Reoveepuhastusprotsessi automatiseerimine. Standardlahenduste väljatöötamine reovee bioloogiliste puhastusprotsesside automatiseerimiseks koos lämmastiku ja fosfori ühise eemaldamisega. puudub automatiseeritud protsesside juhtimis- ja juhtimissüsteem

Sissejuhatus

1. Süsteemide struktuur automaatjuhtimine

2. Järelevalvekontroll

3. Töö kontroll raviasutused

Bibliograafiline loetelu

Sissejuhatus

Bioloogilise reoveepuhastuse automatiseerimine - tehniliste vahendite, majanduslike ja matemaatiliste meetodite, juhtimis- ja juhtimissüsteemide kasutamine, vabastades inimese osaliselt või täielikult liivapüüdurites, primaarsetes ja sekundaarsetes settimismahutites, aerotankides, oxspenkides ja muudes ehitistes toimuvates protsessides. bioloogilises puhastusjaamas Heitvesi.

Reovee ärajuhtimise süsteemide ja rajatiste automatiseerimise peamised eesmärgid on vee ärajuhtimise ja reoveepuhastuse kvaliteedi parandamine (reovee katkematu väljajuhtimine ja pumpamine, reoveepuhastuse kvaliteet jne); tegevuskulude vähendamine; töötingimuste parandamine.

Bioloogilise reoveepuhastuse süsteemide ja rajatiste põhiülesanne on tõsta rajatiste töökindlust, jälgides seadmete seisukorda ning kontrollides automaatselt info usaldusväärsust ja rajatiste töö stabiilsust. Kõik see aitab kaasa tehnoloogiliste protsesside parameetrite ja reoveepuhastuse kvaliteedi näitajate automaatsele stabiliseerumisele, kiirele reageerimisele häirivatele mõjudele (juhitava reovee hulga muutused, puhastatud reovee kvaliteedi muutused). Operatiivtuvastus aitab kaasa tehnoloogiliste seadmete töös esinevate õnnetuste ja rikete lokaliseerimisele ja kõrvaldamisele. Andmete säilitamise ja operatiivse töötlemise ning nende kõige informatiivsemal kujul esitamise tagamine kõigil juhtimistasanditel; andmeanalüüs ning kontrolltoimingute ja soovituste väljatöötamine tootmispersonalile koordineerib tehnoloogiliste protsesside juhtimist ning dokumentide koostamise ja töötlemise automatiseerimine võimaldab töövoogu kiirendada. Automatiseerimise lõppeesmärk on tõsta juhtimistegevuse efektiivsust.

1 Automaatjuhtimissüsteemide ehitus

Igas süsteemis on järgmised struktuurid: funktsionaalne, organisatsiooniline, informatiivne, tarkvaraline, tehniline.

Süsteemi loomise aluseks on funktsionaalne struktuur, ülejäänud struktuurid aga määrab funktsionaalne struktuur ise.

Funktsionaalsete omaduste järgi on iga juhtimissüsteem jagatud kolmeks alamsüsteemiks:

tehnoloogiliste protsesside operatiivjuhtimine ja juhtimine;

tehnoloogiliste protsesside operatiivne planeerimine;

· tehniliste ja majanduslike näitajate arvutamine, kuivendussüsteemi töö analüüs ja planeerimine.

Lisaks saab alamsüsteeme jagada hierarhilisteks tasanditeks vastavalt efektiivsuse kriteeriumile (funktsioonide kestus). Sama tüüpi ja sama taseme funktsioonide rühmad ühendatakse plokkideks.

Puhastusasutuste automatiseeritud juhtimissüsteemi funktsionaalne struktuur on näidatud joonisel 1.

Joon.1 Reoveepuhastite töö automatiseeritud juhtimissüsteemi funktsionaalne struktuur

2 Järelevalvekontroll

Peamised tehnoloogilised protsessid, mida dispetšer juhib ja juhib bioloogilistes reoveepuhastites:

· liiva mahalaadimine liivapüüdjatest ja toorsete sette esmastest settepaakidest;

· aerotankidesse siseneva vee pH väärtuse stabiliseerimine optimaalsel tasemel;

Mürgise reovee juhtimine avariipaaki ja selle järgnev järkjärguline tarnimine aerotankidesse;

Osa veevoolust reservuaari väljalaskmine või vee pumpamine sellest;

reovee jaotamine paralleelselt töötavate aerotankide vahel;

· heitvee jaotus piki aeratsioonipaagi pikkust töömahu dünaamiliseks ümberjaotamiseks oksüdeerija ja regeneraatori vahel, et koguda muda ja parandada puhastatud vee keskmist ööpäevast kvaliteeti;

õhuvarustus, et säilitada lahustunud hapniku optimaalne kontsentratsioon kogu aerotanki mahus;

tagastatava aktiivmuda tarnimine, et säilitada muda konstantne koormus orgaanilise aine osas;

setete mahalaadimine sekundaarsetest settimismahutitest;

· aerotankidest liigse aktiivmuda eemaldamine selle optimaalse vanuse säilitamiseks;

· pumpade ja puhurite sisse- ja väljalülitamine, et minimeerida energiakulu vee, muda, muda ja õhu pumpamisel.

Lisaks edastatakse juhitavatelt objektidelt juhtimiskeskustesse järgmised signaalid: seadmete hädaseiskamine; tehnoloogilise protsessi rikkumine; piirata reovee taset mahutites; piirav kontsentratsioon plahvatusohtlikud gaasid sisse tööstusruumid; kloori piirav kontsentratsioon kloorimisruumi ruumides.

Võimaluse korral peaksid juhtimisruumid asuma tehnoloogiliste rajatiste (pumbajaamad, puhurijaamad, laborid jne) läheduses, kuna juhtimistoimingud väljastatakse erinevatele elektroonilistele ja pneumaatilistele kontrolleritele või otse täiturmehhanismidele. Juhtruumidesse antakse abiruumid (puhkeruumid, vannituba, panipaik ja remonditöökoda).

3 Raviasutuste töö kontroll

Tehnoloogilise kontrolli ja protsessijuhtimise andmete põhjal prognoositakse reovee sissevoolu graafiku, selle kvaliteedi ja energiatarbimise ajakava minimeerimiseks veepuhastuse kogumaksumust. Nende protsesside juhtimine ja juhtimine toimub kas dispetšeri nõuniku või automaatjuhtimise režiimis töötava arvutikompleksi abil.

Protsessi kvaliteedikontrolli ja selle optimeeritud juhtimist saab tagada selliste parameetrite mõõtmisega nagu reovee toksilisuse määr aktiivmuda mikroorganismide suhtes, biooksüdatsiooni intensiivsus, sissetuleva ja puhastatud vee BHT, muda aktiivsus ja muud, mida ei saa. määrata otsese mõõtmise teel. Neid parameetreid saab määrata arvutustega, mis põhinevad hapnikutarbimise määra mõõtmisel spetsiaalse laadimisrežiimiga väikesemahulistes protsessipaakides. Hapniku tarbimise kiiruse määrab lahustunud hapniku kontsentratsiooni vähenemise aeg maksimaalselt minimaalselt seatud väärtustele, kui aeratsioon on välja lülitatud, või lahustunud hapniku kontsentratsiooni vähenemine teatud aja jooksul samal ajal. tingimused. Mõõtmine toimub tsüklilises paigaldises, mis koosneb protsessiplokist ja mikroprotsessori kontrollerist, mis juhib arvestiüksusi ja arvutab hapnikutarbimise määra. Ühe mõõtmistsükli aeg on olenevalt kiirusest 10-20 minutit. Tehnoloogilise sõlme saab paigaldada aerotanki või aeroobse stabilisaatori hooldussillale. Disain võimaldab arvestil töötada väljas talveaeg. Hapniku tarbimise kiirust saab alalisvoolu suuremahulistes reaktorites pidevalt määrata. aktiivmuda, heitvee ja õhuga varustamine. Süsteem on varustatud lamedate joa-dosaatoritega, mille maht on 0,5-2 ja 1 tund. Disaini lihtsus ja suur veekulu tagavad kõrge mõõtmiskindluse tööstuslikes tingimustes. Arvestiid saab kasutada orgaanilise koormuse pidevaks jälgimiseks. Suurema täpsuse ja tundlikkuse hapnikutarbimise kiiruse mõõtmisel tagavad suletud reaktoritega varustatud manomeetrilised mõõtesüsteemid, mille rõhku hoitakse hapniku lisamisega. Hapniku allikaks on reeglina impulsiga juhitav elektrolüsaator või pidev süsteem rõhu stabiliseerimine. Tarnitud hapniku kogus on selle tarbimise kiiruse mõõt. Seda tüüpi arvestid on mõeldud laboriuuringuteks ja BHT mõõtmissüsteemideks.

Õhuvarustuse ACS-i põhieesmärk on hoida kindlaksmääratud lahustunud hapniku kontsentratsioone kogu aerotanki mahus.Selliste süsteemide stabiilse töö saab tagada, kui signaali abil juhitakse mitte ainult hapnikumõõturit, vaid ka hapnikumõõturit. reovee voolukiirus või hapnikutarbimise kiirus aerotanki südamikus.

Aeratsioonisüsteemide reguleerimine võimaldab stabiliseerida puhastamise tehnoloogilist režiimi ja vähendada keskmisi aastaseid energiakulusid 10-20%. Aeratsiooni energiakulu osakaal on 30-50% bioloogilise puhastuse maksumusest ning energia erikulu õhustamiseks varieerub vahemikus 0,008 kuni 2,3 kWh/m.

Tüüpilised muda eraldumise kontrollsüsteemid säilitavad muda ja vee eraldamise etteantud taseme. Liidese taseme fotosensor on paigaldatud karteri küljele seisvasse tsooni. Selliste süsteemide reguleerimise kvaliteeti saab parandada ultraheliliidese taseme indikaatori abil. Kõrgema puhastatud vee kvaliteeti saab saavutada, kui reguleerimiseks kasutatakse muda-vee liidese jälgimistaseme mõõturit.

Mudarežiimi stabiliseerimiseks mitte ainult settepaakides, vaid ka kogu aeratsioonipaagi süsteemis - muda tagasipumbajaamas - sekundaarses settepaagis on vaja säilitada etteantud retsirkulatsioonikoefitsient, see tähendab, et väljajuhitava muda voolukiirus on võrdeline sissetuleva reovee voolukiirusega. Seisva muda taset mõõdetakse, et kaudselt kontrollida mudaindeksi muutust või mudavoolu reguleerimissüsteemi talitlushäireid.

Liigsete muda ärajuhtimise reguleerimisel on vaja arvutada päeva jooksul kogunenud muda kogus, et eemaldada süsteemist ainult kogunenud muda ja stabiliseerida muda vanust. See tagab muda kõrge kvaliteedi ja optimaalse biooksüdatsiooni kiiruse. Aktiivmuda kontsentratsioonimõõturite puudumise tõttu saab seda probleemi lahendada hapnikutarbimise normimõõturite abil, sest muda kasvukiirus ja hapnikutarbimise kiirus on omavahel seotud. Süsteemi arvutusplokk integreerib hapnikutarbimise ja eemaldatud muda koguse ning korrigeerib kord päevas määratud liigmuda voolukiirust. Süsteemi saab kasutada nii pidevaks kui ka perioodiliseks üleliigse muda ärajuhtimiseks.

Rohkem kui kõrged nõuded hapnikurežiimi säilitamise kvaliteedile, kuna lahustunud hapniku kõrge kontsentratsiooni korral on oht muda mürgistuse tekkeks ja puhastuskiiruse järsk langus madalatel kontsentratsioonidel. Hapnikupaakide töötamise ajal on vaja kontrollida nii hapniku juurdevoolu kui ka heitgaaside väljajuhtimist. Hapnikuvarustust kontrollitakse kas gaasifaasi rõhu või lahustunud hapniku kontsentratsiooni järgi südamikus. Heitgaaside väljajuhtimist reguleeritakse kas proportsionaalselt heitvee vooluhulgaga või vastavalt hapniku kontsentratsioonile töödeldavas gaasis.

Bibliograafiline loetelu

1. Voronov Yu.V., Jakovlev S.V. Vee ärajuhtimine ja reoveepuhastus / õpik ülikoolidele: - M .: Ehitusülikoolide liidu kirjastus, 2006 - 704s.

Sissejuhatus

Teoreetiline osa

1.1 Reoveepuhastuse toimimise alused

2 Kaasaegsete reoveepuhastusmeetodite analüüs

3 Reoveepuhastusprotsesside automatiseerimise võimaluse analüüs

4 Olemasoleva riistvara (PLC loogikaga programmeeritavad kontrollerid) ja tarkvaratööriistade analüüs

5 Järeldused esimese peatüki kohta

2. Vooluahel

2.1 Veetaseme plokkskeemi väljatöötamine paagi täitmiseks

2.2 Funktsionaaldiagrammi väljatöötamine

3 Reguleeriva asutuse arvutus

4 Kontrolleri seadistuste määramine. ACS süntees

5 Sisseehitatud ADC parameetrite arvutamine

2.6 Järeldus teise peatüki kohta

3. Tarkvara osa

3.1 Algoritmi väljatöötamine ACS süsteemi toimimiseks CoDeSys keskkonnas

3.2 Programmi arendamine CoDeSys keskkonnas

3 Mõõtmisteabe visuaalse kuvamise liidese väljatöötamine

4 Järeldused kolmanda peatüki kohta

4. Organisatsiooniline ja majanduslik osa

4.1 Protsessi juhtimissüsteemide majanduslik efektiivsus

2 Juhtsüsteemi põhikulude arvutamine

3 Tootmisprotsesside korraldamine

4.4 Järeldused neljanda jaotise kohta

5. Eluohutus ja turvalisus keskkond

5.1 Eluohutus

2 Keskkonnakaitse

3 Järeldused viienda peatüki kohta

Järeldus

Bibliograafia

Sissejuhatus

Kogu aeg realiseeriti inimasustus ja tööstusrajatiste paigutamine joogi-, hügieeni-, põllumajandus- ja tööstusotstarbel kasutatavate mageveekogude vahetusse lähedusse. Inimkasutuse käigus muutis see oma looduslikke omadusi ja muutus mõnel juhul sanitaartehniliselt ohtlikuks. Seejärel tekkis linnade ja tööstusrajatiste inseneriseadmete arendamisel vaja korraldada organiseeritud meetodid saastunud reovee voolude suunamiseks spetsiaalsete hüdrokonstruktsioonide kaudu.

Praegu kasvab magevee kui loodusliku tooraine tähtsus pidevalt. Igapäevaelus ja tööstuses kasutamisel on vesi saastunud mineraalse ja orgaanilise päritoluga ainetega. Seda vett nimetatakse reoveeks.

Olenevalt reovee päritolust võib see sisaldada mürgiseid aineid ja erinevate nakkushaiguste patogeene. Linnade ja tööstusettevõtete veemajandussüsteemid on varustatud kaasaegsete gravitatsiooni- ja survetorustike kompleksidega ning muude spetsiaalsete rajatistega, mis teostavad vee ja sademete ümbersuunamist, puhastamist, neutraliseerimist ja kasutamist. Selliseid komplekse nimetatakse drenaažisüsteemiks. Drenaažisüsteemid tagavad ka vihma- ja sulavee ärajuhtimise ja puhastamise. Kuivendussüsteemide rajamise määras vajadus tagada linnade ja alevite elanikele normaalsed elutingimused ning säilitada looduskeskkonna hea seisund.

Tööstuse areng ja linnade kasv Euroopas 19. sajandil. Need viisid drenaažikanalite ehitamiseni. Asulareovee arengule andis tugeva tõuke kooleraepideemia Inglismaal 1818. aastal. Järgnevatel aastatel võeti selles riigis parlamendi jõupingutustega meetmeid avatud kanalite asendamiseks maa-alustega ja kinnitati veekogudesse juhitava reovee kvaliteedistandardid ning korraldati olmereovee bioloogiline puhastamine niisutusväljadel.

1898. aastal võeti Moskvas kasutusele esimene drenaažisüsteem, mis hõlmas gravitatsiooni- ja survedrenaaživõrke, pumbajaama ja Lublini niisutusväljasid. Temast sai Euroopa suurima reovee- ja reoveepuhastussüsteemi esivanem.

Eriti oluline on areng kaasaegne süsteem olme- ja tööstusreovee kõrvaldamine, tagades keskkonna kõrgetasemelise kaitse reostuse eest. Kõige olulisemad tulemused saadi uute väljatöötamisel tehnoloogilised lahendused vee tõhusa kasutamise küsimustes reoveesüsteemides ja tööstusliku reovee puhastamises.

Nende probleemide eduka lahendamise eelduseks kuivendussüsteemide rajamisel on kõrge kvalifikatsiooniga spetsialistide poolt läbi viidud arendused, kasutades teaduse ja tehnika uusimaid saavutusi drenaaživõrkude ja puhastusrajatiste ehituse ja rekonstrueerimise valdkonnas.

1. Teoreetiline osa

1 Reoveepuhastuse toimimise alused

Reovesi - tööstusettevõtete territooriumidelt ja asustusaladelt kanalisatsiooni kaudu või raskusjõu toimel veekogudesse juhitav vesi ja sademed, mille omadused on inimtegevuse tagajärjel halvenenud.

Reovee võib päritoluallika järgi klassifitseerida:

) Tööstuslik (tööstuslik) reovesi (tekib tehnoloogilistes protsessides tootmise või kaevandamise käigus) juhitakse läbi tööstusliku või kombineeritud kanalisatsiooni.

) Kodumajapidamiste (olme-fekaalne) reovesi (moodustub eluruumides, samuti tööruumides, näiteks duširuumides, tualettruumides) juhitakse majapidamis- või kombineeritud kanalisatsioonisüsteemi kaudu.

) Pinnapealne reovesi (jaguneb vihmaks ja sulaks, st tekib lume, jää, rahe sulamisel) juhitakse reeglina läbi sademekanalisatsiooni. Seda võib nimetada ka "tormi äravooluks".

Erinevalt atmosfääri- ja olmereoveest ei ole tööstuslikul reoveel püsiv koostis ja seda saab jagada vastavalt:

) Saasteainete koostis.

) Saasteainete kontsentratsioonid.

) Saasteainete omadused.

) happesus.

) Toksiline mõju ja saasteainete mõju veekogudele.

Reoveepuhastuse põhieesmärk on veevarustus. Veevärk (asusala või tööstusettevõtte) peab tagama vee vastuvõtmise looduslikest allikatest, selle puhastamise, kui see on tingitud tarbijate nõudmistest, ja tarbimiskohtade varustamise.

Veevarustusskeem: 1 - veevarustusallikas, 2 - veevõtuseade, 3 - 1. lifti pumbajaam, 4 - puhastusseadmed, 5 - puhta vee reservuaar, 6 - 2. lifti pumbajaam, 7 - torud, 8 - veetorn, 9 - veejaotusvõrk.

Nende ülesannete täitmiseks on veevarustussüsteemis tavaliselt järgmised struktuurid:

) Veevõtukohad, mille abil saadakse vett looduslikest allikatest.

) Veetõstekonstruktsioonid, st pumbajaamad, mis varustab veega selle puhastamise, ladustamise või tarbimise kohti.

) Veepuhastusseadmed.

) Kanalid ja veevarustusvõrgud, mis on ette nähtud vee transportimiseks ja tarnimiseks selle tarbimiskohtadesse.

) Tornid ja mahutid, mis täidavad veevarustussüsteemi reguleerimis- ja varupaakide rolli.

1.2 Kaasaegsete reoveepuhastusmeetodite analüüs

Kaasaegsed reoveepuhastusmeetodid võib jagada mehaanilisteks, füüsikalis-keemilisteks ja biokeemilisteks. Reoveepuhastusprotsessis moodustub muda, mis neutraliseeritakse, desinfitseeritakse, kuivatatakse, kuivatatakse ja seejärel on võimalik sette kõrvaldamine. Kui reovee reservuaari juhtimise tingimuste kohaselt on vaja kõrgemat puhastusastet, siis pärast reovee täieliku bioloogilise puhastamise rajatisi korraldatakse süvapuhastusrajatised.

Mehaanilised reoveepuhastid on kavandatud nii, et need säilitavad lahustumata lisandid. Nende hulka kuuluvad erineva disainiga restid, sõelad, liivapüüdurid, setituspaagid ja filtrid. Võred ja sõelad on ette nähtud suure orgaanilise ja mineraalse päritoluga reostuse tõkestamiseks.

Liivapüüdjaid kasutatakse mineraalse koostise lisandite, peamiselt liiva eraldamiseks. Settepaagid püüavad kinni settivad ja ujuvad reovee saasteained.

Spetsiifilisi saasteaineid sisaldava tööstusliku reovee puhastamiseks kasutatakse konstruktsioone, mida nimetatakse rasvapüüduriteks, õlipüüduriteks, õli- ja tõrvapüüduriteks jne.

Mehaanilised reoveepuhastid on eeletapp enne bioloogilist puhastust. Asulareovee mehaanilisel puhastamisel on võimalik säilitada kuni 60% lahustumata saasteainetest.

Asulareovee puhastamise füüsikalisi ja keemilisi meetodeid, võttes arvesse tehnilisi ja majanduslikke näitajaid, kasutatakse väga harva. Neid meetodeid kasutatakse peamiselt tööstusliku reovee puhastamiseks.

Tööstusliku reovee füüsikalise ja keemilise puhastuse meetodid hõlmavad järgmist: reaktiivpuhastus, sorptsioon, ekstraheerimine, aurustamine, degaseerimine, ioonivahetus, osoonimine, elektroflotatsioon, kloorimine, elektrodialüüs jne.

Bioloogilised reoveepuhastusmeetodid põhinevad mikroorganismide toiduallikaks olevate lahustunud orgaanilisi ühendeid mineraliseerivate mikroorganismide elutegevusel. Bioloogilise puhastusrajatised võib tinglikult jagada kahte tüüpi.

Joonis 3 - Reovee puhastamise skeem biofiltritel

Reovee puhastamise skeem biofiltritel: 1 - rest; 2 - liivapüüdur; 3 - torujuhe liiva eemaldamiseks; 4 - esmane süvend; 5 - muda väljund; 6 - biofilter; 7 - jet sprinkler; 8 - kloorimispunkt; 9 - sekundaarne süvend; 10 - vabastamine.

Reovee mehaanilist puhastamist saab läbi viia kahel viisil:

) Esimene meetod seisneb vee filtreerimises läbi restide ja sõelade, mille tulemusena eraldatakse tahked osakesed.

) Teine meetod on vee settimine spetsiaalsetesse settepaakidesse, mille tulemusena settivad mineraalosakesed põhja.

Joonis 4 - Mehhaanilise reoveepuhastusega puhasti tehnoloogiline skeem

Tehnoloogiline skeem: 1 - reovesi; 2 - restid; 3 - liivapüüdurid; 4 - settepaagid; 5 - segistid; 6 - kontaktreservuaar; 7 - vabastamine; 8 - purustid; 9 - liivaplatvormid; 10 - käärimisseadmed; 11 - kloorimine; 12 - mudapadjad; 13 - prügi; 14 - paberimass; 15 - liivane tselluloos; 16 - toores sete; 17 - kääritatud muda; 18 - äravooluvesi; 19 - kloorivesi.

Kanalisatsioonivõrgu reovesi siseneb esmalt restidesse või sõeladesse, kus need filtreeritakse, ja suured komponendid - kaltsud, köögijäätmed, paber jne. - hoitakse alles. Restide ja võrkude abil kinni peetavad suured komponendid võetakse desinfitseerimiseks välja. Pingeline reovesi satub liivapüünistesse, kuhu jäävad kinni peamiselt mineraalse päritoluga lisandid (liiv, räbu, kivisüsi, tuhk jne).

1.3 Automatiseerimise võimalikkuse analüüs, reoveepuhastusprotsessid

Kanalisatsioonisüsteemide ja -rajatiste automatiseerimise põhieesmärgid on vee ärajuhtimise ja reovee puhastamise kvaliteedi (reovee katkematu väljajuhtimine ja pumpamine, reoveepuhastuse kvaliteet jms) parandamine, tegevuskulude vähendamine, töötingimuste parandamine.

Veekäitlussüsteemide ja -konstruktsioonide põhiülesanne on konstruktsioonide töökindluse tõstmine, jälgides seadmete seisukorda ning kontrollides automaatselt info usaldusväärsust ja tarindite stabiilsust. Kõik see aitab kaasa tehnoloogiliste protsesside parameetrite ja reoveepuhastuse kvaliteedi näitajate automaatsele stabiliseerumisele, kiirele reageerimisele häirivatele mõjudele (juhitava reovee hulga muutused, puhastatud reovee kvaliteedi muutused). Automatiseerimise lõppeesmärk on tõsta juhtimistegevuse efektiivsust. Reoveepuhasti juhtimissüsteemil on järgmised struktuurid: funktsionaalne; organisatsiooniline; informatiivne; tarkvara; tehniline.

Süsteemi loomise aluseks on funktsionaalne struktuur, ülejäänud struktuurid aga määrab funktsionaalne struktuur ise. Funktsionaalsete omaduste järgi on iga juhtimissüsteem jagatud kolmeks alamsüsteemiks:

tehnoloogiliste protsesside operatiivjuhtimine ja juhtimine;

tehnoloogiliste protsesside operatiivne planeerimine;

tehniliste ja majanduslike näitajate arvutamine, kuivendussüsteemi töö analüüs ja planeerimine.

Lisaks saab alamsüsteeme jagada hierarhilisteks tasanditeks vastavalt efektiivsuse kriteeriumile (funktsioonide kestus). Sama tüüpi ja sama taseme funktsioonide rühmad ühendatakse plokkideks.

Joonis 5 - Reoveepuhastite automatiseeritud juhtimissüsteemi funktsionaalne struktuur

Andmeedastuse, juhtimisruumidega suhtlemise ja reovee ärajuhtimise ning reoveepuhastusprotsesside juhtimise tõhustamiseks võib soovitada mitte alati töökindel telefonisidesüsteem välja vahetada fiiberoptilise vastu. Samal ajal toimub suurem osa protsessidest drenaaživõrkude, pumplate ja reoveepuhastite automaatjuhtimissüsteemides arvutis. See kehtib ka raamatupidamise, analüüsi, pikaajalise planeerimise ja töö arvestuse ning teostuse kohta vajalikud dokumendid kõigi veekäitlussüsteemide ja -rajatiste toimimise aruandluse eest.

Kanalisatsioonisüsteemide häireteta töö tagamiseks on raamatupidamisele ja aruandluse analüüsile tuginedes võimalik läbi viia pikaajaline planeerimine, mis kokkuvõttes tõstab kogu kompleksi töökindlust.

1.4 Olemasoleva riistvara (PLC programmeeritavad loogikakontrollerid) ja tarkvara analüüs

Programmeeritavad loogikakontrollerid (PLC) on olnud tehase automatiseerimise ja protsesside juhtimissüsteemide lahutamatu osa aastakümneid. Rakenduste valik, milles PLC-sid kasutatakse, on väga lai. See võib olla nagu lihtsad süsteemid valgustuse juhtimissüsteemid ja keemiatehaste keskkonnaseisundi jälgimise süsteemid. PLC keskseadmeks on kontroller, millele lisatakse komponendid vajaliku funktsionaalsuse tagamiseks ja mis on programmeeritud täitma teatud kindlat ülesannet.

Kontrollereid toodavad nii tuntud elektroonikatootjad nagu "Siemens", "Fujitsu" või "Motorola" kui ka juhtelektroonika tootmisele spetsialiseerunud ettevõtted nagu "Texas Instruments Inc." Loomulikult erinevad kõik kontrollerid mitte ainult funktsionaalsuse, vaid ka hinna ja kvaliteedi kombinatsiooni poolest. Kuna hetkel on Euroopas enimlevinud Siemensi mikrokontrollerid, neid leidub nii tootmisruumides kui ka laboriboksidel, siis valime Saksa tootja kasuks.

Joonis 6 – loogikamoodul "LOGO"

Reguleerimisala: tehnoloogiliste seadmete (pumbad, ventilaatorid, kompressorid, pressid), kütte- ja ventilatsioonisüsteemide, konveiersüsteemide, liikluskorraldussüsteemide, lülitusseadmete juhtimine jne.

Programmeerimiskontrollereid "Siemens" - mooduleid "LOGO! Basic" saab teostada klaviatuurilt koos sisseehitatud ekraanil kuvatava teabega.

Tabel 1 Tehnilised andmed

Toitepinge/sisendpinge: nimiväärtus ~115 … 240 V AC sagedus ~47 … 63 Hz Energiatarve toitepingel ~3,6 … 6,0 W / ~230 V alla 5V 12VISisendvool: madal tase, mitte üle kõrge, mitte vähem kui ~0,03mA ~0,08mA/=0,12mADiskreetsed väljundid: Väljundite arv 4Galvaaniline isolatsioon Jah Diskreetse sisendi ühendamine koormusenaVõimalik Analoogsisendid: Sisendite arv 4 (I1 ja I2, I7 ja I8)Mõõtevahemik = 0 … 10 sisenditMaximumpinge =28,8V KaitseümbrisIP 20Kaal190g

"Siemensi" kontrolleri programmeerimisprotsess taandub vajalike funktsioonide programmeerimisele ja seadistuste seadistamisele (sisse/välja viivitused, loenduri väärtused jne). Kõigi nende toimingute tegemiseks kasutatakse sisseehitatud menüüde süsteemi. Valmis programmi saab ümber kirjutada mooduli "LOGO!" liidesesse suletud mälumoodulisse.

Mikrokontroller "LOGO!", Saksa firma "Siemens", sobib kõikidele tehnilistele parameetritele.

Mõelge kodumaistele mikrokontrolleritele. Praegu pole Venemaal nii palju ettevõtteid, mis tegelevad mikrokontrolleriseadmete tootmisega. Hetkel on edukaks juhtimise automatiseerimise süsteemide tootmisele spetsialiseerunud ettevõte OWEN, mille käsutuses on tootmisüksused Tula piirkonnas. Alates 1992. aastast on see ettevõte spetsialiseerunud mikrokontrollerite ja anduriseadmete tootmisele.

"OWEN" mikrokontrollerite liider on PLC loogikakontrollerite seeria.

Joonis 7 - Välimus PLC-150

PLC-150 saab kasutada erinevates valdkondades - alates väikeste ja keskmise suurusega objektide juhtimissüsteemide loomisest kuni dispetšersüsteemide ehitamiseni. Näide Hoone veevarustussüsteemi automatiseerimine OWEN PLC 150 kontrolleri ja OWEN MVU 8 väljundmooduli abil.

Joonis 8 - Hoone veevarustuse skeem PLC 150 abil

Mõelge PLC-150 peamistele tehnilistele parameetritele. Üldine teave on toodud tabelis.

Tabel 2 Üldteave

Disain Ühtne korpus DIN-liistule paigaldamiseks (laius 35 mm), pikkus 105 mm (6U), klemmide vahe 7,5 mm Korpuse kaitseaste IP20Toitepinge: PLC150&22090…264 V AC (nimipinge 220 V) sagedusega 47…63 Hz Esipaneeli indikaator1 indikaator toiteallikas 6 digitaalsisendi olekuindikaatorit 4 väljundite oleku indikaatorit 1 CoDeSys-iga side olemasolu indikaator 1 kasutajaprogrammi töö indikaator Energiatarve 6 W

Loogikakontrolleri PLC-150 ressursid on näidatud tabelis 3.

Tabel 3 Vahendid

CPU 32&x-bitine RISC&200 MHz protsessor, mis põhineb ARM9 tuumal 9 RAM-i mahutavus 8 MB CoDeSysi põhiprogrammi ja arhiivi püsimälu 4 MB Säilitus- ja mälu suurus 4 kV PLC tsükli täitmisaeg Minimaalne 250 µs (fikseerimata), tüüpiline alates 1 ms

Teave digitaalsete sisendite kohta on toodud tabelis 4.

Tabel 4 Digitaalsisendid

Digitaalsete sisendite arv6 Digisisendite galvaaniline isolatsioon, rühm Digitaalsete sisendite isolatsioonitugevus 1,5 kV Digitaalsisendile suunatava signaali maksimaalne sagedus 1 kHz tarkvaratöötlusega 10 kHz riistvaraloenduri ja koodri protsessoriga

Teave analoogsisendite kohta on toodud tabelis 5.

Tabel 5 Analoogsisendid

Analoogsisendite arv4Toetatud ühtsete sisendsignaalide tüübid Pinge 0...1 V, 0...10 V, -50...+50 mV Vool 0...5 mA, 0(4)...20 mA Takistus 0 .. .5 kOhm Toetatud andurite tüübid Soojustakistus: TSM50M, TSP50P, TSM100M, TSP100P, TSN100N, TSM500M, TSP500P, TSN500N, TSP1000P, TSN1000N), ( TTXNKLA (), ( TTXNKJ) K), TPP (S ), CCI (R), TPR (V), TVR (A&1), TVR (A&2) Sisseehitatud ADC võimsus16 bit Analoogsisendi sisetakistus: voolu mõõtmise režiimis pinge mõõtmise režiimis 0.. .10 V 50 Ohm umbes 10 kOhm analoogsisend 0,5 sPõhiline vähendatud mõõtmisvea piirang analoogsisenditele 0,5 % Analoogsisenditel puudub galvaaniline isolatsioon

PLC-150 programmeerimine toimub professionaalse programmeerimissüsteemi CoDeSys v.2.3.6.1 ja vanema abil. CoDeSys on kontrolleri arendussüsteem. Kompleks koosneb kahest põhiosast: CoDeSys programmeerimiskeskkonnast ja CoDeSys SP täitmissüsteemist. CoDeSys töötab arvutis ja seda kasutatakse programmide ettevalmistamisel. Programmid kompileeritakse kiireks masinkoodiks ja laaditakse kontrollerisse. CoDeSys SP töötab kontrolleris, see pakub koodi laadimist ja silumist, I/O teenindust ja muid teenindusfunktsioone. Enam kui 250 tuntud ettevõtet toodavad CoDeSysiga seadmeid. Tuhanded inimesed töötavad sellega iga päev, lahendades tööstusautomaatika probleeme. Praeguseks on CoDeSys maailmas kõige levinum IEC programmeerimissüsteem. Praktikas toimib see ise IEC programmeerimissüsteemide standardi ja mudelina.

PLC sünkroonimine personaalarvutiga toimub COM-pordi abil, mis on igal pool personaalarvuti.

Kodumaise toodangu firma "OWEN" mikrokontroller sobib igati. Sellega saab ühendada nii analoog- kui ka digitaalseid ühtsete signaalidega mõõteseadmeid. Kontrollerit on lihtne koordineerida personaalarvutiga, kasutades "COM" porti, on kaugjuurdepääsu võimalus. PLC-150 on võimalik kooskõlastada teiste tootjate programmeeritavate loogikakontrolleritega. PLC-150 programmeeritakse kõrgetasemelises programmeerimiskeeles kontrolleri arendussüsteemi (CoDeSys) abil.

5 Järeldused esimese peatüki kohta

Selles peatükis käsitleti reoveepuhastuse toimimise põhialuseid, kaasaegsete puhastusmeetodite analüüsi ja nende protsesside automatiseerimise võimalust.

Analüüsiti olemasolevat riistvara (PLC loogilised programmeeritavad kontrollerid) ja tarkvara reoveepuhastuse protsessiseadmete haldamiseks. Tehakse kodumaiste ja välismaiste mikrokontrollerite tootjate analüüs.

2. Vooluahel

Automatiseerimise üheks oluliseks funktsiooniks on: tehnoloogiliste protsesside automaatjuhtimine ja juhtimine, pumbajaamade ja puhastusseadmete varustus, automatiseeritud töökohtade loomine kõikidele erialadele ja kaasaegsetel tehnoloogiatel põhinevatele tööprofiilidele.

Veekäitlussüsteemide ja -konstruktsioonide põhiülesanne on konstruktsioonide töökindluse tõstmine, jälgides seadmete seisukorda ning kontrollides automaatselt info usaldusväärsust ja tarindite stabiilsust. Kõik see aitab kaasa tehnoloogiliste protsesside parameetrite ja reoveepuhastuse kvaliteedi näitajate automaatsele stabiliseerumisele, kiirele reageerimisele häirivatele mõjudele (juhitava reovee hulga muutused, puhastatud reovee kvaliteedi muutused). Automatiseerimise lõppeesmärk on tõsta juhtimistegevuse efektiivsust.

Kaasaegsed drenaaživõrgud ja pumbajaamad tuleks võimalusel projekteerida koos juhtkonnaga ilma hoolduspersonali pideva kohalolekuta.

1 Peareservuaari täitmise veetaseme plokkskeemi väljatöötamine

Struktuurne skeem automaatjuhtimissüsteem on näidatud joonisel 9:

Joonis 9 – Plokkskeem

Plokkskeemi paremal küljel on PLC-150. Sellest paremal on liides kohaliku võrgu (Ethernet) ühendamiseks kontrolleri kaugjuurdepääsuks. Signaal edastatakse digitaalselt. RS-232 liidese kaudu on see kooskõlastatud personaalarvutiga. Kuna kontroller ei ole arvuti tehnilise komponendi suhtes nõudlik, piisab kogu süsteemi kui terviku korrektseks tööks isegi nõrgast "masinast" nagu Pentium 4 või sarnased mudelid. PLC-150 ja personaalarvuti vaheline signaal edastatakse digitaalselt.

2 Funktsionaaldiagrammi väljatöötamine

Automaatse veetaseme juhtimissüsteemi funktsionaalne skeem on näidatud joonisel 10:

Joonis 10 funktsionaalne diagramm

Juhtobjekti ülekandefunktsiooni parameetrid

Lähtetingimuste kohaselt on meil:

H= 3 [m] – toru kõrgus.

h 0= 1,0 [m] – seatud tase.

K n0 = 12000 [l/h]-nimivool.

d = 1,4 [m] - toru läbimõõt.

Operatsioonivõimendi ülekandefunktsioon:

(1)

Arvutame ülekandefunktsiooni arvväärtused.

Paagi sektsiooni ala:

(2)

Sissetulev nimivool:

(3)

Ülekande koefitsient K:

(4)

Ajakonstant T:

(5)

Seega näeb juhtimisobjekti ülekandefunktsioon välja järgmine:

(6)

Automaatjuhtimissüsteemi struktuur on näidatud joonisel 0:

Joonis 11 – ACS-i struktuuriskeem

Kus: Кр.о. - sissetuleva voolu Qpo reguleeriva asutuse (RO) ülekandekoefitsient;

Kd - tasemeanduri ülekandetegur h

Wp - automaatse kontrolleri ülekandefunktsioon

Regulaatori võimenduse K arvutamine r.o :

,

kus - sissetuleva voolu muutus;

ventiili avanemisastme muutus (protsentides).

Sissetuleva voolu sõltuvus klapi avanemisastmest on näidatud joonisel 12:

Joonis 12 – sissetuleva voolu sõltuvus klapi avanemisastmest

Tasemeanduri võimenduse hindamine

Tasemeanduri ülekandekoefitsient on määratletud tasemeanduri väljundparameetri juurdekasvu suhtena i[mA] parameetri sisestamiseks [m].

Vedeliku taseme maksimaalne kõrgus, mida tasemeandur peaks mõõtma, vastab 1,5 meetrile ja tasemeanduri praeguse ühtse väljundsignaali muutus, kui tase muutub vahemikus 0-1,5 meetrit, vastab 4-20 [mA ].

(7)

Üldistel tööstuslikel tasemeanduritel on sisseehitatud funktsioon väljundsignaali silumiseks esimest järku inertsiaalfiltri abil, mille ajakonstandi Tf on vahemikus ühikutest kümnete sekunditeni. Valime filtri ajakonstandi Тf=10 s.

Siis on tasemeanduri ülekandefunktsioon:

(8)

Juhtimissüsteemi struktuur on järgmine:

Joonis 13 - juhtimissüsteemi struktuur

Lihtsustatud juhtimissüsteemi struktuur numbriliste väärtustega:

Joonis 14 - juhtimissüsteemi lihtsustatud struktuur

Süsteemi muutumatu osa logaritmiline amplituud-faasi sageduskarakteristikud

ACS-i muutumatu osa LAFC-d on konstrueeritud ligikaudse meetodiga, mis seisneb selles, et ülekandefunktsiooniga lingi jaoks:

(9)

logaritmilises koordinaatide ruudustikus kuni sageduseni 1 / T, kus T = 56 s on ajakonstant, on LAFC-l sagedusteljega paralleelse sirge kuju tasemel 20 lg K = 20 lg0,43 = -7,3 dB ja sagedustel, mis on suuremad kui 1 /T, on LAFC sirgjoon, mille kalle on -20db/dec kuni nurgasageduseni 1/Tf, kus kalle muutub täiendava -20db/dec võrra kuni - 40db/dets.

Nurga sagedused:

(10)

(11)

Seega on meil:

Joonis 15 - Algse avatud ahelaga süsteemi LAFC

2.3 Regulaatori arvestus sissetulevate ja väljaminevate kulude kohta

Reguleeriva asutuse valime tingimuse alusel ribalaius Cv.

Cv väärtuse arvutamine toimub vastavalt rahvusvaheline standard DIN EN 60534 vastavalt järgmisele valemile:

(12)

kus Q - tarbimine [m 3/h], ρ - vedelike tihedus [kg/m 3], Δ p - rõhuerinevus [bar] enne ventiili (P1) ja klapi taga (P2) voolusuunas.

Siis vooluregulaatori Q jaoks n0 lähteandmete järgi:

(13)

Voolukiiruse Qp võimalikuks muutmiseks automaatjuhtimise protsessis nimiväärtuse Qp suhtes 0Qp maksimaalne väärtus võetakse kaks korda rohkem kui nimiväärtus, st .

Sissetuleva voolu ava läbimõõt arvutatakse järgmiselt:

(14)

Samamoodi on meil väljamineva voo jaoks:

(15)

(16)

2.4 Kontrolleri seadistuste määramine. ACS süntees

Avatud ahelaga ACS-i LAFC konstrueerimine lähtub lineaarsete süsteemide teooriast, mis seisneb selles, et kui avatud ahelaga süsteemi LAFC (koosneb minimaalsetest faasilülidest) kalle on 20 dB / db oluliste sageduste piirkonnas (sektor, mis on lõigatud joontega ± 20 dB, siis:

suletud ACS on stabiilne;

suletud ACS-i üleminekufunktsioon on lähedane monotoonsele;

reguleerimise aeg

. (17)

PI-kontrolleriga avatud lähtekoodiga süsteemi struktuur:

Joonis 16 – PI-kontrolleriga algse süsteemi struktuur

Soovitud LACH (L ja ) avatud ahelaga automaatjuhtimissüsteemi lihtsaimal kujul, mis rahuldaks antud kvaliteedinäitajaid suletud kujul, peaks LAF-i kalle oluliste sageduste läheduses olema -20 dB / dec ja sagedusega ristumiskoht. telg aadressil:

(18)

Madala sagedusega asümptoodi piirkonnas null (vastavalt TOR-ile) staatilise vea tekitamiseks δ st = 0 avatud süsteemi sageduskarakteristikud peavad vastama vähemalt 1. järku integraatorile. Siis on loomulik moodustada selles piirkonnas soovitud LAFC sirgjoonena, mille kalle on -20 dB/dets. Lzh jätkuna oluliste sageduste piirkonnast. ACS-i rakendamise lihtsustamiseks peab kõrgsageduslik asümptoot vastama süsteemi muutumatu osa kõrgsageduslikule asümptoodile. Seega on avatud süsteemi soovitud LAFC näidatud joonisel 0:

Joonis 17 – avatud süsteemi soovitud LAFC

Tööstusliku ACS-i aktsepteeritud struktuuri kohaselt on ainus vahend LAFCH viimiseks L muutumatusse ossa. LF L-le ja on PI-kontroller ülekandefunktsiooniga LAFC (kohal K R =1)

Joonis 18 – PI-regulaator LAFC

Joonis 14 näitab, et madala sagedusega piirkonnas vastab PI-kontrolleri LAFC integreerivale lingile negatiivse faasinihkega -90 kraadi ja kontrolleri sageduskarakteristikud vastavad võimenduslülile nullfaasinihkega projekteeritud süsteemi oluliste sageduste piirkonnas sobiva väärtuse T valikuga ja .

Aktsepteerime kontrolleri integreerimiskonstandi, mis on võrdne juhtimisobjekti ajakonstandiga T, st T ja = 56, K R =1. Seejärel võtab avatud ACS-i LAFC vormi L 1=L LF +L pi , mis vastab kvalitatiivselt vormile L ja joonisel, kuid väiksema võimendusega. Projekteeritud süsteemi LAFC sobitamiseks L ja avatud ahela võimendust on vaja suurendada 16 dB, st 7 korda. Seetõttu on kontrolleri sätted määratletud.

Joonis 19 – ACS süntees. Kontrolleri sätete määratlemine

Samad kontrolleri sätted saadakse, kui L ja lahutage graafiliselt L LF ja vastavalt saadud järjestikuse korrektori (PI-kontrolleri) LAFC tüübile taastage selle edastusfunktsioon.

Nagu on näha jooniselt 12 T juures ja \u003d T \u003d 56 s, avatud süsteemi ülekandefunktsioonil on vorm , mis sisaldab integreerivat linki. W-le vastava LAFC ehitamisel lk (p) saada K lk 0,32/7850peab numbriliselt vastama LAF-i ja telje ristumissagedusele ω sagedusel Koos -1, kus Koos -1 või K lk =6,98.

Kontrolleri arvutatud seadistustega on ACS stabiilne, üleminekufunktsioon on lähedane monotoonsele, juhtimisaeg t R =56 s, staatiline viga δ St =0.

Anduri varustus

Arvesti 2TRM0 on mõeldud soojuskandjate ja erinevate kandjate temperatuuri mõõtmiseks külmutus-, kuivatusahjudes, erineva otstarbega ahjudes ja muudes tehnoloogilistes seadmetes, samuti muude füüsikaliste parameetrite (kaal, rõhk, niiskus jne) mõõtmiseks.

Joonis 20 – arvesti 2TRM0

Täpsusklass 0,5 (termopaarid)/0,25 (muud signaalitüübid). Regulaatorit toodetakse 5 tüüpi korpuses: seinale kinnitatav H, kinnitus Din-rööpale D ja elektrikilp Sch1, Sch11, Sch2.

Joonis 21 - Seadme OWEN 2 TPM 0 talitlusskeem.

Joonis 22 - Mõõteriista mõõtmete joonis

Seadme ühendusskeem:

Joonisel on kujutatud seadme klemmiploki skeem. Joonistel on näidatud seadme ühendusskeemid.

Joonis 23 - Seadme ühendusskeem

Seadme klemmiplokk.

Mitme kanaliga toiteplokk BP14 on mõeldud andurite toiteks stabiliseeritud pingega 24 V või 36 V ühtse väljundvoolusignaaliga.

Toiteplokk BP14 on toodetud D4 tüüpi DIN-liistule kinnitatavas korpuses.

Joonis 28 - Toiteallikas

Peamised funktsioonid:

Vahelduvvoolu (DC) pinge teisendamine stabiliseeritud alalisvooluks kahes või neljas sõltumatus kanalis;

Käivitusvoolu piiramine;

Impulssmüra ülepingekaitse sisendis;

Kaitse ülekoormuse, lühise ja ülekuumenemise eest;

Pinge olemasolu näitamine iga kanali väljundis.

Joonis 29 – Kahe kanaliga toiteploki BP14 ühendusskeem

Sisend vahelduvpinge sagedus 47...63 Hz. Voolukaitse lävi (1,2...1,8) Imax. Kogu väljundvõimsus on 14W. Väljundkanalite arv on 2 või 4. Kanali nimiväljundpinge on 24 või 36 V.

Joonis 30 - Toiteallika mõõtmete joonis

Väljundpinge ebastabiilsus toitepinge muutumisel ±0,2% Väljundpinge ebastabiilsus koormusvoolu muutumisel 0,1 Imax kuni Imax ±0,2% Töötemperatuuri vahemik -20 ... +50 °C Väljundtemperatuuri ebastabiilsuse koefitsient pinge töös temperatuurivahemik ± 0,025% / ° C. Dielektriline tugevus - sisend - väljund (efektiivne väärtus) 2 k.

SAU-M6 on ESP-50 ja ROS 301 seadmete funktsionaalne analoog.

Joonis 31 – taseme indikaator

Joonis 32 - SAU-M6 ühendusskeem

Kolme kanaliga vedeliku taseme indikaator OWEN SAU-M6 - mõeldud vedeliku taseme juhtimise ja reguleerimisega seotud tehnoloogiliste protsesside automatiseerimiseks.

Joonis 33 - SAU-M6 funktsionaalne skeem

SAU-M6 on ESP-50 ja ROS 301 seadmete funktsionaalne analoog.

Seade on saadaval H-tüüpi seinale kinnitatavas korpuses.

Tasemelüliti funktsionaalsus

Kolm sõltumatut kanalit vedeliku taseme jälgimiseks paagis

Võimalus inverteerida mis tahes kanali töörežiimi

Erinevate tasemeandurite ühendamine - konduktomeetriline, ujuk

Töötage erineva elektrijuhtivusega vedelikega: destilleeritud, kraanivesi, saastunud vesi, piim ja toiduained (nõrkhappelised, aluselised jne)

Konduktomeetriliste andurite kaitsmine soolade sadestumise eest elektroodidele, varustades neid vahelduvpingega

Joonis 34 - Kontuurijoonis

Seadme tehnilised andmed Seadme toitepinge nimipinge on 220 V, sagedus 50 Hz. Toitepinge lubatud kõrvalekalded nimiväärtusest -15 ... + 10%. Energiatarve, mitte rohkem kui 6 VA. Taseme juhtimiskanalite arv - 3. Sisseehitatud väljundreleede arv - 3. Sisseehitatud relee kontaktide poolt lülitatav maksimaalne lubatud vool on 4 A 220 V 50 Hz juures (cos > 0,4).

Joonis 35 – Diskreetne I/O moodul

Diskreetsed sisendid ja väljundid hajutatud süsteemide jaoks RS-485 võrgus (ARIES, Modbus, DCON protokollid).

Moodulit saab kasutada koos programmeeritavate kontrolleritega OWEN PLC vm MDVV töötab RS-485 võrgus, kui selles on "master", samas kui MDVV ise ei ole võrgu "master".

diskreetsed sisendid kontaktandurite ja transistorlülitite ühendamiseks n-p-n tüüpi. Võimalus kasutada mis tahes diskreetset sisendit (signaali maksimaalne sagedus - 1 kHz)

Võimalus genereerida PWM-signaali mis tahes väljundi kaudu

Täiturmehhanismi automaatne üleminek avariirežiimile võrguvahetuse rikke korral

Tugi tavalistele protokollidele Modbus (ASCII, RTU), DCON, ARIES.

Joonis - 36 MDVV seadme ühendamise üldine skeem

Joonis 37 – MDVV funktsionaalne diagramm

MEOF on mõeldud erinevate tööstusharude tehnoloogiliste protsesside automaatjuhtimissüsteemides pöörleva tööpõhimõttega torujuhtmete sulge- ja juhtventiilide töökehade (kuul- ja korkventiilid, liblikventiilid, siibrid jne) liigutamiseks vastavalt käsule. reguleer - või juhtimisseadmetest tulevad signaalid . Mehhanismid paigaldatakse otse armatuurile.

Joonis 38 – MEOF-mehhanismi seade

Joonis 39 - Mõõtmed

Anduri Metran 100-DG 1541 paigaldamise skeem hüdrostaatilise rõhu (tase) mõõtmisel avatud paagis:

Joonis 40 - Anduri paigaldamise skeem

Andurite tööpõhimõte põhineb piesoelektrilise efekti kasutamisel heteroepitaksiaalses ränikiles, mis on kasvatatud ühekristallilise tehissafiirvahvli pinnale.

Joonis 41 – Seadme välimus

Safiiril oleva räni ühekristallstruktuuriga sensorelement on kõigi Metrani perekonna andurite plokkide aluseks.

Vedelkristallindikaatori (LCD) paremaks nägemiseks ja elektroonilise anduri kahele sektsioonile juurdepääsu hõlbustamiseks saab viimast mõõteseadme suhtes seadistatud asendist pöörata mitte rohkem kui 90° vastupäeva. .

Joonis 42 - Anduri välise elektriühenduse skeem:

kus X on klemmiplokk või pistik;

Rн - koormustakistus või kõigi juhtimissüsteemi koormuste kogutakistus;

BP - alalisvoolu toiteallikas.

2.5 Sisseehitatud ADC parameetrite arvutamine

Arvutame PLC-150 mikrokontrolleri sisseehitatud ADC parameetrid. ADC peamised parameetrid peaksid sisaldama maksimaalset sisendpinget U max , koodibittide arv n, eraldusvõime ∆ ja teisendusviga.

ADC biti sügavus määratakse järgmise valemiga:

Logi sisse 2N, (19)

kus N on diskreetide (kvanttasemete) arv;

Kuna ADC on valitud PLC-150 kontrollerisse sisse ehitatud, on meil n=16. ADC eraldusvõime on sisendpinge, mis vastab ühele väljundkoodi kõige vähem olulisest bitist:

(20)

kus 2 n - 1 - sisendkoodi maksimaalne kaal,

sisse = U max - U min (21)

U juures max = 10 V, U min = 0 V, n = 16,

(22)

Mida suurem n, seda väiksem ja täpsemalt suudab väljundkood sisendpinget kujutada.

Suhteline eraldusvõime väärtus:

, (23)

kus ∆ on sisendsignaali väikseim eristatav samm.

Seega on ∆ sisendsignaali väikseim eristatav samm. ADC ei registreeri madalama taseme signaali. Vastavalt sellele tuvastatakse eraldusvõime ADC tundlikkusega.

Teisendusveal on staatilised ja dünaamilised komponendid. Staatiline komponent sisaldab metoodilist kvantimisviga ∆ δ juurde (diskreetsus) ja anduri elementide mitteideaalsusest tingitud instrumentaalne viga. Kvantimisviga ∆ juurde tulenevalt põhimõttest esitada pidevat signaali kvantiseeritud tasemetega, mis on üksteisest valitud intervalli kaugusel. Selle intervalli laius on muunduri eraldusvõime. Suurim kvantimisviga on pool eraldusvõimest ja üldiselt:

(24)

Suhteliselt suurim kvantimisviga:

(25)

Instrumentaalne viga ei tohiks ületada kvantimisviga. Sel juhul on kogu absoluutne staatiline viga võrdne:

(26)

Suhtelist staatilist koguviga saab määratleda järgmiselt:

(27)

Järgmisena arvutame mikrokontrolleri PLC-150 sisseehitatud DAC eraldusvõime DAC-i eraldusvõime on väljundpinge, mis vastab ühele sisendkoodi kõige vähemtähtsas numbris: Δ=U max /(2n -1), kus 2 n -1 - maksimaalne sisendkoodi kaal. U juures max = 10B, n = 10 (sisseehitatud DAC-i numbrimaht) arvutame mikrokontrolleri DAC-i eraldusvõime:

(28)

Mida rohkem n, seda vähem Δ ja seda täpsemalt suudab väljundpinge sisendkoodi kujutada. DAC-i eraldusvõime suhteline väärtus:

(29

Joonis 43 – ühendusskeem

Joonis 44 - Ühendusskeem

2.6 Järeldus teise peatüki kohta

Selles peatükis töötati välja struktuurne ja funktsionaalne diagramm. Tehti reguleeriva asutuse arvutus, kontrolleri seadistuste määramine ja ACS süntees.

Juhtobjekti ülekandefunktsiooni parameetrid. Valitud andurivarustus. Samuti tehti mikrokontrollerisse OWEN PLC 150 sisseehitatud ADC ja DAC parameetrite arvutus.

1 Algoritmi väljatöötamine SAC süsteemi toimimiseks CoDeSys keskkonnas

Tööstusautomaatikasüsteemide professionaalne areng on lahutamatult seotud CoDeSys-iga (Controller Development System). CoDeSysi kompleksi põhieesmärk on rakendusprogrammide arendamine standardi IEC 61131-3 keeltes.

Kompleks koosneb kahest põhiosast: CoDeSys programmeerimiskeskkonnast ja CoDeSys SP täitmissüsteemist. CoDeSys töötab arvutis ja seda kasutatakse programmide ettevalmistamisel. Programmid kompileeritakse kiireks masinkoodiks ja laaditakse kontrollerisse. CoDeSys SP töötab kontrolleris, see pakub koodi laadimist ja silumist, I/O teenindust ja muid teenindusfunktsioone.

Enam kui 250 tuntud ettevõtet toodavad CoDeSysiga seadmeid. Tuhanded inimesed töötavad sellega iga päev, lahendades tööstusautomaatika probleeme.

Rakenduste arendus tarkvara PLC-150 jaoks, nagu ka paljude teiste kontrollerite jaoks, toodetakse personaalarvutis CoDeSysi keskkonnas Microsoft Windowsi all. Koodigeneraator kompileerib kasutajaprogrammi otse masinkoodideks, mis tagab kontrolleri kõrgeima jõudluse. Täitmis- ja silumissüsteem, koodigeneraator ja funktsiooniplokkide teegid on spetsiaalselt kohandatud PLC-seeria kontrolleri arhitektuuriga.

Silumistööriistad hõlmavad sisendite/väljundite ja muutujate vaatamist ja redigeerimist, programmi täitmist tsüklitena, programmi algoritmi täitmise jälgimist graafilises esituses, muutujate väärtuste graafilist jälgimist ajas ja sündmustes, graafilist visualiseerimist ja protsessiseadmete simuleerimist.

CoDeSysi peaaken koosneb järgmistest elementidest (need asuvad aknas ülalt alla):

) Tööriistariba. See sisaldab nuppe menüükäskudele kiireks juurdepääsuks.

) Objektide korraldaja, millel on vahekaardid POU-d, Andmetüübid, Visualisatsioonid ja Ressursid.

) CoDeSysi objektikorraldaja ja tööruumi eraldaja.

) Tööruum, mis sisaldab redaktorit.

) Sõnumiaken.

) Olekuriba, mis sisaldab teavet projekti hetkeseisu kohta.

Tööriistariba, sõnumikast ja olekuriba on peaakna valikulised elemendid.

Menüü asub peaakna ülaosas. See sisaldab kõiki CoDeSysi käske. Akna välimus on näidatud joonisel 45.

Joonis 45 – Akna välimus

Tööriistariba nupud võimaldavad kiiremat juurdepääsu menüükäskudele.

Tööriistariba nupult kutsutav käsk täidetakse aktiivses aknas automaatselt.

Käsk täidetakse kohe, kui tööriistaribal vajutatud nupp vabastatakse. Kui asetate hiirekursori tööriistariba nupule, näete mõne aja pärast tööriistaspikris selle nupu nime.

Tööriistariba nupud on erinevate CoDeSysi redaktorite jaoks erinevad. Infot nende nuppude otstarbe kohta saad toimetajate kirjeldusest.

Tööriistariba saab keelata, joonis 46.

Joonis 46 – Tööriistariba

CoDeSys programmi akna üldvaade on järgmine, joonis 47.

Joonis 47 – CoDeSys programmi aken

CoDeSys keskkonnas toimiva algoritmi plokkskeem on näidatud joonisel 48.

Joonis 48 – CoDeSys keskkonnas toimimise plokkskeem

Nagu plokkskeemilt näha, laaditakse peale mikrokontrolleri sisselülitamist sinna programm, initsialiseeritakse muutujad, loetakse sisendeid ja pollitakse mooduleid. Samuti on võimalik valida automaatse ja manuaalse režiimi vahel. Käsirežiimis on võimalik juhtida klappi ja juhtida MEOF-i. Seejärel salvestatakse väljundandmed ja jadaliideste kaudu genereeritakse paketid. Pärast seda jääb algoritm sisendite lugemisel rippuma või töö lõpeb.

2 Programmi arendus CoDeSys keskkonnas

Käivitage Codesys ja looge uus projekt ST keeles. ARM9 sihtfail on juba personaalarvutisse installitud, see valib automaatselt vajaliku teegi. Side kontrolleriga on loodud.

reg_for_meof:VALVE_REG; (*Regulaator PDZ juhtimiseks*)

K,b:PÄRIS; (*kontrollkõvera tegurid*)

taimer_klapi_1 jaoks: TON; (*hädaseiskamise taimer*)

safety_valve_rs_manual: RS;(*käsitsi ventiili juhtimiseks*)

viide: REAL; (*PDZ pöördenurga määramine*)_VAR

(*reguleerimisel fikseerime MEOF asendianduri signaali ja arvutame väärtused ain low ain high, algselt eeldame, et andur on 4-20 milliamprit ja 4 mA juures on PDZ täielikult suletud (0 %) ja 20 ma juures - täielikult avatud (100%) - määratud PLC konfiguratsioonis *)NOT auto_mode THEN (*kui mitte automaatrežiim*)_open:=manual_more; (*avatakse nupule vajutades*)_close:=manual_less; (*sulge nupuvajutusega*)

turvaklapp_rs_manual(SET:=klapp_avatud , RESET1:=klapp_sulge , Q1=>ohutusklapp); (*avariiventiili juhtimine*)

(*reguleerimisel fikseerime rõhuanduri signaali ja arvutame väärtused ain low ain high, algselt eeldame, et andur on 4-20 milliamprit ja 4 ma juures - paak on tühi (0%) , ja 20 ma juures - täis (100%) - on konfigureeritud PLC konfiguratsioonis *)

IF surveandur< WORD_TO_REAL(w_reference1) THEN reference:=100; END_IF; (*если уровень меньше "w_reference1", то открываем заслонку на 100%*)

IF surveandur> WORD_TO_REAL(w_reference1) THEN (*määrake pöördenurk - vähendage proportsionaalselt "rõhuanduri" taseme tõusuga --- nurk\u003d K * tase + b *)

K:=(-100/(WORD_TO_REAL(w_viite2-w_viide1)));

b:=100-K*(WORD_TO_REAL(w_viite1));

viide:=K*rõhuandur+b;

(*taimer hädasiibri juhtimiseks*)

taimer_valve1(

IN:=(rõhuandur> WORD_TO_REAL(w_reference2)) JA kõrge_tasemeandur ,

(*avariiventiili avanemise seisund*)

IF taimer_klapi_1.Q jaoks

viide:=0; (*sulge MEOF*)

safety_valve:=TRUE; (*ava avariiventiil*)

turvaventiil:=FALSE;

(*siibri kontroller*)_for_meof(

IN_VAL:=viide ,

POS:=MEOF_positsioon ,

DBF:=2, (*kontrolleri tundlikkus*)

ReversTime:=5 , (*mitte rohkem kui 600 pööret*)

MORE=>MEOF_open ,

LESS=>MEOF_close ,

FeedBackError=>);_IF;

(*andmete teisendamine scudis kuvamiseks*)

w_MEOF_position:=REAL_TO_WORD(MEOF_position);_level:=REAAL_TO_WORD (rõhuandur);

(*režiimi tähis automaatsete käsitsi nuppude täitmiseks*)_out:=auto_mode;

(*nuppude täitmise väljundi märge avariiventiili sulgemiseks/avamiseks*)_out:=ohutusklapp;

3.3 Liidese arendamine mõõtmisteabe visuaalseks kuvamiseks

Visuaalse kuvaliidese arendamiseks valiti programm Trace Mode 6, kuna sellel on kõik vajalikud funktsioonid ja omadused:

omab üsna laialdasi võimalusi tehnoloogiliste protsesside simuleerimiseks graafilisel ekraanil;

saadaval on kõik SCADA süsteemide ja kontrollerite standardsed programmeerimiskeeled;

sõbralik graafiline liides;

üsna lihtne ühendus programmeeritava loogikakontrolleriga;

selle süsteemi täisversioon on saadaval tootja kodulehel Race Mode 6 on mõeldud tööstusettevõtete, energiarajatiste, tarkade hoonete, transpordirajatiste, energiamõõtesüsteemide jne automatiseerimiseks.

Jälgimisrežiimis loodud automatiseerimissüsteemide ulatus võib olla mis tahes - alates eraldiseisvatest juhtkontrolleritest ja operaatori tööjaamadest kuni geograafiliselt hajutatud juhtimissüsteemideni, sealhulgas kümnete kontrollerite vahel, mis vahetavad andmeid erinevate sidevahendite abil - kohtvõrk, sisevõrk / Internet, põhinevad jadasiinid. RS-232/485-l, pühendatud ja lülitatud telefoniliinid, raadiokanalid ja GSM-võrgud.

Projekti integreeritud arenduskeskkond Trace Mode programmis on näidatud joonisel 49.

Joonis 49 – Integreeritud keskkond Jälgede areng 6. režiim

Projekti navigaator võimaldab teil kiiresti liikuda projekti alamüksuste vahel. Kui hõljutate kursorit ühe üksuse kohal, kuvatakse kommentaar, mis võimaldab teil sisust aru saada.

Joonis 50 – projektinavigaator

Projekti mnemoskeem, reoveepuhastuse esimese etapi mahuti on näidatud joonisel 0. See sisaldab:

Juhtpaneel (juhtimisrežiimi valimise võimalus, siibrite reguleerimise võimalus);

PDZ pöördenurga kuvamine;

Paagi veetaseme näit;

Avarii lähtestamine (paagis oleva vee ülevoolu korral);

Mõõtmisteabe jälgimise graafik (graafikul kuvatakse veetaseme olek ja siibri asend).

Joonis 51 – akumulatsioonipaagi mnemoskeem

Siibri tegelik pöördenurk (0-100%) kuvatakse väljal "PDZ Position", mis võimaldab mõõtmisteavet täpsemalt jälgida.

Joonis 52 – PDZ asukoht

Paagist vasakul olevad nooled muudavad värvi hallist roheliseks, kui PLC väljumised käivituvad (signaal ACS-ist), st. Kui nool on roheline, on veetase kõrgem kui andur.

Skaalal olev liugur on taseme indikaator (vastavalt arvesti rõhuandurile) (0-100%).

Joonis 53 – taseme indikaator

Juhtimist saab läbi viia kahes režiimis:

) Automaatne.

Kui režiim on valitud, muutub vastava nupu värv hallist roheliseks ja see režiim muutub kasutamiseks aktiivseks.

Klappide juhtimiseks käsitsirežiimis kasutatakse nuppe "Ava" ja "Sule".

AT automaatrežiim on võimalik seada ülesandeid, millest sõltub PDZ pöördenurk.

Väljast "ülesanne 1" paremale sisestatakse paagi tase, mille juures PDZ pöördenurk hakkab vähenema.

Väljast "ülesanne 2" paremale sisestatakse paagi tase, mille juures PDZ suletakse täielikult.

Avariiklapp töötab ka automaatrežiimis võimaliku vee ülevoolu korral. Avariiventiil avaneb, kui tase ületatakse üle "ülesande 2" ja kui ülemise taseme andur (ACS) rakendub 10 sekundiks.

Joonis 54 – Hädaolukorra lähtestamine

Mõõtmisteabe hõlpsaks jälgimiseks kuvatakse graafikul veetaseme olek ja siibri asend. Sinine joon näitab veetaset paagis ja punane joon siibri asendit.

Joonis 55 – siibri taseme ja asukoha graafik

4 Järeldused kolmanda peatüki kohta

Kolmandas peatükis töötati välja süsteemi toimimise algoritm CoDeSys keskkonnas, ehitati süsteemi toimimise plokkskeem ning tarkvaramoodul info sisestamiseks/väljastamiseks protsessijuhtimissüsteemis. töötati välja.

Samuti töötati välja liides mõõtmisteabe visuaalseks kuvamiseks, kasutades automaatjuhtimissüsteemi programmi Trace Mode 6.

4. Organisatsiooniline - majanduslik osa

1 Protsessi juhtimissüsteemide majanduslik efektiivsus

Majanduslik efektiivsus – tulemuslikkus majandussüsteem, mida väljendatakse seoses selle toimimise kasulike lõpptulemustega kulutatud ressurssidega.

Tootmise efektiivsus on kõigi tegutsevate ettevõtete efektiivsuse summa. Ettevõtte efektiivsust iseloomustab kaupade või teenuste tootmine madalaima hinnaga. See väljendub võimes toota maksimaalses koguses vastuvõetava kvaliteediga tooteid minimaalne kulu ja müüa neid tooteid madalaima hinnaga. Ettevõtte majanduslik efektiivsus, erinevalt tehnilisest efektiivsusest, sõltub sellest, kui hästi tema tooted vastavad turunõuetele ja tarbijate nõudmistele.

Automatiseeritud protsessijuhtimissüsteemid suurendavad tootmise efektiivsust, suurendades tööviljakust, suurendades tootmismahtu, parandades toodete kvaliteeti, ratsionaalset põhivara, materjalide ja toorainete kasutamist ning vähendades töötajate arvu ettevõttes. SU rakendamine erineb tavaline töö rakendamise eest uus tehnoloogia asjaolu, et see võimaldab viia tootmisprotsessi kvalitatiivselt uude arenguetappi, mida iseloomustab tootmise kõrgem organiseeritus (korrapärasus).

Tootmise korralduse kvalitatiivne paranemine on tingitud juhtimissüsteemis töödeldava teabe mahu olulisest suurenemisest, selle töötlemise kiiruse järsust kasvust ning keerukamate meetodite ja algoritmide kasutamisest kontrolliotsuste väljatöötamiseks kui need. kasutatakse enne protsessijuhtimissüsteemi kasutuselevõttu.

Sama süsteemi kasutuselevõtust saadav majanduslik efekt sõltub tootmise korralduse tasemest (tehnoloogilise protsessi stabiilsus ja häälestamine (TP)) enne ja pärast protsessijuhtimissüsteemi kasutuselevõttu, st see võib erinevatel juhtudel olla erinev. ettevõtetele.

Uue tehnoloogia väljatöötamise (või juurutamise) põhjendamine algab tehnilise hinnanguga, võrreldes projekteeritud konstruktsiooni parimate olemasolevate kodumaiste ja välismaiste näidistega. Uue instrumendi või seadme kõrge majanduslik efektiivsus saavutatakse selle projektis progressiivsete tehniliste lahenduste kehtestamisega. Neid saab väljendada iseloomustavate tehniliste ja töönäitajate süsteemiga seda liiki seade. Progressiivsed tehnilised näitajad on kõrge majandusliku efektiivsuse saavutamise aluseks – uue tehnoloogia hindamise viimane kriteerium. See ei vähenda tehniliste näitajate tähtsust majandusliku efektiivsuse hindamisel.

Tavaliselt majandusnäitajad Uue tehnoloogia efektiivsust on vähe ja see on kõikidele tööstusharudele ühesugune ning tehnilised näitajad on igale majandusharule omased ning nende arv võib olla väga suur, et toodete tehnilisi parameetreid igakülgselt iseloomustada. Tehnilised näitajad näitavad, kuivõrd uus seade rahuldab väljund- või töövajadust ning kuivõrd on see seotud teiste masinatega, mida kasutatakse või mis on mõeldud sama protsessi jaoks.

Enne projekteerimise (või realiseerimisega) jätkamist on vaja põhjalikult ja igakülgselt tutvuda seadme loomise (rakendamise) eesmärgiga, uurida tehnoloogilist protsessi, milles seda kasutatakse, ning saada selge ettekujutus uue tootega tehtava töö ulatus. Kõik see peaks kajastuma tehniline hindamine uus masina(seadme)toode.

Ettevõtte hindamisel tuleks arvesse võtta tootmistulemusi ja -kulusid. Praktika näitab aga, et tootmisseoste hindamine ainult tulemus-kulu lähenemisviisi näitajate abil ei ole alati suunatud kõrgete lõpptulemuste saavutamisele, sisemiste reservide leidmisele ega aita tegelikult kaasa üldise efektiivsuse parandamisele.

2 Juhtsüsteemi põhikulude arvutamine

Mehhaniseerimise ja automatiseerimise vahendite kasutuselevõtu majandusliku efektiivsuse määramisel tuleks saada vastused järgmistele küsimustele:

kui tehniliselt ja majanduslikult edumeelsed on kavandatavad mehhaniseerimis- ja automatiseerimisvahendid ning kas need tuleks kasutusele võtta;

milline on tootmisse toomise mõju suurus.

Juhtsüsteemi loomise peamised kulud koosnevad reeglina projektieelsete ja projekteerimistööde kuludest Sn ning kuludest Sb juhtimissüsteemi paigaldatud eriseadmete ostmiseks. Samal ajal kulu projekteerimistööd sisaldama lisaks projekti arendusega kaasnevatele kuludele tarkvara arendamise ja juhtimissüsteemi juurutamise kulusid ning seadmete maksumuses - lisaks juhtimisarvutiseadmete kuludele ettevalmistamise, edastamise ja kuvamise seadmed teave, nende tehnoloogiliste seadmete sõlmede maksumus, mille moderniseerimine või arendamine on tingitud TP - APCS süsteemi seadmete töötingimustest. Lisaks juhtimissüsteemi loomise kuludele kannab ettevõte ka oma tegevuskulud. Seega on CS-i aastakulud:

(30)

kus T on tööaeg; tavaliselt T = 5 - 7 aastat; - iga-aastased tegevuskulud, hõõruda.

CS tegevuskulud:

(31)

kus - iga-aastane fond palgad juhtimissüsteemi teenindavad töötajad, hõõruda; - amortisatsioon ja rahaliste vahendite tasumine, hõõruda; - kulud kommunaalteenused(elekter, vesi jne), hõõruda; - materjalide ja komponentide aastakulud, hõõruda.

Amortisatsioonitasud ja fonditasud:

(32)

kus - i-nda tüüpi seadmete maksumus, hõõruda; - i-ndat tüüpi seadmete amortisatsioonikoefitsient; - fondide mahaarvamiste koefitsient.

SU teenindava personali aastane palgafond:

(33)

kus - hoolduspersonali tööaeg aastas, h; - keskmine tunnihind teeninduspersonal, hõõruda; - kaupluse üldkulude koefitsient; m′ - personali, inimeste juhtimissüsteemi ja tehnoloogiliste seadmete eriseadmeid teenindavate töötajate arv.

Juhtimissüsteemi kuluprognoos sisaldab järgmisi kuluartikleid:

põhivarustuse maksumus;

lisavarustuse maksumus;

töötajate palgad;

mahaarvamised sotsiaalseteks vajadusteks;

masina aja maksumus;

üldkulud.

Sosni esinejate põhipalk, rubla, määratakse järgmise valemiga:

FROM peamine = T oh *t Koos * b, (34)

kus tс on tööpäeva pikkus, h (tс \u003d 8 h); - 1 töötunni maksumus (määratakse kuupalga jagamisel kuus töötavate tundide arvuga), rub-tund .

1 inimtunni keskmine maksumus on 75 rubla

Töö töömahukus on 30,8 inimtööpäeva.

FROM peamine \u003d 30,8 * 8 * 75 \u003d 18480 rubla. (35)

Lisapalka Sdop, rub võetakse vastu 15% põhipalgast.

Sdop \u003d 0,15 * 18 480 \u003d 2772 rubla.

Sotsiaalmaksed Sotch, RUB, arvutatakse põhi- ja lisapalga summast summas 26,2%.

FROM otch \u003d 0,262 * (C peamine + C lisaks ), (36)

Sotch = 0,262 * (18480 + 2772) \u003d 5568 rubla.

Materjalikulud cm on:

C1 - mikrokontrolleri PLC-150 maksumus (keskmine maksumus on 10 000 rubla);

C2 - toiteallika maksumus (keskmine maksumus on 1800 rubla);

C3 - anduriseadmete maksumus (keskmine maksumus on 4000 rubla);

C4 - arvuti maksumus (arvuti keskmine maksumus on 15 000 rubla, Pentium DC E6700, GA-EG41MFT-US2H, 2 x 2GB, 500Gb);

С5 - muud kulud ( kulumaterjalid, juhtmed, kinnitusvahendid jne);

Cm = C1 + C2 + C3 + C4 + C5

C1 \u003d 10000 rubla.

C2 \u003d 1800 rubla.

C3 \u003d 4000 rubla.

C4 = 15 000 rubla.

C5 \u003d 9000 rubla.

Cm = 10000 + 1800 + 4000 + 15000 + 9000 \u003d 39800 rubla.

Masinaaeg on ajavahemik, mille jooksul masin (agregaat, tööpink vms) teeb töid toote töötlemisel või teisaldamisel, ilma et inimene seda otseselt mõjutaks.

Masina tööaja maksumus määratakse järgmise valemiga:

FROM mv = T puder * C märter , (37)

kus Tmash - tehniliste vahendite kasutamise aeg, h;

Tsmch - masinatunni maksumus, mis sisaldab tehniliste seadmete amortisatsiooni, hoolduse ja remondi maksumust, elektrikulu, hõõruda.

Tehniliste vahendite kasutamise aeg on võrdne esinejate töömahukusega ja on 412 tundi.

Masinatunni maksumus Tsmch on 17 rubla.

Smv \u003d 412 * 17 \u003d 7004 rubla.

Snacki üldkulud sisaldavad kõiki majandamise ja majapidamisega seotud kulusid. Antud juhul selliseid kulusid ei ole.

Ettevõtte automatiseeritud süsteemi arendamise kuluprognoos on toodud tabelis 0.

Tabel 6 – Arenduskulud

KuluartikkelSumma, hõõruda.Protsent kogusummastMaterjalikulud39800 54.2Põhipalk1848025.1Lisapalk27723.7Sotsiaalvajaduste mahaarvamised55687.5Masinaja kulu70049.5Kokku73624100

Seega on juhtimissüsteemi kulud 73 624 rubla.

Joonis 56 – Juhtsüsteemi peamised kulud

3 Tootmisprotsesside korraldamine

Tootmisprotsesside korraldamine seisneb inimeste, tööriistade ja tööobjektide ühendamises üheks protsessiks materiaalsete kaupade tootmiseks, samuti põhi-, abi- ja teenindusprotsesside ruumilise ja ajalise ratsionaalse kombinatsiooni tagamises. Tootmisstruktuuri kujundamise üks peamisi aspekte on kõigi komponentide omavahel seotud toimimise tagamine tootmisprotsess: ettevalmistustoimingud, peamised tootmisprotsessid, Hooldus. Konkreetsete tootmis- ja tehniliste tingimuste jaoks on vaja igakülgselt põhjendada kõige ratsionaalsemat organisatsioonilised vormid ja meetodid teatud protsesside rakendamiseks.

Tootmisprotsessi korralduse põhimõtted on lähtekohad, millest lähtuvalt toimub tootmisprotsesside ülesehitamine, toimimine ja arendamine.

Eristamise põhimõte hõlmab tootmisprotsessi jagamist eraldi osadeks (protsessid, toimingud) ja nende määramist ettevõtte vastavatele osakondadele. Diferentseerimise põhimõttele vastandub kombineerimise põhimõte, mis tähendab kõikide või osade erinevate protsesside ühendamist teatud tüüpi toodete valmistamiseks samas piirkonnas, töökojas või tootmises. Olenevalt toote keerukusest, tootmismahust, kasutatavate seadmete iseloomust võib tootmisprotsess olla koondunud ükskõik millisesse ühte tootmisüksusesse (töökoda, sektsioon) või hajutada mitme üksuse peale.

Kontsentratsioonipõhimõte tähendab teatud tootmistoimingute koondamist tehnoloogiliselt homogeensete toodete valmistamiseks või funktsionaalselt homogeensete tööde tegemiseks ettevõtte eraldi töökohtadesse, sektsioonidesse, töökodadesse või tootmisruumidesse. Homogeense töö koondamise otstarbekus eraldi tootmisvaldkondadesse on tingitud järgmistest teguritest: tehnoloogiliste meetodite ühtsus, mis tingivad sama tüüpi seadmete kasutamise; seadmete võimalused, näiteks töötlemiskeskused; toodangu suurenemine teatud tüübid tooted; teatud tüüpi toodete tootmise koondamise või samalaadse töö tegemise majanduslik otstarbekus.

Proportsionaalsuse põhimõte seisneb tootmisprotsessi üksikute elementide korrapärases kombineerimises, mis väljendub nende teatud kvantitatiivses vahekorras üksteisega. Niisiis, proportsionaalsus tootmisvõimsus eeldab sektsioonide võimsuste või seadmete koormustegurite võrdsust. Sel juhul vastab hanketöökodade läbilaskevõime toorikute vajadusele. masinatöökojad, ja nende kaupluste läbilaskevõime - montaažitsehhi vajadused vajalikes üksikasjades. See tähendab nõuet, et igas töökojas peab olema varustus, ruum, tööjõud sellises koguses, mis tagaks ettevõtte kõigi osakondade normaalse töö. Ühelt poolt põhitootmise ning teiselt poolt abi- ja teenindusüksuste vahel peaks olema sama läbilaskevõime suhe.

4.4 Järeldus viienda peatüki kohta

Selles peatükis määrati vastavalt lõpuprojekti ülesandele protsessijuhtimissüsteemi rakendamise majanduslik efektiivsus. Kaaluti ka peamisi eraldisi ja tehti arvestussüsteemi peamiste kulude arvestus.

5. Eluohutus ja keskkonnakaitse

1 Eluohutus

Komplekssete automatiseeritud juhtimissüsteemide loomisel praktiseeritakse üha enam süsteemide projekteerimist, mille algfaasis tõstatatakse töökoha ohutuse ja ergonoomika küsimused, mis peidavad endas suuri reserve kogu süsteemi efektiivsuse ja töökindluse parandamiseks. Selle põhjuseks on inimteguri igakülgne arvestamine tema töökohal viibimise protsessis. Ohutusmeetmete peamine eesmärk on kaitsta inimeste tervist kahjulike tegurite eest, nagu elektrilöök, ebapiisav valgustus, suurenenud müra töökohal, õhutemperatuuri tõus või langus tööpiirkonnas, suurenenud või vähenenud õhuniiskus, suurenenud või vähenenud õhu liikuvus. . Kõik see saavutatakse protsesside ja tegevuste kompleksi läbiviimise ja rakendamise tulemusena, mis on omavahel seotud tähenduse, loogika ja järjestuse poolest ning mis viiakse läbi inimese-masina süsteemi väljatöötamise ja selle töö käigus. Lõputöö teemaks on "Automaatne juhtimissüsteem reovee puhastamise protsessiks pärast autopesu koos OWEN mikrokontrolleri tarkvaramooduli väljatöötamisega". Tulenevalt selle töökoha spetsiifikast teostab ettevõte reoveepuhastust kloori abil ning kloor on klassifitseeritud hädaolukorras keemiliselt ohtlikuks aineks (AHOV).

Seega, et tagada tervis ja suur jõudlus tööjõu, on vaja uurida ohtlikke ja kahjulikud tegurid kui töötate ettevõttes, kus on tõenäoline ohtlike heitmete teke.

Ohtlikud ja kahjulikud tegurid ohtlike kemikaalidega töötamisel

Mürgistus hädaolukorras keemiliselt ohtlike ainetega (AHOV) õnnetuste ja katastroofide ajal tekib siis, kui AHOV satub organismi läbi hingamisteede ja seedeelundite, naha ja limaskestade. Kahjustuste olemuse ja raskusastme määravad järgmised peamised tegurid: toksilise toime tüüp ja iseloom, toksilisuse aste, kemikaalide kontsentratsioon mõjutatud objektil (territooriumil) ja inimese kokkupuute kestus.

Ülaltoodud tegurid määravad ka kahjustuste kliinilised ilmingud, mis algperioodil võivad olla:

) ärritusnähtused - köha, kurgu- ja kurguvalu, pisaravool ja valu silmades, valu rinnus, peavalu;

) kesknärvisüsteemi (KNS) nähtuste kasv ja areng - peavalu, peapööritus, joobe- ja hirmutunne, iiveldus, oksendamine, eufooria seisund, liigutuste koordinatsiooni häired, uimasus, üldine loidus, apaatia jne.

Kaitse ohtlike ja kahjulike tegurite eest

Kloori eraldumise vältimiseks peab ettevõte rangelt järgima ohutusreegleid, juhendama ohtlike ainete käitlemisel ning kontrollima ohtlike ainete lubamist.

Ettevõttel peavad olema hädaolukorras kaitsevahendid. Üheks selliseks kaitsevahendiks on gaasimask GP-7.Gaasimask on mõeldud kaitsma inimese hingamiselundeid, nägemist ja nägu mürgiste ainete, bioloogiliste aerosoolide ja radioaktiivse tolmu (OV, BA ja RP) eest.

Joonis 57 – Gaasimask GP-7

Gaasimask GP-7: 1 - esiosa; 2 - filtreeriv-absorbeeriv kast; 3 - silmkoeline kate; 4 - inhalatsiooniklapi komplekt; 5 - intercom (membraan); 6 - väljahingamisventiili komplekt; 7 - obturaator; 8 - peapael (kuklaplaat); 9 - eesmine rihm; 10 - ajalised rihmad; 11 - põserihmad; 12 - pandlad; 13 - kott.

Gaasimask GP-7 on üks uusimaid ja enim täiuslikud mudelid gaasimaskid elanikkonnale. Pakub ülitõhusat kaitset toksiliste, radioaktiivsete, bakteriaalsete, hädaolukorras keemiliselt ohtlike ainete (AHOV) aurude eest. Sellel on madal hingamistakistus, see tagab usaldusväärse tihenduse ja esiosa madala rõhu peas. Tänu sellele saavad seda kasutada üle 60-aastased inimesed ning kopsu- ja südame-veresoonkonnahaigustega patsiendid.

Joonis 58 – GP-7 kaitsetoime aeg

Joonis 59 – GP-7 tehnilised andmed

Tegevused klooriavarii korral

AHOV-ga juhtunud õnnetuse kohta info saamisel pange selga hingamisteede kaitsevahendid, nahakaitse (mantel, keep), lahkuge õnnetuspiirkonnast raadio (tele)teates näidatud suunas.

Keemilise saastumise tsoonist lahkumine peaks olema tuule suunaga risti. Samas väldi tunnelite, kuristike ja lohkude ületamist – madalates kohtades on kloori kontsentratsioon suurem.

Kui ohutsoonist ei ole võimalik lahkuda, püsige siseruumides ja tehke hädatihendamine: sulgege tihedalt aknad, uksed, ventilatsiooniavad, korstnad, tihendage akende ja raamide ühenduskohtades olevad praod ning minge hoone ülemistele korrustele.

Joonis 60 – nakkustsoonist evakueerimise skeem

Peale ohutsoonist väljumist võtta seljast üleriided, jätta õue, käia duši all, loputada silmi ja ninaneelu Mürgistusnähtude ilmnemisel puhata, juua sooja, pöörduda arsti poole.

Kloorimürgistuse tunnused: tugev valu rinnus, kuiv köha, oksendamine, valu silmades, pisaravool, liigutuste koordinatsiooni häired.

rahalised vahendid isikukaitse: igat tüüpi gaasimaskid, veega või 2% soodalahusega niisutatud marli side (1 tl klaasi vee kohta).

Vältimatu abi: viia kannatanu ohutsoonist (transport ainult lamades), vabastada hingamist piiravatest riietest, juua ohtralt 2% soodalahust, sama lahusega pesta silmi, magu, nina, silmadesse - 30%. albutsiidne lahus. Ruumi pimendamine, tumedad prillid.

5.2 Keskkonnakaitse

Inimese tervis sõltub otseselt keskkonnast ja eelkõige joogivee kvaliteedist. Vee kvaliteet mõjutab inimorganismi elutähtsat tegevust, selle töövõimet ja üldist heaolu. Mitte ilmaasjata pööratakse nii palju tähelepanu keskkonnale ja eelkõige puhta vee probleemile.

Meie arenguajal tehniline progress keskkond muutub üha saastatumaks. Eriti ohtlik on reovee reostus tööstusettevõtete poolt.

Kõige levinumad reovee saasteained on naftasaadused – nafta, kütteõli, petrooleumi, õlide ja nende lisandite tundmatu süsivesinike rühm, mis oma kõrge toksilisuse tõttu on UNESCO andmetel kümne kõige ohtlikuma keskkonnasaasteaine hulgas. Naftatooted võivad olla lahustes emulgeeritud, lahustunud kujul ja moodustada pinnal hõljuva kihi.

Naftatoodetega reovee reostuse tegurid

Üks keskkonnasaasteaineid on õline reovesi. Need moodustuvad õli tootmise ja kasutamise kõikidel tehnoloogilistel etappidel.

Keskkonnareostuse vältimise probleemi lahendamise üldiseks suunaks on jäätmevaba, vähejäätmete, mittekuivenduse ja vähese drenaažiga tööstuste loomine. Sellega seoses tuleb naftasaaduste vastuvõtmisel, ladustamisel, transportimisel ja tarbijatele väljastamisel võtta kasutusele kõik vajalikud meetmed nende kadude võimalikult suureks vältimiseks või vähendamiseks. See ülesanne tuleks lahendada nafta ja naftatoodete töötlemise tehniliste vahendite ja tehnoloogiliste meetodite täiustamisega naftabaarides ja pumbajaamades. Lisaks võivad kasulikku rolli mängida erinevatel eesmärkidel kasutatavad kohalikud kogumisseadmed, mis võimaldavad teil puhtal kujul kokku koguda lekkeid või lekkeid, takistades nende eemaldamist veega.

Piiratud võimalustega eelnimetatud vahendite kasutamiseks tekib naftabaasides naftatoodetega saastunud reovesi. Vastavalt olemasolevate regulatiivsete dokumentide nõuetele tuleb need üsna põhjalikult puhastada. Õli sisaldavate vete puhastamise tehnoloogia määrab moodustunud naftasaaduse - veesüsteemi faasiline hajutatud olek. Naftasaaduste käitumine vees on reeglina tingitud nende väiksemast tihedusest võrreldes vee tihedusega ja äärmiselt madalast vees lahustuvusest, mis on raskete klasside puhul nullilähedane. Sellega seoses on peamised naftatoodetest vee puhastamise meetodid mehaanilised ja füüsikalis-keemilised. Alates mehaanilised meetodid settimine on leidnud suurimat rakendust, vähemal määral - filtreerimine ja tsentrifuugimine. Alates füüsikalised ja keemilised meetodid tõsist tähelepanu köidab flotatsioon, mida mõnikord nimetatakse ka mehaanilisteks meetoditeks.

Naftasaadustest reovee puhastamine setitepaakide ja liivapüüdjate abil

Liivapüüdurid on mõeldud mehaaniliste lisandite eraldamiseks osakeste suurusega 200-250 mikronit. Mehaaniliste lisandite (liiv, katlakivi jne) eelneva eraldamise vajadus tuleneb sellest, et liivapüüdjate puudumisel eralduvad need lisandid teistes puhastusseadmetes ja raskendavad seeläbi viimaste tööd.

Liivapüüduri tööpõhimõte põhineb tahkete raskete osakeste liikumiskiiruse muutumisel vedelikuvoolus.

Liivapüüdjad jagunevad horisontaalseteks, milles vedelik liigub horisontaalsuunas, vee sirgjoonelise või ringikujulise liikumisega, vertikaalseteks, mille puhul vedelik liigub vertikaalselt ülespoole, ja kruviga (translatsiooni-pöörleva) vee liikumisega liivapüüdjateks. . Viimased, olenevalt spiraalse liikumise tekitamise meetodist, jagunevad tangentsiaalseteks ja aereerivateks.

Lihtsamad horisontaalsed liivapüüdjad on kolmnurkse või trapetsikujulise ristlõikega mahutid. Liivapüüdjate sügavus on 0,25-1 m.Vee liikumise kiirus neis ei ületa 0,3 m/s. Ringikujulise vee liikumisega liivapüüdurid on valmistatud ümmarguse koonilise kujuga paagi kujul, millel on reovee äravooluks perifeerne kandik. Muda kogutakse koonilisse põhja, kust see suunatakse töötlemisele või kaadamisele. Neid kasutatakse vooluhulgaga kuni 7000 m3/päevas. Vertikaalsed liivapüüdurid on ristküliku või ümara kujuga, milles reovesi liigub vertikaalse ülesvooluga kiirusega 0,05 m/s.

Liivapüüduri konstruktsioon valitakse sõltuvalt reovee hulgast, heljumi kontsentratsioonist. Kõige sagedamini kasutatavad horisontaalsed liivapüüdjad. Tankiparkide kogemusest järeldub, et horisontaalseid liivapüüniseid tuleb puhastada vähemalt kord 2-3 päeva jooksul. Liivapüüdjate puhastamisel kasutatakse tavaliselt teisaldatavat või statsionaarset hüdroliftit.

Setitamine on kõige lihtsam ja enim kasutatav meetod jämedalt hajutatud lisandite eraldamiseks reoveest, mis gravitatsioonijõu toimel settivad süvendi põhja või hõljuvad selle pinnal.

Naftatranspordiettevõtted (naftabaasid, naftapumbajaamad) on varustatud erinevate settimismahutitega naftast ja naftatoodetest vee kogumiseks ja puhastamiseks. Selleks kasutatakse tavaliselt standardseid teras- või raudbetoonmahuteid, mis võivad sõltuvalt reoveepuhastuse tehnoloogilisest skeemist töötada akumulatsioonipaagi, settimise või puhverpaagi režiimis.

Tehnoloogilisest protsessist lähtuvalt on mahutiparkide ja õlipumplate reostunud vesi puhastitesse ebaühtlaselt varustatud. Reostunud vee ühtlasemaks varustamiseks puhastisse kasutatakse puhvermahuteid, mis on varustatud veejaotus- ja õlikogumisseadmetega, reovee ja õli juurde- ja väljajuhtimistorustikuga, tasememõõturiga, hingamisseadmetega jne. Kuna õli on vees kolmes olekus (kergesti, raskesti eraldatav ja lahustuv), siis puhverpaagis hõljub kergesti ja osaliselt raskesti eraldatav õli veepinnale. Nendes mahutites eraldatakse kuni 90-95% kergesti eraldatavatest õlidest. Selleks paigaldatakse puhastusrajatiste skeemi kaks või enam puhverpaaki, mis töötavad perioodiliselt: täitmine, settimine, väljapumpamine. Reservuaari maht valitakse täitmise, väljapumpamise ja settimise aja järgi ning settimisajaks võetakse 6 kuni 24 tundi.vesi.

Enne settinud vee paagist väljapumpamist eemaldatakse esmalt pinnale tulnud õli ja välja sadanud sade, misjärel pumbatakse selitatud vesi välja. Paagi põhjas asuvate setete eemaldamiseks korraldatakse perforeeritud torudest drenaaž.

Dünaamiliste settepaakide eripäraks on lisandite eraldamine vees vedeliku liikumise ajal.

Dünaamilistes settimismahutites või pidevsettimismahutites liigub vedelik horisontaalses või vertikaalses suunas, mistõttu settimispaagid jagunevad vertikaalseks ja horisontaalseks.

Vertikaalne settimispaak on silindriline või ruudukujuline koonilise põhjaga mahuti settimismuda hõlpsaks kogumiseks ja pumpamiseks. Vee liikumine vertikaalses vannis toimub alt üles (osakeste settimiseks).

Horisontaalne süvend on ristkülikukujuline mahuti (plaanis) 1,5-4 m kõrge, 3-6 m lai ja kuni 48 m pikk. Ujuvad lisandid eemaldatakse teatud tasemele paigaldatud kaabitsate ja põikalustega.

Horisontaalsed settimismahutid jagunevad olenevalt püütavast tootest liivapüüduriteks, õlipüüduriteks, kütteõlipüüduriteks, kütusepüüduriteks, rasvapüüduriteks jne. Teatud tüüpi õlipüüdurid on näidatud joonisel 0.

Joonis 61 – õlipüüdurid

Ümara kujuga radiaalselgitites liigub vesi keskelt perifeeriasse või vastupidi. Reovee puhastamiseks kasutatavad suure mahutavusega radiaalsed settimismahutid on läbimõõduga kuni 100 m ja sügavusega kuni 5 m.

Tsentraalse reovee sisselaskeavaga radiaalsetel settitel on suurendatud sisselaskekiirused, mis põhjustab olulise osa settepaagi mahust vähem tõhusat kasutamist võrreldes radiaalsete settimismahutitega, millel on perifeerse reovee sisselaskeava ja puhastatud vee äravõtt keskel.

Mida suurem on kaevu kõrgus, seda rohkem aega kulub osakesel veepinnale hõljumiseks. Ja see on omakorda seotud karteri pikkuse suurenemisega. Järelikult on tavalistes õlipüüdurites raske settimisprotsessi intensiivistada. Settimismahutite suuruse suurenemisega halvenevad settimise hüdrodünaamilised omadused. Mida õhem on vedelikukiht, seda kiiremini toimub tõusmisprotsess (settimine), kui kõik muud asjad on võrdsed. Selline olukord tõi kaasa õhukesekihiliste settimismahutite loomise, mida saab konstruktsiooni järgi jagada toru- ja plaattüüpideks.

Torukujulise setti tööelemendiks on toru läbimõõduga 2,5-5 cm ja pikkusega umbes 1 m Pikkus sõltub reostuse omadustest ja voolu hüdrodünaamilistest parameetritest. Torukujulisi settepaake kasutatakse väikese (10) ja suure (kuni 60) torukaldega.

Toru väikese kaldega settepaagid töötavad perioodilise tsükliga: vee puhastamine ja torude loputamine. Neid settepaake on otstarbekas kasutada vähese hulga mehaaniliste lisanditega reovee selgitamiseks. Selgitamise efektiivsus on 80-85%.

Järsu kaldega torukujulistes settides põhjustab torude paigutus setete mööda torusid alla libisemist ja seetõttu pole neid vaja loputada.

Settimispaakide tööaeg praktiliselt ei sõltu torude läbimõõdust, vaid pikeneb nende pikkuse suurenemisega.

Standardsed toruplokid on valmistatud polüvinüül- või polüstüreenplastist. Tavaliselt kasutatakse plokke pikkusega umbes 3 m, laiusega 0,75 m ja kõrgusega 0,5 m. Torukujulise elemendi suurus ristlõikes on 5x5 cm. Nende plokkide konstruktsioonid võimaldavad paigaldada sektsioone alates neid mis tahes võimsuse jaoks; sektsioone või üksikuid plokke saab hõlpsasti paigaldada vertikaalsetesse või horisontaalsetesse klaaridesse.

Plaadisetitajad koosnevad paralleelsetest plaatidest, mille vahel vedelik liigub. Olenevalt vee liikumissuunast ja sadestunud (pinnastatud) settest jagatakse settepaagid otsevoolulisteks, milles vee ja setete liikumissuunad ühtivad; vastuvool, milles vesi ja sete liiguvad üksteise poole; rist, milles vesi liigub setete liikumise suunaga risti. Kõige laialdasemalt kasutatavad plaatide vastuvoolu settepaagid.

Joonis 62 – kogumiskaevud

Toru- ja plaadisettimispaakide eelisteks on nende efektiivsus tänu väikesele ehitusmahule, võimalus kasutada metallist kergemaid ja agressiivses keskkonnas mittekorrodeeruvaid plastmassi.

Õhukesekihiliste settimismahutite levinud puuduseks on vajadus luua konteiner kergesti eraldatavate õliosakeste ja suurte õli-, katlakivi-, liivaklompide jms eraldamiseks. Trombide ujuvus on null, nende läbimõõt võib ulatuda 10-15 cm mitme sentimeetri sügavusel. Sellised trombid lülitavad õhukesekihilised settepaagid väga kiiresti välja. Kui mõned plaadid või torud on selliste trombidega ummistunud, suureneb vedeliku voolukiirus ülejäänud osas. Selline olukord toob kaasa karteri jõudluse halvenemise. Settepaakide skemaatilised diagrammid on näidatud joonisel 0.

5.3 Järeldused viienda peatüki kohta

Selles osas käsitleti eluohutuse ja keskkonnakaitse põhiküsimusi. Ohtlike ja kahjulike analüüs tootmistegurid. Samuti töötati välja kaitsemeetmed kloori vabanemiseks. Lisaks käsitleti selles peatükis peamisi keskkonnakaitse ülesandeid, pakuti välja horisontaalse settepaagi paigaldamine naftasaaduste reovee puhastamiseks.

Järeldus

Käesolevas lõputöös töötati välja tarkvaraosa autopesujärgse reovee puhastamise automaatjuhtimissüsteemi jaoks.

Käsitleti toimimise põhitõdesid ja kaasaegseid reoveepuhastuse meetodeid. Nagu ka võimalus neid protsesse automatiseerida. Analüüsiti olemasolevat riistvara (loogilised programmeeritavad PLC kontrollerid) ja juhtimissüsteemide tarkvara.

Autopesula reovee puhastamise protsessi juhtimiseks on välja töötatud juhtimissüsteemi riistvaraline osa.

Välja on töötatud algoritm süsteemi toimimiseks CoDeSys keskkonnas. Trace Mode 6 keskkonnas on välja töötatud visuaalne kuvaliides.

Bibliograafia

automaatika reoveepuhastus

1. Loengud kursustel "Elektroonika" ja "Tehnilised mõõtmised ja seadmed". Kharitonov V.I.

2. "Tehnosüsteemide haldamine" Kharitonov V.I., Bunko E.B., K.I. Mesha, E.G. Muratšov.

3. "Elektroonika" Savelov N.S., Lachin V.I.

Autopesula MGUP "Mosvodokanal" tehniline dokumentatsioon.

Žuromsky V.M. Loengute kursus kursusel "Tehnilised vahendid"

Kazinik E.M. - Organisatsioonilise ja majandusliku osa rakendamise juhend - Moskva, MSTU MAMI kirjastus, 2006. - 36lk.

Sandulyak A.V., Sharipova N.N., Smirnova E.E. - Juhend jaotise "Eluohutus ja keskkonnakaitse" rakendamiseks - Moskva, kirjastus MSTU MAMI, 2008. - 22lk.

MGUP "Mosvodokanal" tehniline dokumentatsioon

Stakhov - Naftasaadusi ladustavate ja transportivate ettevõtete õlise reovee puhastamine - Leningrad Nedra.

Veebisaidi ressursid http://www.owen.ru.

Epov A.N. ptk. Tehniline spetsialist

Kanunnikova M.A. cand. tehnika. Teadused,
suuna "Veevarustus
ja vee ärajuhtimine "LLC "Domkopstroy"

Kõige keerulisem juhtimissüsteem reoveepuhastuses on bioloogiliste puhastite kontroll lämmastiku ja fosfori eemaldamisega. Erinevalt nende tehnoloogiate kasutuselevõtu algusest Venemaal 90ndate keskel, on nüüd selle süsteemi rakendamiseks olemas lai valik usaldusväärseid andureid ja kontrollereid, mis võimaldavad teil rakendada peaaegu kõiki protsesside juhtimise automatiseerimise ideid. Tänu kaasaegsetele seadmetele on põhiprobleemid bioloogilise puhastusprotsessi juhtimissüsteemide loomisel koos lämmastiku ja fosfori ühise eemaldamisega suures osas lahendatud. Teisalt on selliste tehnoloogiate protsessijuhtimissüsteemi konfiguratsiooni määramine projekteerimispraktikas endiselt probleem ja projekteerija-tehnoloogi, protsessijuhtimissüsteemi projekteerija ja tellija spetsialistide ühise loovuse teema. Kaasaegsete bioloogiliste puhastusseadmete protsessijuhtimissüsteemi konfiguratsiooni ja mahu otsus tehakse iga konkreetse projekti jaoks individuaalselt. Projekti analüüs näitab, et juhtimissüsteemid on projekteeritud nii liigse keerukusega kui ka ebapiisava varustusega protsessi toetamiseks.

Nendel aastatel kasutusele võetud tehnoloogiate SNiP esimestes väljaannetes olid põhilised soovitused APCS-süsteemide mahu ja konfiguratsiooni kohta. Loomulikult on need nüüdseks biorafineerimisprotsesside automatiseerimiseks oluliselt vananenud. Kas on võimalik kindlaks teha kaasaegsete reoveepuhastite protsessijuhtimissüsteemi tüüpiline koostis ja seeläbi vältida vigu juba projekti arendamise algfaasis? Välispraktikas kasutatakse selliste lahenduste rakendamiseks kümnete tegutsevate jaamade kogemust. Selline lähenemine nõuab märkimisväärset investeeringut teaduslikku analüüsi lämmastiku ja fosfori bioloogilise eemaldamisega puhastite töös. Venemaal ehitatud ehitiste arv vastavalt kaasaegsed tehnoloogiad biotöötlus, oluliselt vähem kui Euroopas ja mitmetes teistes riikides. Nende töö uurimiseks puudub sihtfinantseerimine, mis sunnib otsima teisi võimalusi optimaalsete lahenduste väljatöötamiseks.

Parim võimalus selliste ülesannete elluviimiseks on reoveepuhastusprotsesside ja protsesside juhtimissüsteemi matemaatiline modelleerimine. Selle GPS-X tarkvarapaketil põhineva projekteerimismeetodi kasutamine automaatikasüsteemi ja puhastite rajatiste ühiseks tööks projektide elluviimisel võimaldab süsteemi detailselt välja töötada, vähendab kasutuselevõtu aega ja tõstab efektiivsust. protsessi juhtimissüsteemist. See on kõige progressiivsem tõhus meetod, mille abil saate analüüsida pakutud lahenduste jõudlust ja piisavust, määrata simulatsioonimudeli abil andurite paigutust, valida ahela jaoks parima võimaluse ja määrata juhtimisalgoritmi.

Venemaal on matemaatilist modelleerimist laialdaselt kasutatud viimased 10 aastat. Kasutades tarkvarapaketti GPS-X autorite osalusel, viidi läbi töö enam kui 20 reoveepuhasti projekteerimisel ja töö analüüsil koguvõimsusega üle 6 miljoni m3/ööpäevas.

Kogunenud kogemus nende meetodite rakendamisel struktuuride arvutamisel matemaatiline modelleerimine ja selle tulemuste analüüs võimaldab määrata bioloogilise töötlemise ja mudatöötlusprotsesside koostist ja eelistatud kontrollskeeme.

Juhtimise eesmärk, meetod ja põhireeglid

Kui arendada standardlahendused bioloogilise töötlemise protsesside kontrollisüsteemid peaksid eraldama juhtimiseesmärgid ja rakendusmeetodid.

Juhtimise eesmärk on hoida teatud näitajat antud tasemel või antud vahemikus. Eesmärgi määravad protsessi bioloogia, nõuded puhastatud veele ja selle ökonoomika.

Rakendusmeetod – kuidas ja kus mõõta antud väärtust ning milliseid tehnoloogilisi mõjutusi toetada. Meetodi määrab protsessi ülesehitus.

Kaasbioloogilise lämmastiku ja fosfori eemaldamise protsessi toetamise peamised juhtimiseesmärgid sõnastati täielikult 2002. aastal bioloogiliste fosforieemaldusseadmete projekteerimis- ja kasutusjuhendis. Neid soovitusi kasutati lämmastiku ja fosfori bioloogilise eemaldamisega taimede kontrollsüsteemide matemaatilise modelleerimise alusena. Teostatud modelleerimistööde analüüs võimaldab määrata põhireeglid, mille järgimine tagab protsesside juhtimissüsteemide optimaalse konfiguratsiooni saamise.

Reegel number 1 - fosfori stabiilseks eemaldamiseks on vajalik lämmastiku eemaldamise protsessi juhtimine. Kontrolli eesmärgid:

kaitsta anaeroobset tsooni nitraatide sissepääsu eest;

eemaldada võimalikult palju nitraatlämmastikku, tagades liigeste denitrifikatsiooni ja defosfatatsiooni.

Keskmiselt see reegel on sätestatud kergesti oksüdeeruva orgaanilise aine kasutamine fosfaate akumuleerivate mikroorganismide (FAO) ja heterotroofide poolt anaeroobsetes ja anoksilistes tingimustes.

Kaasaegsed ideed kergesti oksüdeeruva orgaanilise aine ja polüfosfaatsidemete energia kasutamise protsessi biokeemia kohta anaeroobsetes ja anoksilistes tingimustes, mida kasutatakse kaasaegsetes matemaatilistes mudelites, on toodud joonisel 1. üks.

Kääritavad kergesti oksüdeeruvad ained (lahustunud biooksüdeeritav COD) hüdrolüüsitakse anaeroobsetes tingimustes lenduvate rasvhapete (VFA) saamiseks, samal ajal kui toimub fakultatiivse aeroobse hüdrolüüsi ja hapestamise mikroorganismide kasv. FAO kasutab hüdrolüüsi tulemusena tekkivaid VFAsid, mis esinevad vees (atsetaat ja propionaat), et koguda toitainete sisemist reservi PHA biopolümeeride kujul. Glükogeeni kasutatakse kasutatud VFAde ja ladustatud substraatide oksüdatsioonitaseme tasakaalustamiseks. Energiaallikana - makroenergia sidemed polüfosfaatides. Selles protsessis kasutatakse maksimaalselt VFA-d, maksimaalselt koguneb PHA-d ja vabaneb maksimaalselt polüfosfaate.

Seotud hapniku juuresolekul nitritites ja nitraatides kasutavad heterotroofsed mikroorganismid denitrifikatsiooni protsessis fermenteeruvaid orgaanilisi aineid ja osa VFA-sid. FAO mikroorganismid interakteeruvad ka VFA-dega, kuid glükogeeni ja polüfosfaatide energia kasutamise asemel oksüdeeritakse osa VFA-dest seotud hapniku abil.

Selle tulemusena väheneb järsult salvestatud biopolümeeride kogunemine FAO mikroorganismide poolt ja fosfori vabanemine anaeroobses tsoonis. Tänu sellele väheneb oluliselt fosfori eemaldamise efektiivsus – hapniku juuresolekul jääb FAO kasvuks vähem substraati ja pole vaja taastada polüfosfaatide kontsentratsiooni nende rakkudes.

Nitraatide ja nitritite sattumisel anaeroobsesse tsooni tekivad esmalt anoksilistele tingimustele iseloomulikud protsessid ning seejärel, kui seotud hapniku kontsentratsioon väheneb miinimumini, anaeroobsetele tingimustele iseloomulikud protsessid. Seega sõltub salvestatud biopolümeeride akumuleerumise ja fosfori vabanemise efektiivsus sissetulevate kergesti oksüdeeruvate masside suhtest.
ained ja sissetuleva seotud hapniku mass.

Seda kinnitavad hästi Jakutski linnareoveepuhastite uuringu ja modelleerimise käigus saadud andmed (joon. 2). Sissetuleva seotud hapniku mass on võrdeline nitraatide kontsentratsiooniga denitrifikatsioonitsooni lõpus, kust muda suunatakse ümber anaeroobsesse tsooni. Anaeroobsesse tsooni sisenevate nitraatide kontsentratsiooni piiramine tasemel umbes 1 mg/l võimaldab saavutada selles kõrge fosfori eraldumise. Samuti tuleb märkida, et denitrifikatsioon selle tasemeni toimub protsessi kiirust vähendamata.

Reegel number 2 - töödeldud vee kvaliteedikontroll viiakse läbi vastavalt ammooniumlämmastiku kontsentratsioonile. Nitrifikatsiooni kontrolli all hoidmiseks on vajalik optimaalne hapnikurežiim ja muda vanus.

Lahustunud hapniku kontsentratsioonil ja ammooniumlämmastiku kontsentratsioonil koos orgaaniliste ja anorgaaniliste inhibiitoritega on otsustav mõju nii nitrifikatsiooni esimese kui ka teise faasi nitrifitseerivate mikroorganismide kasvukiirusele.
Lahustunud hapniku kontsentratsiooni reguleerimine on protsessi juhtimissüsteemide ehitamisel kõige levinum parameeter. Kontrolli eesmärgid:

tagada vajalik puhastussügavus BHT ja ammooniumlämmastiku osas;

vältige energia raiskamist õhutamisele.

Nii kirjandusest kui ka eksperimentaalselt määrati optimaalne lahustunud hapniku kontsentratsioon nitrifikatsiooniprotsessi jaoks - joon. 3. Kõikidel juhtudel ei too hapnikukontsentratsiooni tõus üle optimaalse nitrifikatsiooni paranemiseni, vaid põhjustab ainult liigset õhutarbimist.

Muda vanus on võtmetegur kõigis bioloogilise lämmastiku ja fosfori eemaldamisega ehitiste projekteerimisprotseduurides ning ehitiste töös.

Kaasaegsetes mudelites eristatakse järgmisi muda vanusenäitajaid:

Muda aeroobne vanus, see väärtus määrab esimese ja teise faasi nitrifikatsiooni mikroorganismide lubatud kasvukiirused.
See on määratletud kui muda massi suhe aeroobsetes tingimustes ja rajatistest eemaldatud muda massi. Väiksemad vanuseväärtused on aktsepteeritavad ammooniumlämmastiku kontsentratsioonidel alates 1 mg/l, kui nitritite osas pole ranget normi. Sügavama nitrifikatsiooni saavutamiseks suured väärtused mudaaeg. Samuti on muda vanuse suurenemine või vähenemine seotud äravoolu temperatuuri muutumise ja nitrifikatsiooni inhibiitorite esinemisega. Joonisel fig. Joonisel 4 on näidatud muda aeroobse vanuse sõltuvus temperatuurist täielikul nitrifikatsioonil, samuti muda vanus, mis on vajalik nitrifikatsiooniprotsessi käivitamiseks aeratsioonipaakides.

Muda anaeroobne vanus vastutab anaeroobsetes tingimustes toimuvate hüdrolüüsi ja hapestumise mikroorganismide kasvu eest. Sõltuvalt vajadusest hankida täiendavaid VFA-sid anaeroobses tsoonis on anaeroobse muda vanus 1 kuni 3 päeva. Seda defineeritakse kui anaeroobses tsoonis oleva muda massi ja väljastatud muda kogumassi suhet.

Muda koguvanus määrab biotsenoosi biomassi liikide suhte ja muda iseoksüdeerumise sügavuse. Muda koguvanus on defineeritud kui muda massi suhe õhutuspaagi kõigis tsoonides (anaeroobne, anoksiline ja aeroobne) ja suurenedes eemaldatava muda massi suhe. Igal juhul on protsessis muda optimaalne vanus. Muda koguvanuse vähenemine ei võimalda saavutada muda ja denitrifikatsiooniprotsesside optimaalset aeroobset ja anaeroobset vanust. Vanuse suurenemine toob kaasa muda autolüüsi protsesside arengu ja fosfori eemaldamise efektiivsuse vähenemise (joon. 5 ja joon. 6).

Juhtimiseesmärkide prioriteetsus

Kuna vaadeldavad kontrollieesmärgid võivad konkreetse tehase töötamise ajal omavahel vastuolus olla, tuleb juhtimissüsteemi projekteerimisel kindlaks määrata prioriteedid.

Juhtimiseesmärkide prioriteetsus on näidatud joonisel fig. 7 ja seda selgitatakse järgmiselt:

. nitrifikatsiooni taastumine on seotud nitrifikaatorite kasvuga ja võib kesta kuni kaks nädalat. Juhtimissüsteemi tegevus ei tohi mingil juhul kaasa tuua nitrifitseerivate mikroorganismide kadu. Välispraktikas, sealhulgas soovitustes ATV aerotankide arvutamiseks ebasoodsates tingimustes (näiteks heitvee temperatuuri hooajaline langus), on soovitatav ette näha võimalus suurendada aeroobsete tankide aeroobset mahtu denitrifikatsiooni tõttu. tsoon;
. denitrifikatsiooni taastamine on seotud ensümaatilise süsteemi ümberstruktureerimisega ja võtab aega mõnest minutist (üleminek mõnele teisele ensüümile hingamisahelas) kuni mitme tunnini (ensüümide süntees). Arvestada tuleb sellega, et rikkumise või ebapiisava denitrifikatsiooniaja korral suureneb nitraatide kontsentratsioon töödeldud vees.
Lämmastiknitraatide kontsentratsiooni puhastatud vees saab tehnoloogiliselt reguleerida ainult spetsiaalsete järelpuhastusseadmete olemasolul. Seetõttu on vajadusel ebasoodsates tingimustes lubatud kasutada aerotanki anaeroobset tsooni osaliselt või täielikult denitrifikatsiooniks;
. fosfori eemaldamise taastamine on seotud nii ensümaatilise süsteemi ümberkorraldamisega kui ka FAO kasvuga. Protsessi taastamine kestab mitu minutit (lülitus ensümaatilises süsteemis) kuni päevani (FAO kontsentratsiooni tõus biotsenoosis). Fosfori kontsentratsioon on reagendiga hõlpsasti reguleeritav nii bioloogilise töötluse etapis kui ka järeltöötluse käigus, seega ei too defosfateerimise efektiivsuse ajutine kaotus reaktiivi doseerimise kontrollimisel kaasa töödeldud vee kvaliteedi halvenemist.

Juhtimise rakendusmeetodid

Mõelgem, milliste meetoditega saab UCT protsessi kasutava reovee bioloogilise puhastusskeemi näitel rakendada seatud eesmärke lahendavat juhtimissüsteemi.

Joonisel fig. 8 on skemaatiline diagramm UCT protsessist selle kõige täielikumas teostuses, sealhulgas anaeroobne tsoon, anoksiline tsoon, muutuva režiimiga tsoon (saab toetada erinevaid tingimusi- aeroobne, anoksiline või perioodiline aeratsioon), aeroobne tsoon ja sekundaarne selgitaja. Esimene eesmärk on piirata nitraatide (ja nitritite) Q2CNO3 lämmastiku massi nii, et see oleks oluliselt väiksem sissetuleva orgaanilise aine massist Q1C1. Peamine probleem on sel juhul küsimus, kuidas seda suhet mõõta. Esmapilgul on siin kaks võimalust:
1) Mõõtke sissetulevate lämmastiknitraatide ja lahustunud orgaaniliste või lahustunud biooksüdeeruvate ainete kontsentratsioone. Selle lähenemisviisi rakendamiseks on vaja mõõta kahte voolu, nitraatlämmastiku kontsentratsiooni ja lahustunud orgaaniliste ainete kontsentratsiooni keemiliste või biokeemiliste meetoditega. Selline mõõtmine on võimalik, kuid süsteem osutub üsna keeruliseks ja kulukaks.
2) Kuna me piirame lämmastiknitraatide mõju - mõõta nende kontsentratsiooni anaeroobses tsoonis. Siinkohal tuleb arvestada, et nitraatlämmastiku madalate kontsentratsioonide korral on see denitrifikatsiooniprotsessis piiravaks teguriks (elektroni aktseptorina, sarnaselt hapnikuga aeroobsetes protsessides). Seetõttu järgib nitraatide jääklämmastiku kontsentratsioon Monodi võrrandit. Need. nitraatide madala lämmastikusisalduse korral neid reaktsioonikiiruse vähenemise tõttu praktiliselt ei eemaldata. Selle tulemusena on anaeroobses tsoonis nitraatlämmastiku madalal kontsentratsioonil (vastavalt modelleerimistulemustele - alla 0,1 mg/l) kaks võimalust:
. madal kontsentratsioon saavutatakse anaeroobsesse tsooni siseneva väikese nitraatlämmastiku massi tõttu;
. madalaim kontsentratsioon, mis saavutati nitraatlämmastiku eemaldamise tulemusena anaeroobses.

Seega on mõõtmine tundetu.

Bioloogiliste fosfori eemaldamise tehaste projekteerimis- ja kasutusjuhendis märgiti, et lämmastiku eemaldamise jälgimisel on üheks kasulikuks mõõtmiseks redokspotentsiaali Eh mõõtmine. Еh väärtuse (konstantsel pH-l) määrab oksüdeerivate ja redutseerivate ainete tasakaal lahuses, s.o. võime vastu võtta või loovutada elektrone, samuti oksüdeeriva aine ja redutseerija olemus. Eh väärtus langeb oluliselt, kui vahetada oksüdeerivaid aineid järgmises järjekorras - lahustunud hapnik - nitritid ja nitraadid - sulfaadid. Seega võimaldab Еh anduri kasutamine hinnata nitritite ja nitraatide rolli anaeroobses tsoonis toimuvates protsessides ning oksüdeeriva aine ja orgaanilise aine suhet.

Seetõttu on Eh kasutamine anaeroobse tsooni kontrollimiseks üsna lihtne ja usaldusväärne meetod.

Еh optimaalse väärtuse säilitamiseks on vaadeldavas tehnoloogias võimalik kontrollida Q2 tarbimist ja nitraatide CNO3 kontsentratsiooni.

Vooluhulga reguleerimine toimub üsna lihtsalt sagedusregulaatoritega pumba abil ja seda kasutatakse üldiselt kõigis UCT-põhiste protsesside skeemides, kuid see mõjutab reguleerimisvahemikku (piiratud ± 30 %). On ebaratsionaalne vähendada ringlussevõtu tarbimist, kuna see on vastuolus selle ringlussevõtu peamise ülesandega - aktiivmuda tarnimisega anaeroobsesse tsooni. Samuti pole otstarbekas rohkem suurendada, kuna voolukiiruse suurenemisega ei suurene mitte ainult tarnitava muda mass, vaid väheneb ka anaeroobses tsoonis viibimise aeg.

CNO3 nitraatide kontsentratsiooni kontrollimiseks on mitu võimalust. Esimene võimalus on reguleerida sissetuleva lämmastiku massi denitrifikatsiooni ringlussevõtu Q4CNO3 väljundis, muutes Q4 voolukiirust. Seda juhtimispõhimõtet on kõige lihtsam rakendada – nitraadikontsentratsiooni mõõdetakse otse denitrifikatsioonitsooni lõpus ja pumpa juhib sageduskontroller. Selle ringlussevõtu juhtimist kasutatakse enamikus lämmastiku eemaldamise ning kombineeritud lämmastiku ja fosfori eemaldamise skeemides. Selle taaskasutuse reguleerimine on tehniliselt piiratud pumba ja sagedusregulaatori ühise töötamise võimalustega ning tehnoloogiliselt - puhastatud vees vajaliku nitraatide kontsentratsiooni saavutamisega.

Samamoodi saab sissetuleva lämmastiku Q3CNO3 väljalaskeava massi reguleerida voolukiiruse Q3 muutmisega. Seda tüüpi juhtimine on keerulisem, kuna reeglina ei reguleeri muda tagasivoolu kiirust mitte pump, vaid tagasivoolu mudakambrite paisud ja pumba reguleerib sekundaarselt paagis olev tase. Seda tüüpi reguleerimist piirab tehniliselt ka muda taseme tõus LeSL sekundaarses settimispaagis (vt joonis 8) koos taaskasutamise tarbimise vähenemisega. See määrus kehtib tehnoloogilised skeemid ah, loodud MUCT4 protsessi baasil - eraldi tsooni eraldamisega tagasivoolumuda denitrifikatsiooniks. Samal ajal on soovitav jälgida seisva muda taset sekundaarsetes settimismahutites.

Teine võimalus denitrifikaatori (Q3 + Q4)∙CNO3 väljundisse siseneva lämmastiku massi reguleerimiseks on kontrollida nitraatlämmastiku kontsentratsiooni töödeldud vees. Seda reguleerimismeetodit kasutatakse tavaliselt koos denitrifikatsiooniringluse voolukiiruse reguleerimisega muutuva režiimiga tsoonide juuresolekul. Nitridenitrifikatsiooni kontrollimiseks muutuva režiimiga tsoonides kasutatakse õhuvoolu Qair1.

Lahustunud hapniku kontsentratsiooni langus samaaegse nitridenitrifikatsiooni tasemeni või õhuvarustuse perioodiline seiskamine toimub alati koos ammooniumlämmastiku NH4 kontsentratsiooni tagasisidega, et mitte häirida nitrifikatsiooniprotsessi. Sel juhul tehakse aeroobse vanuse arvestuses tingimata muudatus.

Vahelduva aeratsiooniga tsoonide puhul arvutatakse aeroobne vanus järgmiselt:

kus TA/TD on aeratsiooni ja denitrifikatsiooni aegade suhe;
W on aerotanki tsooni maht, m3;
ai - muda doos, g/l;
ar - muda doos tagasisettes, g/l;
qi - liigse muda tarbimine, m3/päevas.

Aerotanks "karussell" tüüpi

Mõnes projektis kasutatakse nitridenitrifikatsiooni protsessi korraldamiseks "karussell" segamispõhimõttega aerotanke. Sel juhul tuleks reguleerimise korraldamisel eristada kahte põhimõtteliselt erinevat juhtumit.

Esimene juhtum on "lühike karussell" (joonis 9). Kui aeratsioonisüsteemi väljalaskeava juures hoitakse lahustunud hapniku kontsentratsiooni, mis on nitrifikatsiooniprotsessi jaoks optimaalne, siis voolu liikumisel aeratsioonisüsteemist väljapääsust tagasivoolu ei ole lahustunud hapniku kontsentratsiooni. aeg langeda denitrifikatsiooniprotsesside tasemele. Sel juhul on õiglane:

kus L on jooksu pikkus õhutussüsteemi lõpust alguseni (m), v on vee liikumise kiirus “karussellis” (m/s), CO2 on kontsentratsioon
hapnik pärast aeratsioonisüsteemi (mg/l), OUR - keskmine hapnikutarbimise kiirus (mgO2/g DM sekundis), ai - mudadoos (g/l).
Keskmine hapnikukao jooksu pikkus on 50 m.
Sellised struktuurid töötavad optimaalselt perioodilise õhutamise režiimis, mida juhivad lahustunud hapniku ja ammooniumlämmastiku andurid. Vastavalt ammooniumlämmastiku kontsentratsioonile lülitatakse õhuvarustus sisse / välja.

Põhimõtteliselt teistsugune juhtum on "pikk karussell" (L/v››CO2 / (OUR∙ai), kui sõiduaeg võimaldab vähendada hapnikku denitrifikatsiooni optimumini ja tuua esile denitrifikatsioonitsooni ruumis "karussellis" (joonis 1). 10).

Sel juhul on võimalik reguleerida denitrifikatsioonitsooni pikkust, st. korraldama "karusselli" muutuva režiimiga tsooni. Muutuva režiimi tsooni juhib üldpõhimõte- õhuvarustuse Qair1 sisse/välja lülitamine toimub ammooniumlämmastiku anduri abil. Kui õhutussüsteem on sisse lülitatud, hoitakse hapniku kontsentratsioon O2(1) hapnikuanduri järgi nitrifikatsiooni optimaalsel tasemel. Karusselli alati aeroobse osa õhuvarustust teostab O2(2) hapnikuandur, mis asub aeroobse tsooni lõpus ja tagab denitrifikatsiooniprotsessi alguse voolu juurdevoolu punktis.

Lahustunud hapniku kontsentratsiooni säilitamine aereeritud tsoonides

Lahustunud hapniku kontsentratsiooni säilitamine aereeritud tsoonides võib toimuda erinevate algoritmide abil.
Vaatame lähemalt nende eeliseid ja puudusi.
Õhuvoolu otsereguleerimine on näidatud joonisel fig. üksteist.
See on kõige lihtsamini rakendatav reguleerimisalgoritm. Sellist reguleerimist saab läbi viia otse lahustunud hapniku kontsentratsiooni määramise seadmete sisseehitatud kontrolleritest. See meetod on järgmised piirangud:
. Minimaalsele õhuvooluhulgale kaitse puudub - vooluhulga vähenemisel võib mudasegu kihistumise ja muda sadestumisega aeratsioonipaagi põhja rikkuda minimaalset õhutamise intensiivsust.
. Maksimaalse õhuvoolu eest kaitse puudub - õhuvoolu suurenemisega on võimalik õhutussüsteemi pikaajaline ülekoormus.
. Ammooniumlämmastiku kohta tagasisidet pole.

Seda meetodit soovitatakse õhuvoolu täiendavaks reguleerimiseks üksikutes aereeritavates tsoonides piki aeratsioonipaagi pikkust; see ei ole rakendatav muutuva režiimiga tsoonide jaoks ega kogu õhutussüsteemi reguleerimisel peamise õhukanali ventiiliga, kuna see võib põhjustada puhastustehnoloogia rikkumisi ja õhutussüsteemi tööea lühenemist.

Teine juhtimismeetod on üheastmeline õhuvoolu reguleerimise algoritm (joonis 12). Sel juhul arvutatakse seatud ja praeguse hapnikukontsentratsiooni võrdlemise tulemuse põhjal õhuvoolu uus väärtus, mida hoiab siiber voolumõõturi abil.

Selline juhtimisalgoritm on palju usaldusväärsem ja on peamine õhuvoolu juhtimiseks kasutatav algoritm, sealhulgas üks peamise õhukanali siiber.

Sel juhul on võimalik hoida nii minimaalset kui ka maksimaalset õhuvoolu, tagades minimaalse õhutamise intensiivsuse ja vältides õhutussüsteemi ülekoormamist. Puudub seos ainult ammooniumlämmastiku kontsentratsiooniga.

Kui on vaja kasutada ammooniumlämmastikuanduri signaali, kasutatakse kõige keerulisemat kaheastmelist juhtimisalgoritmi (joonis 13).

Sellisel juhul lisandub õhuvoolu reguleerimisele eelneva põhimõtte kohaselt ammooniumlämmastiku kontsentratsiooni mõõtmise tulemustest lähtuv lahustunud hapniku "seadepunkti" muutus. See on kõige keerulisem juhtimisalgoritm ja mõõteriistade poolest kõige kallim. Soovitatav on seda kasutada muutuva režiimiga tsoonides, et saavutada sügavaim denitrifikatsioon, säilitades samal ajal ammooniumlämmastikuga puhastamise kvaliteedi.

Muda vanuse juhtimine

Muda vananemise juhtimine on aeglane protsess, mida saab põhimõtteliselt teostada nii automaatikasüsteem kui ka operaator. Vanuse säilitamisel on kõige olulisem simulatsioonis arvutatud nn muda dünaamiline vanus - arvutatud vanuse väärtusele vastav viimase ajaintervalli keskmine väärtus. Paljudes tööjaamades muda vanuse kontrolli ei teostata või seda tehakse valesti, kuna juurdekasv arvutatakse erinevate valemite abil (sageli aegunud).

Muda kontsentratsiooni sekundaarsete settimismahutite muda ringlussevõtus saab massibilansi alusel arvutada:

Konstruktsioonide puhul, kus kogu aktiivmuda juhitakse aerotanki päisesse, saab muda vanuse hetkeväärtuse arvutada järgmiselt:

kus SAt on muda koguvanus, Wat on aerotanki kogumaht, Qi on üleliigse muda tarbimine, Ri on muda retsirkulatsiooni koefitsient.

Anaeroobse tsooni olemasolul, kus muda tarnitakse denitrifikatsioonitsoonist, on muda doos selles väiksem ja sõltub retsirkulatsioonikoefitsiendist anaeroobsesse tsooni. Sel juhul arvutatakse muda doos anaeroobses osas:

kus: aan on muda doos konstruktsiooni anaeroobses osas, ai on muda doos anoksilises ja aeroobses tsoonis, Ra on retsirkulatsioonikoefitsient anaeroobsesse tsooni.

Siis muda koguvanus sellistes struktuurides:

See vanuse arvutamise meetod võtab arvesse ainult kuluväärtusi ja seda on juhtimise automatiseerimisel palju lihtsam rakendada.

Näide reoveepuhasti kontrolliskeemist

Kokkuvõtteks vaatleme kahe UCT protsessi kasutava reasisese aeratsioonipaagi juhtimisskeemi, mis on välja töötatud Kirovi linna puhastusrajatiste jaoks kirjeldatud põhimõtete järgi (joonis 14).

Anaeroobsesse tsooni sisenevate nitraatide massi piiramine saavutatakse anaeroobsesse tsooni suunduva ringluse voolukiiruse reguleerimisega Eh-anduri abil ja denitrifikatsiooni ringluse reguleerimisega nitraatide NO3 lämmastikuanduriga denitrifikatsioonitsoonis. NO3 "seadepunkti" automaatne reguleerimine on ette nähtud juhul, kui Еh väärtuse kindlaksmääratud vahemikku ei ole võimalik saavutada, reguleerides ringlust anaeroobsesse tsooni. Anaeroobse tsooni kasutamiseks denitrifikaatorina ebasoodsates tingimustes näeb operaator ette kõrgema sättepunkti Еh kasutuselevõtu.

Lahustunud hapniku kontsentratsiooni üldine reguleerimine toimub kaheastmelise põhimõtte kohaselt O2 hapnikuandurilt ja Qairi õhuvoolumõõturilt õhukanali ühise siibri abil. Konstantse hapnikukontsentratsiooni saavutamine kogu aerotanki pikkuses tagatakse aeraatori paigutuse tiheduse muutmisega. Kuna aeroobse tsooni alguses on etteantud kontsentratsiooni säilitamisel vooluhulga kõikumine vähem väljendunud, kasutatakse selles tsoonis õhuvoolu korrigeerimiseks üheastmelist juhtimispõhimõtet koos täiendava hapnikuanduriga.

Muda vanuse arvutamine toimub automaatselt vastavalt kirjeldatud põhimõttele vooluhulkade mõõtmise teel. Eemaldatud muda massi ja optimaalse vanuse peab reguleerima operaator.

järeldused

Matemaatilise modelleerimise kasutamine võimaldab kindlaks määrata lämmastiku ja fosfori bioloogilise eemaldamisega aerotankide automaatjuhtimissüsteemide projekteerimise põhiprintsiibid.

Fosfori eemaldamise protsessi kontrollimiseks on vaja minimeerida retsirkulatsioonivoogudega anaeroobsesse tsooni sisenevate nitraatide mõju, mille puhul juhitakse nitraatlämmastiku massi retsirkulatsioonivoogudes. Peamine meetod anaeroobsesse tsooni siseneva nitraatlämmastiku massi kontrollimiseks on denitrifikatsiooniprotsessi juhtimine retsirkulatsioonikulude muutmisega.
ja hapnikurežiim muutuva režiimiga tsoonides.

Protsessi anaeroobses tsoonis on mõistlik juhtida redokspotentsiaali anduri abil.

Nitrifikatsiooniprotsessi säilitamiseks tuleks kontrollida muda hapnikurežiimi ja aeroobset vanust.

Süsteemi ehitamisel tuleks lähtuda järgmistest prioriteetidest: nitrifikatsiooniprotsessi säilitamine, denitrifikatsiooniprotsessi säilitamine ja alles seejärel - fosfori bioloogiline eemaldamine.

Praegu on bioloogilise puhastusprotsessi jaoks olemas märkimisväärne hulk tehnoloogilisi skeeme, millest igaüks erineb aeratsioonietappide arvu, aktiivmuda regenereerimise olemasolu või puudumise, reovee ja muda rajatistesse tagasijuhtimise meetodite ning muda tagasijuhtimise astme poolest. töötlemine jne Igat tüüpi rajatisi iseloomustavad selle normaalsed töönäitajad ja see nõuab individuaalset lähenemist automatiseeritud juhtimissüsteemi projekteerimisele.

Mõjutused, mida saab kasutada automatiseeritud juhtimissüsteemi ehitamiseks, on järgmised:

Muda tagasivoolu juhtimine, et säilitada aktiivmuda kontsentratsioon aerotankis;

Õhuvoolu reguleerimine selliselt, et säiliks lahustunud hapniku kontsentratsioon kogu aeropaagi mahus;

Süsteemist eemaldatud aktiivmuda voolukiiruse reguleerimine, et muda vanus püsiks konstantsena;

Aerotanki ja regeneraatori mahtude vahekorra muutmine (säilitades nende kogumahu püsivuse), et optimeerida muda regeneratsiooni;

Sissetuleva reovee voolu jaotus paralleelselt töötavate aerotankide vahel;

Aerotanki siseneva vee optimaalse pH väärtuse säilitamine

settimismahutitest väljuva muda voolukiiruse juhtimine, et säilitada neis optimaalne muda tase ja muuta seda sõltuvalt settesegu kontsentratsioonist ja voolukiirusest, töödeldud settinud vee hägususest, aga ka settest. indeks.

Traditsioonilistes automatiseeritud juhtimissüsteemides kasutatakse algoritmilisi mudeleid, mis ühendavad juhtimistoimingu sisendandmetega (või nende muutumisega). Traditsiooniliste kontrollimeetodite miinuseks seoses reovee bioloogilise puhastuse protsessiga on loodud matemaatiliste mudelite mitmemõõtmelisus ja keerukus alginformatsiooni vähese täpsusega ja ebatäielikkus ning kontrollkriteeriumi ebaselgus. Teisest küljest võimaldavad bioloogilise reoveepuhasti töö käigus tekkivad olukorrad sageli kasutada juhtimiseks formaalseid arutlusmeetodeid, mis on lähedased inimeksperdi loomulikule arutluskäigule. Bioloogilise töötlemise juhtimise ülesannete puhul võivad need olla oluliselt tõhusamad kui traditsioonilised automatiseeritud juhtimissüsteemid, eriti arendus- ja muutmisaja ja -kulude osas, kuna süsteemi nõuded ja välised tingimused muutuvad, mis on äärmiselt oluline tegur, pidades silmas süsteemi pidevat täiustamist. tehnoloogia ja üksuse tootlikkuse tõstmine.bioloogiline töötlemine. Kontrollitava objekti iseloomulik tunnus on puhasti võime korrigeerida tehnoloogilist skeemi ja muuta seadmete koostist. See asjaolu suurendab nõudeid loodava süsteemi avalikkusele, väljavaadetele ja standardiseerimisele. Muutused reoveepuhastuse kvaliteedistandardites, puhastusseadmete võimsuse suurendamine või uute juhtimisparameetrite lisamine nõuavad traditsiooniliste automatiseeritud juhtimissüsteemide matemaatiliste mudelite täielikku ümbertöötamist, samas kui ekspertsüsteemis piisab vaid reeglite kohandamisest või uute lisamisest. ühed.

Lisaks tekivad bioloogilise puhastuse juhtimise protsessis sageli probleemsed olukorrad, millest ülesaamiseks on vaja kasutada paljude ekspertide kogemusi, regulatiivset, tehnilist, viite- ja regulatiivset teavet, mis ei pruugi operaatorile alati kättesaadav olla. Raviasutuste tegevuse juhtimine on kompleksne ülesanne, mis on seotud raviasutuste seisundi ja toimimise iseärasustega. Praktikas seisab reoveepuhasti tehnoloog, kes teeb otsuseid reoveepuhastuse korraldamise kohta, silmitsi järgmiste probleemidega:

Otsustusparameetrite puudumine piiratud aja ja spetsialiseeritud laborianalüüside kõrge hinna tõttu;

Otsuste tegemise loomuliku keele juhiste puudulikkus, ebatäpsus;

Teoreetiliste teadmiste puudumine reoveepuhastusprotsessi kohta ja konkreetse puhasti toimimise iseärasuste arvestamata jätmine.

Reoveepuhastusprotsess viiakse läbi süsteemi reaktsiooni viivitusrežiimis ja sõltub paljudest sisendsignaalidest. Need signaalid on heterogeensed, saabuvad erinevate ajavahemike järel ja mõned neist nõuavad töötlemiseks aega, samuti erilisi laboritingimusi ja kalleid reaktiive. Reoveepuhastid toimivad osaliselt tänu erinevate elusorganismide tegevusele, kelle reaktsioonid sisendparameetrite mõjule on spetsiifilised ja üksteisest sõltuvad. Reoveepuhastust teostavate organismide komplekside olemasolu optimaalseid tingimusi on väga raske valida nende komplekside varieeruvuse tõttu sõltuvalt reovee koostisest. Biogeensete elementide kontsentratsiooni reguleerimine, söötme pH ja temperatuuri hoidmine soovitud vahemikus avaldavad positiivset mõju mitte ainult mikroorganismide arengule, vaid ka viimaste biokeemilisele aktiivsusele vee puhastamisel. Mikroorganismide funktsioneerimiseks aerotankides optimaalsete tingimuste valimiseks kasutatakse automatiseeritud juhtimissüsteeme, mis põhinevad matemaatilistel mudelitel (tabel 1.2). Sellistel süsteemidel on mitmeid puudusi. Need töötavad hästi siis, kui puhasti töötab normaalselt ja on halvasti rakendatavad hädaolukorras.

Loomulikult on probleemsituatsioonide tekkimisel vajalikud ekspertide teadmised ja kogemused ning ilmselgelt ei piisa võrrandite lahendamise simulatsioonimudelite ja programmide väljatöötamisest. Kasutada tuleb nii aastate jooksul kogunenud subjektiivset kui ka raviasutuste tööperioodi jooksul kogunenud puudulikke andmeid ja objektiivset informatsiooni.

Tehisintellekti meetodite ja vahendite kasutamine annab uusi võimalusi reoveepuhastite majandamise probleemi lahendamiseks. Tehisintellektil põhinevad ekspertsüsteemid peaksid ideaaljuhul olema mitteformaliseeritavate ülesannete lahendamisel inimese omaga võrreldavad või isegi kõrgemad. Eksperdisüsteem "teab" igal juhul vähem kui inimekspert, kuid hoolivus, millega neid teadmisi rakendatakse, kompenseerib selle piirangud. Hetkel on välismaal reovee puhastamiseks kasutusel mitmeid ekspertsüsteeme (ES) (tabel 1.3).

Tabeli 1.3 näiteid analüüsides tuleb märkida, et bioloogilise puhastusüksuse juhtimiseks, mis on element integreeritud süsteem Olmereovee puhastamiseks on kõige otstarbekam kasutada reeglitepõhist süsteemi.

Tabel 1.2 – klassikalise tõrje mudelid bioloogilistes puhastusjaamades

Nimi	Rakenduse näide	Varustus	Mudeli puudused	Mudelite eelised
korrelatsioon	Veeomaduste vaheliste seoste ja vastastikuste sõltuvuste loomine	Reoveepuhasti	Suure hulga olemasolu välised tegurid, põhjustab mikroorganismide ja substraadiga interaktsiooni vastastikune mõju raskusteni süsteemi kirjeldamiseks sobiva mudeli valimisel. Mudelid on raskesti arendatavad, sageli ebatäpsed ja tegelikkust liialt lihtsustavad. Simulatsioon ei tööta tundmatute või simuleerimata olukordade korral. Kvalitatiivseid andmeid ei saa arvjuhtimise mudeli jaoks kasutada. Andmed on ebatäpsed või puuduvad, andurid annavad ekslikku infot või puuduvad, iga päev ei analüüsita kõiki modelleerimiseks vajalikke omadusi, mis mõjutab mudelite täpsust. Sissetuleva vee omadused on väga muutlikud ja kontrollimatud. Andmete saamise viivitus pikkade laborianalüüside ja analüütiliste arvutuste tõttu.	Puhasti käitumise hinnang konkreetsele arengustsenaariumile (töötingimused ja sissetuleva vee omadused) ning võimalike tulemuste prognoos keskmiseks ja pikaks perioodiks teatud tegevustega puhastusprotsessis Saasteainete eemaldamise tõhususe parandamine Elektri-, kemikaalide ja puhastusrajatiste hoolduskulude vähendamine Olemasolevate reoveepuhastite moderniseerimiseks alternatiivide väljatöötamine
Adaptiivne algoritm	Vajaliku hapnikutaseme säilitamiseks aerotankis	Aerotank
Pragmaatilised mudelid Põhilised mudelid	Bakterite kasv ja substraadi tarbimine	Aerotank
simulatsioonimudelid Statistiline süntees	Raviasutuste seisundite arengu modelleerimine	Reoveepuhasti
Klasterdamine	Andurite andmete klassifikatsioon	Reoveepuhasti
Stokesi seadus	Sadestumise modelleerimine	liivapüüdja
Guzmani kõver	Solid Settling Modeling
Optimeerimismeetod	Muda käitlemise optimeerimine	Primaarsed, sekundaarsed settimismahutid
Deterministlikud, ennustavad mudelid	sademed	Primaarsed, sekundaarsed settimismahutid
Toimivuskõverad ja stohhastilised mudelid	Settepaakide käitumise ennustamine	Primaarsed, sekundaarsed settimismahutid

Tabel 1.3 – Reoveepuhastite jaoks välja töötatud tehisintellekti tööriistad

Nimi . Arendaja	Teadmiste kujutamine	Peamised omadused ja spetsifikatsioonid	Puudused
ES reaalajas. (Baeza, J)		Raviasutuste töö reguleerimine. Reoveepuhastusprotsessi juhtimine Interneti kaudu.	Reeglipõhised süsteemid: Pole töökohal koolitatud Raskused lähteandmetest teadmiste ja kogemuste hankimise protsessis Ettenägematus on nende ulatus piiratud mineviku ettemääratud olukordadega. Juhtumipõhised süsteemid: Teadmusbaasi pretsedentide indekseerimise probleem; Tõhusa protseduuri korraldamine lähimate pretsedentide otsimiseks; Koolitus, kohanemisreeglite kujundamine; Vananenud juhtumite eemaldamine. Pretsedendid ja reeglid: Süsteemimoodulite süntaktiline ja semantiline integreerimine puudub
ES raviasutuste seisukorra määramiseks. (Riano) 4]		Reeglite automaatse genereerimise süsteem, mida kasutatakse raviasutuste olukorra tuvastamiseks.
ES raviasutuste haldamiseks. (Yang)		Ekspertsüsteem reoveepuhastite vee puhastamise etappide järjestuse määramiseks
ES OS-i juhtimiseks. (Wiese, J., Stahl, A., Hansen, J.)	pretsedente	Ekspertsüsteem kahjulike mikroorganismide tuvastamiseks aktiivmudasüsteemis
ES veereostusest põhjustatud kahju vähendamiseks. (Põhja-Carolina ülikool)	pretsedente	Võimalike mõjude hindamine vesikonna hajureostusallikate haldamisel lähtuvalt kasutajate sisendist ja otsustest.
Reaalajas ES reoveepuhastite haldamiseks (Sanchez-Marre)	pretsedente	PPR raviasutuste töö monitooringu, integreeritud monitooringu ja juhtimise ajal. Ühendab raamistruktuuriks: õppimine, arutlemine, teadmiste omandamine, hajutatud otsuste tegemine. Järeldusreeglid modelleerivad osaliselt andmeid ja teadmisi. Pretsedentide süsteem modelleerib empiirilisi teadmisi.
Aktiivmudasüsteemi juhtimine. (Comas, J.)	pretsedente	Bioloogilise puhastusrajatiste aktiivmudasüsteemi seire- ja juhtimissüsteem. Põhi- ja põhimoodulid on välja töötatud objektorienteeritud kesta alusel, mis rakendab järeldusmehhanismi. Haldab andmete kogumist, andmebaasi, reeglite süsteemi ja pretsedente.

Bioloogilise puhastusüksuse enda juhtimise probleemide lahendamise iseloomulikumaks vormiks on tootmismudeli alusel üles ehitatud ekspertsüsteemid, kus teadmised on esindatud “kui-siis” tüüpi reeglistikuga. Sellise ekspertsüsteemi peamised eelised on teabe täiendamise, muutmise ja tühistamise lihtsus ning järeldusmehhanismi lihtsus. Joonisel 1.1 kujutatud ekspertiisisüsteemi struktuuri korrastamiseks on vaja tehnoloogiline informatsioon teisendada otsustusstruktuuriks, mis kirjeldab teadmistebaasi toimimist, ning seejärel koostada valitud tarkvarakesta alusel ekspertsüsteemi tööprogramm.

See on käesoleva lõputöö eesmärk: kohandada teoreetiliste uuringute ja praktiliste lahenduste kogemus bioloogilise reoveepuhasti juhtimiseks ekspertsüsteemide kasutamise valdkonnas konkreetse puhastusprotsessiga, võttes arvesse projekteerimisparameetreid ja projekteerimisel vastu võetud. nende puhastusasutuste individuaalse tehnoloogilise skeemi kohta. Nagu ka täisväärtusliku protsesside automatiseerimissüsteemi loomine ja selle rakendamiseks tehniliste vahendite valik.

Joonis 1.1 - Reoveepuhastusprotsessi juhtimise struktuur

1

Tarkvarakeskkonnas Statistica tuvastatud eksponentsiaalne mudel fenoolsete ühendite kontsentratsiooni vähendamiseks. Mudeli ebastabiilsete parameetrite stabiliseerimiseks on idee A.N. Tihhonovi sõnul viidi läbi "harja regressiooni" protseduur. Saadud reguleeritud mudel, mis määrab kindlaks fenoolsete ühendite lagunemisastme sõltuvuse vesikeskkonnas füüsikalis-keemiliste tegurite (foto-Fentoni reaktiiv) mõjul protsessi parameetritest, on statistiliselt oluline (R2 = 0,9995) ja sellel on paranenud ennustusvõime. omadusi kui vähimruutude meetodil tuvastatud mudel. Kasutades MathCad süsteemis Lagrange'i kordaja meetodil fenoolsete ühendite kontsentratsiooni vähendamise normaliseeritud mudelit, määrati FeCl3, H2O2 tarbimise spetsiifilised optimaalsed tasemed, mis tagas fenoolsete ühendite kontsentratsiooni vähenemise reovees maksimaalse lubatud tasemeni.

seadustamine

valed ülesanded

modelleerimine

reovesi

arenenud oksüdatsiooniprotsessid

1. Vuchkov I., Boyadzhieva L., Solakov E. Rakenduslik lineaarne regressioonanalüüs. - M.: Rahandus ja statistika, 1987. 240 lk.

2. Draper N., Smith G. Rakenduslik regressioonanalüüs. – M.: Williamsi kirjastus, 2007. – 912 lk.

3. Eliseeva I.I. Ökonomeetria. – M.: Kirjastus Yurayt, 2014. – 449 lk.

4. Karmazinov F.V., Kostjatšenko S.V., Kudrjavtsev N.N., Hramenkov S.V. Ultravioletttehnoloogiad tänapäeva maailmas: monograafia. - Dolgoprudnõi: kirjastus "Intellekt", 2012. - 392 lk.

5. Moiseev N.N., Ivanilov Yu.P., Stolyarova E.M. Optimeerimismeetodid. – M.: Nauka, 1978. – 352 lk.

6. Rabek Ya Eksperimentaalsed meetodid fotokeemias ja fotofüüsikas: T. 2. - M.: Mir, 1985. - 544 lk.

7. Sokolov A.V., Tokarev V.V. Optimaalsete lahenduste meetodid. 2 köites T.1. Üldsätted. Matemaatiline programmeerimine. – M.: Fizmatlit, 2010. – 564 lk.

8. Sokolov E.M., Sheinkman L.E., Dergunov D.V. Fenoolsete ühendite kontsentratsiooni vähenemise uuring veekeskkonnas matemaatilise modelleerimise abil // Vestnik Yuzhnogo teaduskeskus RAN. - 2013. - V. 9, nr 2. - S. 23–31.

9. Sokolov E.M., Sheinkman L.E., Dergunov D.V. Fenoolsete ühendite lagunemise mittelineaarne kineetika veekeskkonnas // Põhiuuringud. - 2014. - nr 9, osa 12. - S. 2677–2681.

10. Sterligova A.N. Varude juhtimine tarneahelates. – M.: INFRA-M, 2009. – 430 lk.

11. Sychev A.Ya., Isak V.G. Rauaühendid ja orgaaniliste substraatide O2, H2O2 aktiveerimise ja oksüdatsiooni homogeense katalüüsi mehhanismid // Vene keemia. - 1995. - nr 64 (12). - S. 1183-1209.

12. Tihhonov A.N., Arsenin V.Ya. Meetodid halvasti püstitatud probleemide lahendamiseks. – M.: Nauka, 1979. – 285 lk.

13. Tihhonov A.N. Halvasti püstitatud probleemide seadustamise kohta // Doklady AN SSSR. - 1963. - nr 153(1). – Lk 45–52.

14. Tihhonov A.N. Valesti püstitatud probleemide lahendamine ja seadustamismeetod // Doklady AN SSSR. - 1963. - nr 151(3). - S. 501-504.

15. Tihhonov A.N., Ufimtsev M.V. Katsetulemuste statistiline töötlemine. - M.: Moskva Riikliku Ülikooli kirjastus, 1988. - 174 lk.

17. Marta I. Litter, Natalia Quici Fotokeemilised täiustatud oksüdatsiooniprotsessid vee ja reovee puhastamiseks // Recent Patents on Engineering. - 2010. - Vol. 4, nr 3. - Lk 217-241.

18. Xiangxuan Liu, Jiantao Liang, Xuanjun Wang Formaldehüüdi lagunemise kineetika ja reaktsiooniteed UV-Fentoni meetodil // Veekeskkonna uurimine. - 2011. - Vol. 83, nr 5. - Lk 418-426.

Mitmete tööstusharude (keemia-, farmaatsia-, metallurgia-, tselluloosi- ja paberitööstus, kaevandustööstus jne) reovesi soodustab oluliselt pinna- ja põhjaveekogude saastumist fenoolsete ja raskesti oksüdeeruvate orgaaniliste ühenditega. Fenool on potentsiaalselt ohtlik, kantserogeenne aine, mis kujutab endast märkimisväärset meditsiinilist probleemi isegi madalatel kontsentratsioonidel.

Täiustatud oksüdatsiooniprotsessid (AOP) mängivad olulist rolli reovees sisalduva orgaanilise aine lagunemisel laias kontsentratsioonivahemikus. AOP protsessid tekitavad hüdroksüülradikaale, mis on tugevad oksüdeerivad ained, mis on võimelised mineraliseerima paljusid orgaanilisi aineid. Hüdroksüülradikaalil on kõrge redokspotentsiaal (E0 = 2,80 V) ja see on võimeline reageerima praktiliselt kõigi orgaaniliste ühendite klassidega. Oksüdeerivaid hüdroksüülradikaale saab initsieerida fotolüüsi teel foto-Fentoni protsessi tulemusena.

Reovee puhastamine fenoolühenditest, kasutades täiustatud oksüdatsiooniprotsesse, toimub peamiselt fotokeemilistes reaktorites. Fotokeemilised reaktorid on seadmed, milles viiakse läbi fotokeemilisi reaktsioone. Kuid neis ei toimu mitte ainult transformatsioonid, vaid ka kaasnevad massi- ja soojusülekande protsessid ning keskkonna intensiivne liikumine. Puhastusprotsessi tõhusus ja ohutus sõltub suurel määral reaktori tüübi, selle konstruktsiooni ja töörežiimi õigest valikust.

Fotoreaktorite kasutamisel erinevate rakendusprobleemide lahendamiseks tuleb neis tõhusalt kiiritada suuri koguseid reaktiive.

Fotokeemilise puhastuse mooduli oluline element ühine süsteem lokaalsed puhastusrajatised on reaktiivide, katalüsaatori FeCl 3 ja vesinikperoksiidi H 2 O 2 doseerimissüsteem.

Reaktorite stabiilseks tööks ja orgaaniliste ühendite mineralisatsiooni efektiivsuse suurendamiseks on vaja optimeerida puhastusprotsessi, et määrata reaktorisse sisestatavate reagentide optimaalsed doosid. Optimeerimise aluseks võib olla reaktiivide tarnimiseks vajalike kulude minimeerimine, võttes arvesse puhastusprotsessi keskkonnajuhtimist. Orgaanilise saasteaine kontsentratsiooni sõltuvuse funktsioon protsessi parameetritest (reaktiivide kontsentratsioonid ja UV-kiirguse aeg), mida piirab fenoolse ühendi kontsentratsiooni maksimaalne lubatud väärtus, võib toimida ökoloogilise regulaatorina. . Kontsentratsioonifunktsioon määratakse AOR-protsessi katseandmete statistilise analüüsi alusel vähimruutude meetodil (LSM).

Sageli on vähimruutude meetodil regressioonivõrrandi parameetrite määramise probleem valesti sõnastatud ning saadud võrrandi kasutamine optimeerimisülesande lahendamisel reaktiivide optimaalsete annuste määramisel võib viia ebaadekvaatsete tulemusteni.

Seega on töö eesmärgiks reguleerimismeetodite rakendamisel luua stabiilne mudel fenoolühendi kontsentratsiooni sõltuvusest fotokeemilise puhastusprotsessi parameetritest ning tuvastada vesinikperoksiidi ja raud(III)kloriidi tarbimise optimaalsed tasemed. minimeerides samal ajal reaktiivide maksumust.

Ehitamiseks matemaatiline mudel fenoolühendi kontsentratsiooni vähenemise sõltuvus AOP protsessi parameetritest vesinikperoksiidi, raud(III)kloriidi ja ultraviolettkiirguse koosmõjul lainepikkusel 365 nm fenoolsaasteainele veekeskkonnas, et Keemiliste reaktiivide kulutaseme tuvastamise optimeerimisprobleemi lahendamiseks viidi läbi eksperimentaalsed uuringud fenoolühendeid (bisfenool-A, BPA) sisaldavatel mudellahustel, kasutades vedelik- ja gaasikromatograafiat. Katse optimaalse planeerimise läbiviimisel hinnati UV-kiirguse ja oksüdeerivate ainete mõju orgaanilise saasteaine lagunemistasemele erinevatel BPA kontsentratsioonidel - x1 (50 µg/l, 100 µg/l); vesinikperoksiid H 2 O 2 - x2 (100 mg / l; 200 mg / l) ja aktivaator - raudkloriid (III) FeCl 3 (1; 2 g / l) - x3. BPA-d, vesinikperoksiidi ja FeCl3 sisaldavat mudellahust eksponeeriti UV-kiirgusele 2 tunniks (kiirguse aeg t - x4). Proovid võeti 1 ja 2 tundi pärast kiiritamist ning mõõdeti BPA jääkkontsentratsioon (y). Mõõtmised viidi läbi LC-MS/MS vedelikkromatograafiga. Poolväärtusaja produktid BPA fotodegradatsiooni ajal määrati GS-MS gaasikromatograafi abil.

Foto-Fentoni protsessi (Fe2+/Н2О2/hν) rakendamisel orgaaniliste saasteainete mineraliseerimiseks happelises keskkonnas pH = 3 juures moodustub Fe(OH) 2+ kompleks:

Fe 2+ + H 2 O 2 → Fe 3+ + OH ● + OH - ;

Fe 3+ + H 2 O → Fe (OH) 2+ + H +.

UV-kiirguse toimel toimub kompleks lagunemine, mille tulemusena moodustuvad OH ● radikaal ja Fe 2+ ioon:

2+ + hν → Fe 2+ + OH ● .

Foto-Fentoni protsessi kvantitatiivset kirjeldust makrotasandil seoses orgaanilise saasteaine lagunemisega veekeskkonnas saab kirjeldada mudeliga:

kus 0 - orgaanilise saasteaine algkontsentratsioon; 0 , 0 - vastavalt raua (II) ioone ja vesinikperoksiidi sisaldava aktivaatori algkontsentratsioonid; k on reaktsioonikiiruse konstant; r on reaktsiooni kiirus; α, β, γ - ainete reaktsioonijärjestused.

Fenoolse ühendi kontsentratsiooni vähenemise sõltuvuse matemaatilise mudeli loomisel fotokeemilise puhastusprotsessi teguritest "foto-Fentoni" reagendi osalusel lähtume lineaarsetest mudelitest või mudelitest, mida saab vähendada. koefitsientide osas lineaarseks, kasutades sobivat teisendust, mille saab kirjutada üldkujul järgmiselt:

kus fi(x1, x2, …, xm) on tegurite suvalised funktsioonid (regressorid); β1, β2,…, βk - mudeli koefitsiendid; ε - katse viga.

Lähtudes massimõju seadusest, saab fenoolühendi kontsentratsiooni sõltuvust protsessi teguritest matemaatiliselt esitada järgmise avaldisega:

kus η on BPA jääkkontsentratsiooni tase ajahetkel t, mg/l; x1 - VPA algkontsentratsioon, mg/l; x2 - vesinikperoksiidi kontsentratsioon, mg/l; x3 on raud(III)kloriidi kontsentratsioon, g/l; x4 - puhastusprotsessi aeg, h; β1, β2, β3, β4, β5 - mudeli parameetrid.

Mudeli (2) koefitsiendid sisestatakse mittelineaarselt, kuid lineariseerides, võttes logaritmi naturaalses baasis, võrrandi (2) paremas ja vasakpoolses osas, saame

kus vastavalt (1)

Sellise teisenduse korral aga siseneb mudelisse mitmekordselt juhuslik häiring (katseviga), millel on lognormaalne jaotus, s.t. , ja pärast logaritmi võtmist annab see

Pärast lineariseerimist ja uute muutujate sisseviimist saab avaldis (2) kuju

kus ennustavad muutujad X1, X2, X3, X4 ja vastus Y on logaritmilised funktsioonid:

Y = lny, X1 = lnx1,

X 2 = lnx 2, X 3 = lnx 3, X 4 = lnx 4;

b0, b1, b2, b3, b4 - mudeli parameetrid.

Tavaliselt on andmetöötlusprobleemides eksperimendi maatriks ja vastuse vektor teada ebatäpselt, s.t. vigadega ning vähimruutude meetodil regressioonikoefitsientide määramise ülesanne on algandmete vigade suhtes ebastabiilne. Kui FTF-i teabemaatriks (F on regressormaatriks) on halvasti konditsioneeritud, on OLS-i hinnangud tavaliselt ebastabiilsed. Teabemaatriksi halva tingimuslikkuse ületamiseks pakuti välja seadustamise idee, mis on õigustatud A.N. Tihhonov.

Regressiooniprobleemide lahendamisel rakendatakse A.N. Tihhonovit tõlgendas A.E. Hoerl kui "harja regressiooni" protseduur. Kui kasutate "harja regressiooni" meetodit vähimruutude hinnangute (määratletud b = (FTF)-1FTY) stabiliseerimiseks, seostatakse seadustamist mõne positiivse arvu τ (reguleerimisparameeter) lisamisega FTF-maatriksi diagonaalelementidele.

Reguleerimisparameetri τ Hoerl, Kennard ja Beldwin soovitasid valida järgmiselt:

kus m on parameetrite arv (va vaba liige) algses regressioonimudelis; SSe on algsest regressioonimudelist saadud ruutude jääksumma ilma multikollineaarsust kohandamata; b* - regressioonikoefitsientide veeruvektor, teisendatud valemiga

,

kus bj on muutuja Xj parameeter algses regressioonimudelis, mis on määratud vähimruutudega; - keskmine j-s väärtus sõltumatu muutuja.

Pärast τ väärtuse valimist näeb regulaarsete regressiooniparameetrite hindamise valem välja selline

kus I on identiteedimaatriks; F - regressorite maatriks; Y - sõltuvate muutujate väärtuste vektor.

Reguleerimisparameetri väärtus, mis on määratud valemiga (4), saab väärtuse, mis on võrdne τ = 1,371 10-4.

Fenoolse ühendi kontsentratsiooni vähendamise regulaarset mudelit, mis on ehitatud Statistica süsteemis, võttes arvesse valemit (5), saab esitada järgmiselt.

kus C ost ja C BPA on vastavalt fenoolsaasteaine jääk- ja algkontsentratsioon, mg/l; - vesinikperoksiidi kontsentratsioon, mg/l; SA - raud(III)kloriidi kontsentratsioon, g/l; t - aeg, h.

Determinatsioonikoefitsiendi väärtused R 2 = 0,9995, Fisheri kriteerium F = 5348,417, mis ületavad kriitilist väärtust (F cr (0,01; 4,11) = 5,67), iseloomustavad reguleeritud mudeli adekvaatsust katsetulemustega olulisuse tase α = 0,1.

Vee puhastamiseks vajalike keemiliste reaktiivide (FeCl 3, H 2 O 2) kontsentratsioonide optimaalsete eriväärtuste määramine minimaalse erikulutaseme saavutamisel on vormi (7) mittelineaarne (kumer) programmeerimisülesanne. -9):

(8)

kus f on kemikaalide varuga seotud rahaliste vahendite funktsioon f = Z(c2, c3); gi on fenoolühendi kontsentratsiooni vähendamise funktsioon veekeskkonnas füüsikalise ja keemilise puhastuse käigus, g = Cost(с1, c2, c3, t) (piirfunktsioon); x1, x2,…, xn - protsessi parameetrid; x1 on fenoolühendi algkontsentratsioon, x1 = c1, mg/l; x2 ja x3 on vastavalt vesinikperoksiidi ja raud(III)kloriidi kontsentratsioonid x2 = c2, mg/l, x3 = c3, g/l; t - aeg, h; bi on fenoolühendi (MAC) maksimaalne lubatud kontsentratsioon, mg/l.

Rahaliste ressursside funktsiooni, mis kujutab vesinikperoksiidi ja raud(III)kloriidi varuga seotud kulude kahepunktilist mudelit, võttes arvesse Wilsoni valemit, võib esitada järgmiselt.

(10)

kus Z(c2, c3) - aktsiaga seotud konkreetsed kogukulud, hõõruda; A - ühe üldise tarne konkreetsed üldkulud, hõõruda; c2 - vesinikperoksiidi erikulu, mg/l; c3 - raudkloriidi erikulu, g/l; I1, I2 - vastavalt vesinikperoksiidi ja raud(III)kloriidi ladustamiskulude konkreetsed tariifid, hõõruda; m1, m2 - vastavalt vesinikperoksiidi ja raud(III)kloriidi ühe tellimuse täitmise maksumusele omistatav osa toote hinnast; i1, i2 - vastavalt vesinikperoksiidi ja raud(III)kloriidi laovarude säilitamise kuludele omistatav osa toote hinnast; k2, k3 - vastavalt vesinikperoksiidi (rubla/mg) ja raudkloriidi (III) laoühiku konkreetne ostuhind (rubla/g).

Süsteemi (7)-(9) lahendamiseks võetakse kasutusele muutujate kogum λ1, λ2, …, λm, mida nimetatakse Lagrange'i kordajateks, mis moodustavad Lagrange'i funktsiooni:

,

leida osatuletised ja vaadelda n + m võrrandisüsteemi

(11)

n + m tundmatutega x1, x2, ..., xn; λ1, λ2, ..., λm. Igasugune võrrandisüsteemi (11) lahend määrab tinglikult statsionaarse punkti, milles võib aset leida funktsiooni f(x1, x2, ..., xn) ekstreemum. Kui Kuhn-Tuckeri tingimused (12.1)-(12.6) on täidetud, on punktiks Lagrange'i funktsiooni sadulapunkt, s.t. ülesande (7)-(9) leitud lahendus on optimaalne:

Tööstusliku reovee fenoolsetest ühenditest puhastamise protsessi optimaalsete parameetrite väljaselgitamise ülesanne, saavutades samal ajal vee defenooliseerimiseks vajalike jooksvate ühikukulude minimaalse taseme, lahendati järgmiste lähteandmetega: fenoolse saasteaine algkontsentratsioon reovees on 0,006. mg/l (6 MPC); tehnoloogilise protsessiga määratud puhastusaeg - 5 päeva (120 tundi); saasteaine suurim lubatud kontsentratsioon 0,001 mg/l (b = 0,001); vesinikperoksiidi ühiku ostuhind 24,5 10 ‒6 rubla/mg (k2 = 24,5 10 ‒6), raud(III) kloriidil 37,5 10 ‒3 rubla/g (k3 = 37,5 10 – 3); vesinikperoksiidi ja raudkloriidi laovarude ülalpidamiskulude osakaal tootehinnast on vastavalt 10% (i = 0,1) ja 12% (i = 0,12); vesinikperoksiidi ja raudkloriidi tellimuse täitmise maksumusest tulenev osa toote hinnast on vastavalt 5% (m1 = 0,05) ja 7% (m2 = 0,07).

Probleemi (7)-(9) lahendamisel MathCad süsteemis saame punkti X* koordinaatidega

(с2*, с3*, λ*) = (6,361∙103; 5,694; 1,346 10 4),

mille puhul on täidetud Kuhn-Tuckeri tingimused (12.1)-(12.6). On olemas punkt, mis kuulub teostatavate lahenduste piirkonda, kus Slateri regulaarsuse tingimus on täidetud:

Сkulu(c2°, c3°) = Сkulu (10 3 ,1) = -7,22 10 -9< 0.

Tinglikult statsionaarse punkti tüüp määrati vastavalt Sylvesteri kriteeriumile Lagrange'i funktsiooni Hessi maatriksi suhtes:

Sylvesteri kriteeriumi kohaselt ei ole maatriks L positiivselt ega negatiivselt kindel (poolkindel) (Δ 1 = 4,772 10 -8 ≥ 0; Δ 2 = 6,639 10 -9 ≥ 0; Δ 3 = ‒10 -142 ≤ 0).

Kuhn-Tuckeri tingimuste täitmisest, Slateri seaduspärasusest ja Lagrange'i funktsiooni Hessi maatriksi märgimääratluse uurimisest tinglikult statsionaarses punktis järeldub, et punkt (6,361∙10 3 ; 5,694; 1,346 10 4) on Lagrange'i funktsiooni sadulapunkt, st. ülesande (7)-(9) optimaalne lahendus.

Seega, et vähendada fenoolide taset tööstuslikus reovees 0,006 mg/l (6 MPC) maksimaalselt lubatavale (0,001 mg/l), on vaja konkreetseid jooksvaid kulusid 1,545 rubla/l. See erikulude väärtus on minimaalne, kui kasutada puhastusprotsessis vesinikperoksiidi 6,361·10 3 mg/l ja raudkloriidi (III) 5,694 g/l optimaalset erikulu.

Lagrange'i kordaja meetodi kasutamine tehniliste ja majanduslike tingimuste jaoks (c 1 \u003d 0,006 mg / l; t \u003d 120 h; b \u003d 10 -3 mg / l; k 2 \u003d 24,5 10 -6 rubla / mg, k 3 \u003d 37 ,5 10 -3 rub./g; i 1 = 10%, i 2 = 12%; m 1 = 5%, m2 = 7%) fenoolühend, mis sisaldub tööstuslikus reovees kuni MPC tasemeni.

Tuvastatud seadustatud matemaatiline mudel, mis määrab kindlaks fenoolühendi kontsentratsiooni vähenemise taseme sõltuvuse vesikeskkonnas fotokeemilise puhastusprotsessi parameetritest, on paremate ennustamisomadustega kui vähimruutude meetodil määratud mudel. Saadud Lagrange'i kordajate meetodil reguleeritud matemaatilist mudelit kasutades lahendati matemaatilise programmeerimise probleem, et määrata hinnangud stabiilseteks lahendusteks olevate keemiliste reaktiivide (FeCl 3, H 2 O 2) optimaalsete erikulu tasemete kohta.

Kaalutud lähenemine fotokeemilise puhastusprotsessi optimaalsete parameetrite kindlakstegemiseks, kasutades regulaarsust, võimaldab pakkuda tõhus juhtimine reovee puhastamine fenoolsetest ühenditest.

Arvustajad:

Yashin A.A., tehnikateaduste doktor, bioloogiateaduste doktor, Tula meditsiiniinstituudi üldpatoloogia osakonna professor Riiklik Ülikool", Tula;

Korotkova A.A., bioloogiateaduste doktor, professor, Tula Riikliku Pedagoogikaülikooli bioökoloogia ja turismi osakonna juhataja. L.N. Tolstoi, Tula.

Töö jõudis toimetusse 16.02.2015.

Bibliograafiline link

Sheinkman L.E., Dergunov D.V., Savinova L.N. FENOOLSEST SAASTEAINETE FOTOKEEMILISE TÖÖSTUSE TÖÖSTUSE PARAMEETRITE IDENTIFITSEERIMINE REGULARISEERIMISMEETODITE KASUTAMINE // Fundamental Research. - 2015. - nr 4. - Lk 174-179;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=37143 (juurdepääsu kuupäev: 17.09.2019). Juhime teie tähelepanu kirjastuse "Looduslooakadeemia" väljaantavatele ajakirjadele