PLC在污水廠中的應(yīng)用

蔡明霞

摘要在分析污水廠的系統(tǒng)布置和組成基礎(chǔ)上，探討了PLC控制流程，通過(guò)PLC站點(diǎn)進(jìn)行合理分配，說(shuō)明了20000 t/d污水廠自控系統(tǒng)的有效性。

關(guān)鍵詞污水廠；自控系統(tǒng)；PLC控制

中圖分類(lèi)號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）12-0070-01

其中，A20工藝則為污水廠中所采取的污水處理，組成的四個(gè)部分包括生化處理、機(jī)械預(yù)處理、污泥處理、消毒等。生化處理設(shè)施中四大部分；對(duì)于機(jī)械預(yù)處理來(lái)說(shuō)，其主要設(shè)備包括調(diào)節(jié)池、進(jìn)水泵池、細(xì)格柵、粗格柵等；污泥處理設(shè)施則有污泥脫水機(jī)房、污泥儲(chǔ)存池等；排放井和消毒池則是消毒設(shè)施[1]。在整個(gè)廠區(qū)中，其中總有22臺(tái)溶氧儀、液位儀等監(jiān)測(cè)儀器，共有82臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備。布置分散、設(shè)備繁多及工藝負(fù)責(zé)則是此廠的污水處理特點(diǎn)，這樣只有通過(guò)建立滿(mǎn)足工藝特點(diǎn)和工藝流程需要的自控系統(tǒng)，才能保證污水處理質(zhì)量以及系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，另外還應(yīng)該考慮一定的遠(yuǎn)期擴(kuò)展性。經(jīng)過(guò)分析，為了滿(mǎn)足污水廠自動(dòng)控制的需求，這里采取光纖以太網(wǎng)通信的57-300PLC系統(tǒng)。

1系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)設(shè)置

在依據(jù)污水廠工藝布局的特點(diǎn)基礎(chǔ)上， 變電站則設(shè)置在鼓風(fēng)機(jī)房附近，并且配有值班室、低壓配電室以及高壓配電室，另有馬達(dá)控制中心，分控式則在生化處理區(qū)進(jìn)行設(shè)置，也配有相應(yīng)的馬達(dá)控制中心。

S7-300PLC主站則在鼓風(fēng)機(jī)房、變配電間的主控室和分控室各自設(shè)立一套，為了使得電氣控制系統(tǒng)和PLC系統(tǒng)的通信電纜數(shù)量盡量減少，應(yīng)該應(yīng)用就近采集設(shè)備運(yùn)行信號(hào)的原則，這樣還能有效使得通信電纜距離過(guò)長(zhǎng)引起的強(qiáng)電信號(hào)干擾問(wèn)題有所減輕。SCADA系統(tǒng)則設(shè)立在綜合樓中控室內(nèi)，其主要功能則包括監(jiān)控以及污水廠各工藝流程段的集中操作等。

其中，加藥、消毒、污泥處理部分設(shè)備的信號(hào)采集與控制工作則是由 1#PLC站完成，預(yù)處理、生化處理部分設(shè)備信號(hào)采集控制工作則是由2#PLC完成。對(duì)于相關(guān)模擬量?jī)x表信號(hào)，包括COD、電磁流量計(jì)、液位儀、溶氧儀等信號(hào)的采集來(lái)說(shuō)，各段所負(fù)責(zé)的各工藝進(jìn)行完成，同時(shí)，還能有效進(jìn)行控制變頻設(shè)備則是由輸出模擬量信號(hào)而實(shí)現(xiàn)。

一套PLC控制柜在每個(gè)PLC站而進(jìn)行配置，其中都內(nèi)置有UPS，為了能夠保證PLC系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，應(yīng)該采取相應(yīng)的接地、防雷、電源隔離等措施。

2控制流程分析

就地控制箱現(xiàn)場(chǎng)控制和采用PLC自動(dòng)控制則是在污水處理廠中主要采用電氣設(shè)備兩種方式。其中，手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)在MCC或現(xiàn)場(chǎng)控制箱上設(shè)置，最高優(yōu)先權(quán)則是在就地手動(dòng)操作中配備；對(duì)于PLC可以進(jìn)行預(yù)先的程序編制，能夠在相應(yīng)的自控位置實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)的轉(zhuǎn)換動(dòng)作，在這樣的情況下，就能夠使得電氣設(shè)備的故障信號(hào)和運(yùn)行狀況通過(guò)PLC而送到相關(guān)的中央控制室[2]。在經(jīng)過(guò)PLC采集全部模擬量信號(hào)之后，然后可以傳遞到中央控制室而進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

1）調(diào)節(jié)池。在調(diào)節(jié)池中，具有1臺(tái)液位計(jì)，3臺(tái)潛水泵（其中1臺(tái)備用）。水泵運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)則是由PLC根據(jù)泵池水位進(jìn)行相關(guān)控制，在一定的要求下，還能滿(mǎn)足對(duì)于自動(dòng)輪換水泵的工作要求，在調(diào)整每臺(tái)水泵運(yùn)行時(shí)間的基礎(chǔ)上，能夠有效滿(mǎn)足水泵運(yùn)行時(shí)間均等的要求，為了防止出現(xiàn)水泵干運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，這里設(shè)置上、下限報(bào)警。

2）細(xì)格柵站。2臺(tái)細(xì)格柵、螺旋輸送機(jī)設(shè)置在細(xì)格柵站中，和粗格柵控制方式相似，能夠通過(guò)PLC按時(shí)間進(jìn)行一定的控制，滿(mǎn)足在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)于粗格柵螺旋輸送機(jī)的聯(lián)鎖以及開(kāi)停機(jī)方面的要求。其中，螺旋輸送機(jī)一細(xì)格柵則是聯(lián)動(dòng)的順序，而存在相反的停止順序，螺旋輸送保持在30~60s，盡管在細(xì)格柵最后一次循環(huán)后。

3）粗格柵及提升泵房。其中，1臺(tái)螺旋輸送機(jī)，2臺(tái)粗格柵，根據(jù)一定的時(shí)間間隔，PLC可以進(jìn)行自動(dòng)控制格柵運(yùn)行，螺旋輸送機(jī)則可以把柵渣進(jìn)行運(yùn)走，這就需要通過(guò)粗格柵和螺旋輸送機(jī)的聯(lián)動(dòng)作用，其中，螺旋輸送機(jī)一粗格柵則是聯(lián)動(dòng)順序，而存在相反的關(guān)機(jī)順序。水泵帶有變頻調(diào)節(jié)裝置1臺(tái)，潛水泵4臺(tái)（1臺(tái)備用）則是設(shè)置在進(jìn)水泵房中，并設(shè)置有1臺(tái)液位計(jì)。水泵運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)的自動(dòng)調(diào)節(jié)則是通過(guò)變頻自動(dòng)的作用，能夠使得PLC根據(jù)泵池水位進(jìn)行，根據(jù)每臺(tái)水泵的運(yùn)行時(shí)間，滿(mǎn)足水泵運(yùn)行時(shí)間均等的要求，為了防止出現(xiàn)水泵干運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，這里設(shè)置上、下限報(bào)警。

4）關(guān)于生化反應(yīng)池及曝氣鼓風(fēng)機(jī)控制分析。在在曝氣池內(nèi)設(shè)置2臺(tái)內(nèi)回流泵，為了能夠使得攪拌器在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中具有連續(xù)運(yùn)行的工作能力，則把6臺(tái)攪拌器分別設(shè)置在一座厭氧區(qū)和缺氧區(qū)中。另外，MLSS儀1臺(tái)、溶解氧測(cè)定儀2臺(tái)在曝氣池中設(shè)置。相應(yīng)的閥門(mén)的開(kāi)度的調(diào)節(jié)則是通過(guò)曝氣池中溶氧儀測(cè)定值進(jìn)行，能夠有效控制好給定范圍內(nèi)的溶氧值。把壓力變送器和空氣流量計(jì)設(shè)置在鼓風(fēng)機(jī)出氣總管上。要保持總管壓力恒定，應(yīng)該通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)的導(dǎo)葉片的合理調(diào)節(jié)。

5）回流、剩余污泥泵。在參考相關(guān)的曝氣池的MLSS調(diào)整比例系數(shù)，根據(jù)一定的比例回流和進(jìn)水流量來(lái)看，調(diào)正設(shè)定值能夠方便在監(jiān)控管理計(jì)算機(jī)上進(jìn)行，使得泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)得以確定，能夠使得自動(dòng)轉(zhuǎn)換參與運(yùn)行的回流污泥泵成為可能，保證均等的運(yùn)行時(shí)間。PLC根據(jù)時(shí)間能對(duì)于剩余的污泥泵進(jìn)行控制開(kāi)停，在一定的時(shí)間間隔下，每天所產(chǎn)的剩余污泥能夠在儲(chǔ)泥池中進(jìn)行排放。

6）脫水機(jī)房。進(jìn)泥螺桿泵2臺(tái)，帶式濃縮脫水機(jī)2臺(tái)。充分考慮實(shí)際設(shè)備的運(yùn)行情況，在一定的要求下則應(yīng)該進(jìn)行人工啟動(dòng)脫水系統(tǒng)，也能夠定時(shí)進(jìn)行自動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)。其中，現(xiàn)場(chǎng)控制箱2個(gè)在脫水機(jī)房中，能夠?qū)τ诩铀幭到y(tǒng)1套和脫水機(jī)系統(tǒng)2套進(jìn)行自動(dòng)控制，盡管每套系統(tǒng)都自有體系，但是，其也存在一定的聯(lián)鎖關(guān)系。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，啟動(dòng)順序則是一個(gè)需要特別注意的問(wèn)題，一般的啟動(dòng)順序則包括皮帶輸送機(jī)-脫水機(jī)系統(tǒng)-加藥系統(tǒng)-打開(kāi)泥泵等的啟動(dòng)順利，但是，需要注意，停機(jī)的順序則是應(yīng)該完全相反。對(duì)于運(yùn)行過(guò)程中的發(fā)生故障的設(shè)備來(lái)說(shuō)，對(duì)于達(dá)到設(shè)定低液位的儲(chǔ)泥池液位來(lái)說(shuō)，則應(yīng)該進(jìn)行按照順序的設(shè)備停機(jī)。

7）加藥控制。在1#，2#沉淀池進(jìn)水位置設(shè)置加藥點(diǎn)，加藥泵、攪拌器等設(shè)備的供電中所涉及到的提供設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)，這些都是通過(guò)系統(tǒng)配備的現(xiàn)場(chǎng)控制箱所完成，其中設(shè)置計(jì)量泵帶變頻2臺(tái)（1臺(tái)備用）。在自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下，對(duì)于PLC進(jìn)一定的預(yù)先編程處理進(jìn)行藥的投加操作，參考總進(jìn)水量一半的相關(guān)信號(hào)，這樣就是使得加藥數(shù)量基本確定，另外，根據(jù)出水水質(zhì)信號(hào)的反饋，能夠?qū)τ谕端幜窟M(jìn)行修正。

3結(jié)束語(yǔ)

本污水廠能夠?qū)τ赑LC站點(diǎn)進(jìn)行合理分配，基于實(shí)際情況，對(duì)于20000 t/d污水廠自控系統(tǒng)進(jìn)行有效設(shè)計(jì)，通過(guò)微機(jī)優(yōu)化控制，能夠有效使得市場(chǎng)使用費(fèi)用得以節(jié)省，污水處理成本有所降低，具有一定的推廣前景。

參考文獻(xiàn)

[1]姚斌，蔡芝斌，丁媛媛，等.紹興污水廠三期自控系統(tǒng)的優(yōu)化與改造[J].中國(guó)給水排水，2012，28（24）.

[2]張曉燕，馮國(guó)良，李璐，等.基于PLC的精確曝氣控制在污水廠的研究與應(yīng)用[J].自動(dòng)化儀表，2013，34（1）.

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