表、现场总线化PLC（ProgrammableLogicController）和现场就地控制站等的发展。

参考文献

[1]杨自厚.人工智能技术及其在钢铁工业中的应用[J].冶金自动化，1994（5）.

[2]唐立新.钢铁工业CIMS特点和体系结构的研究[J].冶金自动化，1996（4）.

[3]唐怀斌.工业控制的进展与趋势[J].自动化与仪器仪表，1996（4）.

计算机分布式控制技术范文6

关键词:人工湿地;污水处理;自动控制;可编程控制器PLC

中图分类号:TP301文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)19-5395-02

1 概述

人类急需解决的问题是当今水环境的保护问题。跟其他工业过程相比,污水控制手段和处理控制方法相对比较落后,大多数是集中于人工手动操作方式和简单的开关控制,操作和 运行稳定性比较差,处理出水指标波动较大,处理效率低。

人工湿地处理系统以一种人工建造和监督控制的、与沼泽地相类似的地面,通过自然生态系统中的物理、化学和生物三者协同作用以达到对污水的净化。人工湿地的工艺流程有多种,目前采用的主要有:推流式、阶梯进水式、回流式和综合式4种。人工湿地污水处理系统一般包括前处理和人工湿地两部分。前处理一般包括化粪池、格栅、沉砂池、沉淀池、厌氧池和兼性塘等。后处理以多级湿地流床处理为主。流程简图如图1。

根据人工湿地处理系统和处理流程的特点和控制的要求,结合实际情况给出计算机控制的解决方案。

1.1 人工湿地处理系统控制过程要求

保证出水水质稳定、合格是人工湿地处理系统的首要任务。可以达到国家规定的排污标准,同时还可以降低成本。

1)生产率:改进操作方式,提高湿地污水处理过程的能力;

2)可靠性:保证干扰事件情况下污水处理过程正常运行,降低过程故障发生率;

3)稳定性:当过程出现一些问题,可能对出水水质造成一定的影响,但通过控制技术可以避免这类事件。

4)操作费用:减少生物填料、化学药剂和能源消耗,降低生产成本。

1.2 人工湿地处理系统对自动控制系统的要求

人工湿地处理系统的管理方式和工艺过程与其它工业过程差别较大,而且操作和控制也没有达到规范化,因此要想使控制系统发挥理想的效果。主要的要求有如下几点:

1)要求计算机控制系统有良好的适应性;

2)要求计算机控制系统采用分布式结构,具有良好互通能力;

3)要求计算机控制系统有好看的人机界面和良好的后备能力;

4)要求计算机控制系统有良好的计算能力;

5)要求计算机控制系统对水质,水速等参数进行在线测量;

6)要求计算机控制系统具有全面的故障诊断和报警记录能力。

2 人工湿地处理过程计算机控制系统体系结构和功能

2.1 人工湿地处理过程计算机控制系统总体结构

根据人工湿地处理过程的工艺特点、控制要求,针对人工湿地处理系统野外范围大,处理情况复杂,控制点多等具体特点,计算机控制系统采用了PC-PLC分级分布式控制形式。在系统中采用操作站与主PLC相结合的控制结构,通过现场总线技术实现各点互联通讯处理,达到提高系统安全性、实现分布式控制思想的目的。系统总体结构体系分为三个层次:1)上层:控制室计算机监控系统;2)中间层:主PLC控制器作为控制单元;3)下层:分布在生物降解、格栅截留、生物接触处理场、生物填料,面流及潜流控制场、出水道的两个分控站的8个现场就地分控站。

2.2 人工湿地处理过程控制系统功能

2)多点数据采集和处理设备控制;3)人工湿地处理过程监控。如图2所示。

1)人工湿地处理过程控制

主要控制回路包括料液泵站控制和泵站负荷分配控制、生物填料自整定PID控制、填料优化设定控制。

2)多点数据采集和处理设备控制

数据采集主要实现各处理参数的实时检测,例如:污液浓度、液位、滤水量、生物填料量、生物填料加量、温度、PH值等处理参数的采集、报警等功能。处理设备控制主要实现逻辑控制和顺序控制,例如:主要电气设备启动、停止、联锁,设备状态报警等功能。

3)人工湿地处理过程监控

本监控系统具有良好的通用性和严格的工程性。。操作人员可以通过监控画面实现过程联锁控制、手动开关控制和单元连锁控制。②控制画面生动直观,过程选取非常简洁,而且实用性强;③报警显示配有声光显示,画面自动切换和打印存储功能,极大地方便了报警处理和故障诊断分析工作;④数据处理能力强,系统提供启动次数累计和电量累计功能。

2.3 人工湿地处理自动化控制

人工湿地处理系统是一个完整的生态系统。它有良好的内部循环处理功能,并具有较好的经济效益和生态效益。人工湿地系统的循环处理特点是,要求计算机控制系统必须能够兼顾处理流程和单元控制,单元控制是计算机控制系统的基础,是实现人工湿地处理系统优化控制的条件,因此人工湿地处理的各站单元控制点需根据湿地处理控制要求,实现系统工程控制的目的。

1)人工湿地处理系统污液流、水流泵站控制

人工湿地中的污液流、水流的控制状况以及运行效果直接影响污水处理效果。各部点泵站的控制要求:1)各部点泵站响应能力较快,才能保证人工湿地污液流、水流的顺畅;2)人工湿地污液流、水流水位、流速变化在一定范围内变化。各部点泵站按照检测的污液位差和水流差变化率、污液流速和水流速变化率,按最佳的菌类消化响应过程,引入模糊控制方法,采用PD控制结构控制泵的运行台数,提高各泵站对各水量变化的响应能力。控制器采用了五个模糊变量污液位差YC; 污液流速变化率YL; 水位差SC; 水位流速变化率SU;启动泵台数MC。这些模糊控制思想由PLC编程实现。PLC间隔20S检测各点参数,根据量化公式计算并转化为控制表位置,查询得到实际应该启动的泵站台数并执行控制。

2)生物填料自整定PID控制技术

生物填料可控处理是人工湿地处理系统控制的一个关键环节。它直接涉及到污液水处理效果和处理成本。生物填料投加量少会影响净水效果,因此,在系统设计处理中要分析浮选生物填料的处理过程,采用经济、高效的生物填料控制方法。

根据人工湿地处理的实际情况,考虑到影响指标的诸多因素:污液的浓度、PH值、水质、水流和搅拌、生物填料的种类、数量、填料方式等,采用污液的进水浊度、污液的PH值、污液入口流量、作为前馈变量,浮选污液出口浊度、PH值作为反馈变量,利用PID控制调节生物填料投加(有自动投加和手动投加两种)。如图3所示。

从受控系统看,这是一个水、电、机一体化的复杂系统。在实际系统运行过程中,由于测点的变化、水温随季节变化、生物填料变化等因素的影响会使控制过程相应发生变化。可采用基于性能指标的自整定PID技术自动确定PID控制器的控制参数,稳定较快跟踪污液的浓度、PH值、和流量的变化,随时加以调整可控。

3)人工湿地处理系统流床控制技术

人工湿地流床处理污水按其中的流动处理方式可分为两种类型:①自由水面人工湿地(简称FWS,或称地表径流型人工湿地);②潜流型人工湿地(简称SFS)。为达到最佳的处理效果可采用综合式处理方式。人工湿地流床是由许多人工建造的长满植物的碎石床,各天然物理类介质清污床并联和串联组成.是一个完整的生态处理系统。

解决过程控制中存在的技术问题,实时调节影响处理效果的PH值控量及添加剂投放量和投放配比,优化人工湿地流床处理过程分布式计算级控制系统的污水浊度、PH值、添加剂数量等回路设定值,使处理水质参数BOD、COD达到国家规定的排放标准。主要的计算机控制技术是:1)在各处理运行点按控制要求分布监控,采集跟踪污液水的浓度、PH值、温度和流量的变化;2)用PID控制技术自动确定PID控制器的控制参数,添加剂的投放(有自动投放和手动投放两种);3)监控人工湿地流床和各天然物理类介质清污床的滤水状况、天然植物的生长状况,及时预报和做故障诊断分析工作并报警显示处理。

3 结束语

人工湿地处理系统是一种正处于研究、应用和发展的污水处理实用技术,在我国具有非常广泛的应用前景。尽管目前在人工湿地研究和应用中仍然存在一些不足之处,但将计算机控制技术引入其中,处理效果是非常明显的。特别是计算机控制技术提供了非常有用的量化处理方式,解决了人工湿地处理系统中污水处理过程控制中存在的监控、采集、非线性、耦合、跟踪控制等关键技术问题,实现了人工湿地处理系统的新的应用和发展。

参考文献:

[1] 毛慧欧,柴天佑,乔金华. 城市污水处理计算机控制系统的应用研究[J].环境污染治理技术与设备,2001,2(5):32-36.

[2] 乔金华.城市污水处理计算机控制系统的应用研究[J].环境污染治理技术与设备,2001,2(5):32-36.

[3] 郭照新,李潮,张学东.PLC在一体化反应器污水处理系统中的应用[J].微计算机信息,2006,3(1):29-33.