淺談PLC控制系統(tǒng)在污泥處理系統(tǒng)中的應(yīng)用

趙中華　趙千秋

摘要：文章介紹了PLC控制系統(tǒng)在污泥深度脫水中的應(yīng)用技術(shù)，景津高壓隔膜壓濾機(jī)使用PLC控制系統(tǒng)把含水率95%以上的污泥脫水至含水率60%以下，進(jìn)一步為污泥資源化綜合利用創(chuàng)造了條件。

關(guān)鍵詞：PLC控制系統(tǒng)；壓濾機(jī)；污泥處理系統(tǒng)；污泥深度脫水；資源化利用 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TP273 文章編號(hào)：1009-2374（2015）13-0089-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.13.044

壓濾機(jī)是環(huán)保行業(yè)中進(jìn)行固液分離的一種機(jī)械設(shè)備，是一種間歇性的過濾設(shè)備，通過泵調(diào)節(jié)壓力往壓濾機(jī)中的濾室中填充污泥（濃度在3%～5%之間），充滿后通過高壓進(jìn)行擠壓，壓縮空氣進(jìn)行吹掃，以完成固體和液體的分離。本文介紹PLC在其中如何控制設(shè)備的

運(yùn)行。

1 系統(tǒng)和功能說明

PLC是Programmable Logic Controller的簡(jiǎn)稱，中文名稱為可編程邏輯控制器，是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)。作為硬件層的控制，在機(jī)械行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。

壓濾機(jī)污泥處理系統(tǒng)，主要分為進(jìn)入壓濾機(jī)前、充料和加藥控制、二次擠壓、吹掃、卸料。

PLC控制系統(tǒng)在壓濾機(jī)運(yùn)行中作為控制核心，與觸摸屏結(jié)合，控制著壓濾機(jī)及其配套設(shè)備的自動(dòng)運(yùn)行，主要包括倒料泵、進(jìn)料泵、壓榨泵、調(diào)理池、攪拌機(jī)、加藥系統(tǒng)、自動(dòng)閥門、儀表等，以完成污泥過濾系統(tǒng)的工藝生產(chǎn)要求。

1.1 進(jìn)入壓濾機(jī)前的PLC控制

經(jīng)過前期沉淀等處理后，污泥濃度大概在3%～5%，通過倒料泵轉(zhuǎn)移到調(diào)理池中，為進(jìn)入壓濾機(jī)做準(zhǔn)備。調(diào)理池中配置了攪拌，防止污泥的沉淀，并且調(diào)理池上安裝有超聲波液位計(jì)，液位計(jì)的4～20mA模擬量信號(hào)進(jìn)入PLC的模塊，PLC處理信號(hào)后換算出液位的高低，并根據(jù)液位高低來控制倒料泵的啟停以維持液位，液位低時(shí)啟動(dòng)倒料泵往調(diào)理池中倒料，并在液位過低時(shí)報(bào)警，防止抽取污泥的螺桿泵抽空導(dǎo)致干運(yùn)行燒壞泵；液位高時(shí)停倒料泵并防止調(diào)理池液位過高而溢出，為壓濾機(jī)的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行提供條件。

1.2 壓濾機(jī)充料和加藥的PLC控制

往壓濾機(jī)里充料，需要使用螺桿泵，螺桿泵的輸出量比較穩(wěn)定且耐壓比較高，通過配置變頻器以控制螺桿泵的運(yùn)行頻率。充料管路上安裝壓力變送器，信號(hào)進(jìn)入PLC，通過觸摸屏上設(shè)定充料壓力，根據(jù)管路中的壓力變送器的壓力，以調(diào)節(jié)螺桿泵變頻器的運(yùn)行頻率，達(dá)到穩(wěn)定且恒定壓力充料的功能，通過PLC的PID功能即能實(shí)現(xiàn)。充料的過程中，PLC可以根據(jù)每段充料壓力的運(yùn)行時(shí)間來改變充料壓力，在不同的壓力下充料，從低到高，分段充料，達(dá)到更好的充料效果。

污泥的過濾需要加一定比例的藥劑，促進(jìn)固體和液體的分離，藥劑的投放根據(jù)進(jìn)入壓濾機(jī)的污泥量而定，形成一個(gè)“藥劑量/污泥量=加藥比例”的一個(gè)恒比例的跟隨關(guān)系，充料的管路和螺桿泵的出口安裝有流量計(jì)，根據(jù)充料管路的流量來調(diào)節(jié)加藥管路上流量，流量變化來調(diào)節(jié)加藥泵的頻率，實(shí)現(xiàn)加藥和流量的跟隨。

PLC采集污泥流量和藥劑的流量，做一個(gè)PID功能即可以實(shí)現(xiàn)這樣的跟隨關(guān)系。

1.3 壓濾機(jī)二次擠壓的PLC控制

充料結(jié)束后，壓濾機(jī)濾室中的濾餅含水量還是比較高，不能滿足濾餅處理標(biāo)準(zhǔn)，需要進(jìn)一步降低水分，這時(shí)，需要對(duì)濾餅進(jìn)行二次擠壓，通過使用離心泵往壓濾機(jī)的隔膜濾板中（與濾室隔離開，濾板具有一定可膨脹，用于擠壓濾室）注入高壓水，恒定壓力在16～20kN。

此時(shí)PLC檢測(cè)到二次擠壓管道上安裝的壓力變送器的壓力后，調(diào)節(jié)二次擠壓泵的運(yùn)行頻率，通過PLC的PID功能實(shí)現(xiàn)恒壓擠壓，擠出濾餅中的水分，擠壓壓力也可以在觸摸屏上設(shè)置分段壓力和對(duì)應(yīng)時(shí)間，以達(dá)到更好的擠壓效果。

1.4 壓濾機(jī)高壓空氣吹掃的PLC控制

二次擠壓完成后，壓濾機(jī)濾餅的含水量分已經(jīng)較低，但壓濾機(jī)中心孔和濾室與濾餅之間有一定污泥（水分較高），這時(shí)需要高壓空氣對(duì)里面進(jìn)行吹掃，將其中水分較高的污泥吹掃出去。PLC控制系統(tǒng)控制出泥閥門和進(jìn)氣閥門的開啟和關(guān)閉，短時(shí)間的往壓濾機(jī)中吹高壓風(fēng)，達(dá)到吹掃的效果。泥吹掃完成后，關(guān)閉相應(yīng)的閥門，還可通過高壓空氣對(duì)濾餅中的水分進(jìn)一步干燥以降低水分，開啟干燥濾餅閥門，對(duì)濾餅進(jìn)行干燥。

1.5 壓濾機(jī)本機(jī)的PLC控制

干燥完成后，壓濾機(jī)開始本機(jī)動(dòng)作，壓濾機(jī)本體上的接近開關(guān)、行程開關(guān)、電機(jī)、液壓電磁閥門，都進(jìn)入PLC，由PLC根據(jù)接近開關(guān)和行程開關(guān)的狀態(tài)，控制閥門和電機(jī)的動(dòng)作，松開濾板，濾餅一塊塊自動(dòng)掉落下來，直到所有濾餅脫落后，壓濾機(jī)再自動(dòng)合閉，進(jìn)入1.2的工作過程。

以上是PLC對(duì)高壓隔膜壓濾機(jī)的整個(gè)工作工程的控制，PLC通過采集接近開關(guān)、行程開關(guān)、壓力表、閥門回訊器、液位開關(guān)等數(shù)字量DI信號(hào)和壓力變送器、流量計(jì)、液位計(jì)等模擬量AI信號(hào)，與觸摸屏結(jié)合，PLC里通過書寫梯形圖等程序，在觸摸屏上輸入相應(yīng)控制參數(shù)（壓力、時(shí)間、流量等）并顯示工藝過程狀態(tài)和報(bào)警信息，輸出控制泵、閥門等的數(shù)字量DO信號(hào)和控制變頻器的模擬量AO信號(hào)，便可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)污水處理系統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)行。

1.6 壓濾機(jī)與中控系統(tǒng)的通訊

此外，PLC可與各廠家的上位機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通訊，傳送數(shù)字量和模擬量的數(shù)據(jù)，在控制室的工控機(jī)（電腦）上，通過上位機(jī)軟件的界面畫出整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和管道圖，再將PLC的數(shù)據(jù)在管道、設(shè)備上顯示出來，可以更清晰地顯示整個(gè)工藝流程，以達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制的

要求。

2 PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和實(shí)用性

（1）可以采集底層硬件的數(shù)字量和模擬量的信號(hào)，如污泥池液位、進(jìn)泥和二次擠壓管道壓力、閥門的開關(guān)狀態(tài)等，隨時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)層的狀態(tài)；（2）迅速根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)做出相應(yīng)的反應(yīng)，如污泥池液位過高，馬上停止轉(zhuǎn)移泵的運(yùn)行；進(jìn)泥和二次擠壓管道壓力增加，迅速降低變頻器的運(yùn)行頻率，穩(wěn)定管道壓力；閥門的開關(guān)狀態(tài)步正常后，馬上停止相關(guān)聯(lián)部位的動(dòng)作等；（3）操作人員的可視化操作，簡(jiǎn)單易掌握，由于有了觸摸屏這種人機(jī)界面簡(jiǎn)化了PLC控制系統(tǒng)和操作人員之間的聯(lián)系，無需編程人員，只要識(shí)字的人員經(jīng)過簡(jiǎn)單的培訓(xùn)后，都能掌握崗位上的操作要求；（4）人性化的PLC控制系統(tǒng)，保障過濾系統(tǒng)的安全運(yùn)行，故障可查，PLC控制系統(tǒng)通過與觸摸屏的聯(lián)系后，可以對(duì)操作人員進(jìn)行報(bào)警提示并在觸摸屏上顯示當(dāng)前故障，便于檢修人員快速排除故障。

3 結(jié)語

PLC控制系統(tǒng)在污泥處理系統(tǒng)中的使用，通過壓濾機(jī)深度脫水技術(shù)現(xiàn)已在國(guó)內(nèi)成功應(yīng)用，此技術(shù)可以將污泥的含水率降到60%以下，充分滿足了污泥處理的減量化、穩(wěn)定化、無害化、資源化的要求。西門子、羅克韋爾、施耐德、三菱、歐姆龍、臺(tái)達(dá)等很多廠家都能生產(chǎn)這種控制器，PLC作為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的控制系統(tǒng)，可替代性好，可以輕松實(shí)現(xiàn)壓濾機(jī)等工業(yè)設(shè)備的自動(dòng)化運(yùn)行。

PLC可與各廠家的上位機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通訊，傳送數(shù)字量和模擬量的數(shù)據(jù)，在控制室的工控機(jī)（電腦）上，通過上位機(jī)軟件的界面畫出整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和管道圖，再將PLC的數(shù)據(jù)在管道、設(shè)備上顯示出來，可以更清晰地顯示整個(gè)工藝流程。

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（責(zé)任編輯：秦遜玉）endprint