《多机混合协议的污水处理控制系统》

1.任务来源及所属技术领域:

该项目源于河南省科技厅科技攻关项目,(1)基于PIC单片机的CAN通信网络控制系统在污水处理厂中的应用,项目编号:152102210128;(2)介质谐振器天线阵列的平面集成化研究与设计,项目编号:142102210483。经过项目组近5年的科学研究和反复试验,两个项目顺利结项,并取得了一系列的科研成果。

项目所属领域为:电子与通信技术其他学科(51099);电气工程(47040)。

2.意义及背景:

大众物质生活的不断丰足与提高,随之而来的污水也越来越多,无论是工业污水还是生活污水,都会威胁到课题组的人身和环境健康。面对全世界环境污染愈发严重的问题,尤其是淡水资源短缺,国家越来越重视对污水的循环利用。高效、低成本的污水无害处理尤为需要,如何能够提供一种成本低、使用寿命长、可靠性高、方便维护的污水自动控制系统及方法是亟待解决的问题。该项目的研发符合中国人民对美好生活环境向往的需求,符合国家的大政方针,符合党和广大人民的最根本利益。该项目的推广可以使污水处理的运营成本大幅度降低,污水处理系统安装维护更加方便快捷,相同成本预算下可以设置更多污水处理系统,进一步促进了污水处理行业的发展,促进了碧水恢复,促进了人与自然和谐共处。

3.开展的研究工作及创新点:

该项目以系统运行稳定、安装、检修方便、总体成本低为原则,以施耐德TM241CEC24U为核心数据路由及核心控制器,以TCP/IP协议为主通信协议,辅助CAN、MOdBUS协议,实现多机通信互联,协调完成污水处理不同采集点的数据采集和控制执行输出,完成整个污水处理工艺流程。

该项目的主要创新点有4个:(1)自主研发了混合协议的局域控制网络;(2)解决了多类型控制器协调运行关键技术;(3)发明了一种智能型稳定电气驱动系统;(4)研制了一款定制式控制板卡。

4.整体评价:

县市级污水处理厂大多数污水处理系统多采用大型PLC集中控制系统,一方面该控制系统的整套成本极高,另一方面集中控制方式的PLC大型机采用的是单核心对多任务,而污水处理厂的机组较分散,控制室和终端机组距离较远,一旦机组运行出故障,特别是负载方面的故障,就很难及时排除,从而极大的提高了后期维护的成本。该项目将传统的PLC大型机采用的单核心对多任务集中控制改进为远程监控的光纤通信局域网络控制,改进后的控制系统,其8位终端控制器结构简单、性能稳定,编程开发容易,实现硬协议代替软协议,大大提高了系统运行的可靠性;改进后的控制系统其各控制点的硬件部分具有运行稳定可靠、实现各控制点的稳定可靠,价格低廉、安装方便、体积适当、对环境的适应性强等特点,极大的降低了系统的成本和安装、维护难度,同时系统配置工业级人机界面及远程监控终端极大提高了可视化操控成度。因此,该项目具有较好的社会和经济效益。

5.应用情况:

该项目整体技术研制完成后,在信阳市清化环保科技有限公司、河南信互科技实业有限公司与河南方正医用电子有限公司进行了试运行,这些公司采用该项目整体技术后,极大的降低了污水处理的运营成本,初步取得了良好的社会经济效益。

6.前景:

多机混合协议的污水处理控制系统可以量身定制,成本低,安装便捷,检修方便,适合复杂多变的污水处理环境,系统安全可靠,抗干扰能力强,经济效益显著。另外,通过组建自己独立的服务器,保证该控制器局域网的有线和无线远程监控数据的稳定性和安全性,通过设计开发适用于多操作系统的APP,为用户提供便利、实时的监控数据,该系统亦可广泛应用于污水处理、多工艺生产线、小区安全、智慧农业等方面。因此,该项目具有良好的市场应用和推广前景。

成果说明

根据横向合同协议,本项目的技术核心内容,系统的生产、应用、推广权利归信阳师范学院,信阳市清化环保科技有限公司作为合作公司有无偿使用的权利,生产、应用、推广主要由合作企业负责。自应用以来,信阳市清化环保科技有限公司采用本项目的污水处理系统,产生社会经济效益4320万元,总利润约860万元,相比传统的污水处理节省了320万元。项目推广应用到河南信互科技实业有限公司与河南方正医用电子有限公司,截止2018年底,河南信互科技实业有限公司新增营业产值4811万元,河南方正医用电子有限公司新增营业产值为540万元。该

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