PLC系統(tǒng)在廢水處理工藝中的運用與研究

文/王江鋒 柴德輝，杭州富陽水務(wù)有限公司

PLC系統(tǒng)在廢水處理工藝中的運用與研究

文/王江鋒 柴德輝，杭州富陽水務(wù)有限公司

隨著行業(yè)產(chǎn)業(yè)化規(guī)模的不斷擴(kuò)大,廢水污染已成為當(dāng)今世界的頭號生態(tài)殺手,如何對其進(jìn)行有效的控制已成為我們的當(dāng)務(wù)之急,本文從現(xiàn)代化的計算機(jī)控制入手,利用PLC技術(shù)的強(qiáng)大邏輯功能,通過完善的軟件與硬件相結(jié)合,闡述了一種先進(jìn)的污水處理系統(tǒng)方案。

廢水處理；PLC；控制系統(tǒng)

導(dǎo)言

可編程序控制器PLC是近20年來迅速發(fā)展起來的新一代工業(yè)控制裝置,它以原有的繼電器邏輯控制系統(tǒng)為基礎(chǔ),逐漸發(fā)展為既有邏輯控制功能,又有計時、計數(shù)、分支程序、子程序等控制功能系統(tǒng)。由于它具有很強(qiáng)的適應(yīng)性和廣泛的運用范圍,因而成為當(dāng)今的主要控制技術(shù)之一。

1 PLC系統(tǒng)基本概述與控制系統(tǒng)構(gòu)成

可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，簡稱PLC）是一種數(shù)字式工業(yè)控制計算機(jī)，專為工業(yè)環(huán)境而打造的控制設(shè)備，具有較強(qiáng)的惡劣環(huán)境適應(yīng)能力及抗電氣干擾能力；它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計時和算術(shù)運算操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械設(shè)備或控制生產(chǎn)過程等。在工廠廢除處理工藝中，對于PLC系統(tǒng)的運用主要集中在兩個部分，即前端系統(tǒng)與后端系統(tǒng)。PLC在廢水處理前端系統(tǒng)中的控制構(gòu)成主要分為兩個部分，首先是對進(jìn)廢水中和池廢水流量進(jìn)行監(jiān)視、控制，實現(xiàn)廢水中和池廢水流量穩(wěn)定與安全。其次是對總排水口PH進(jìn)行檢測，采用一臺在線PH檢測儀檢測總排口PH值，PH檢測信號進(jìn)入PLC、操作員站系統(tǒng)實現(xiàn)集中監(jiān)視，同時在PLC操作員站上實現(xiàn)PH檢測數(shù)據(jù)的歷史曲線記錄的保存功能。PLC在廢水處理后端系統(tǒng)中，主要通過通信電纜將采集參數(shù)傳送給上位監(jiān)控管理機(jī)，通過上位監(jiān)控管理機(jī)可實時監(jiān)測有關(guān)參數(shù)變化，并保留一段時間的數(shù)據(jù)，形成變化曲線。同時可以實時監(jiān)測所控設(shè)備工作狀態(tài)、在線顯示工藝流程畫面，并且系統(tǒng)可自動模擬調(diào)試，省去了大量的人工操作。

2 廢水處理PLC系統(tǒng)設(shè)計與運用

通過上述討論我們對于PLC的基本概念以及在廢水處理過程中基本構(gòu)成有了比較清晰的了解，那么接下來我們對于PLC系統(tǒng)在廢水處理中的設(shè)計方法與運用途徑進(jìn)行分析。

2.1 廢水處理PLC前端控制系統(tǒng)設(shè)計

首先來說，控制系統(tǒng)設(shè)計時，既要考慮受控設(shè)備的安全可靠運行，又要保證控制系統(tǒng)安全可靠；嚴(yán)格執(zhí)行通用配電設(shè)備規(guī)范；保證PLC控制系統(tǒng)能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運行，是設(shè)計控制系統(tǒng)的重要原則。在PLC系統(tǒng)設(shè)計完成之后，就是對輸入輸出點設(shè)計與模塊選型，數(shù)據(jù)采集是PLC系統(tǒng)最基本的功能，合理、準(zhǔn)確地數(shù)據(jù)采集是控制程序運行的基本保證，不同的工藝流程、不同的控制功能及不同的性能要求，對PLC系統(tǒng)硬件及其配置要求也不同。最后，就是對PLC主機(jī)的選型，一般來說PLC主機(jī)選型過程中需要考慮五個方面的功能，即系統(tǒng)容量、CPU選擇、控制功能模塊、編程功能、診斷功能。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮客戶的熟悉度、PLC產(chǎn)品在市場的占有率、同行業(yè)的業(yè)績等，其中客戶對產(chǎn)品的熟悉度在某種程度上對PLC品牌選擇起決定作用，產(chǎn)品在行業(yè)占有率高，對將來系統(tǒng)的配置、應(yīng)用提供不少成功經(jīng)驗。

2.2 廢水處理PLC后端控制系統(tǒng)設(shè)計

在廢水處理工藝中，PLC系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)三個方面的功能，即工藝流程畫面的顯示、系統(tǒng)操作功能的運轉(zhuǎn)以及事故報警功能的實現(xiàn)。對于工藝流程畫面的顯示來說，PLC系統(tǒng)主要顯示以下內(nèi)容，廢水總量、廢水流量、廢水液位、廢水PH值、藥劑流量、藥劑濃度（石灰乳），藥劑總量，管道壓力，曝氣壓力、曝氣時間，在總體上保證廢水處理工作的順暢。在系統(tǒng)操作功能運轉(zhuǎn)方面，PLC系統(tǒng)是根據(jù)不同功能進(jìn)行應(yīng)對的。在污泥輸送工藝方面，PLC主要負(fù)責(zé)對污泥輸送皮帶機(jī)操作進(jìn)行監(jiān)控。最后是對于事故報警功能的實現(xiàn)，PLC系統(tǒng)在廢水處理過程中，對設(shè)備事故、廢水流量、壓力及其他事故進(jìn)行報警，同時分析出事故可能的原因及要采取的應(yīng)急措施，當(dāng)事故發(fā)生時，畫面彈跳出事故位置及事故原因分析，同時發(fā)出事故報警信號，并激活打印機(jī)，打印事故原因或事故分析結(jié)果，供維護(hù)人員參考。

2.3 生化后沉淀池控制系統(tǒng)

該控制系統(tǒng)與化學(xué)處理池控制系統(tǒng)相同。

2.4 過濾機(jī)控制系統(tǒng)

經(jīng)生化后沉淀系統(tǒng)處理后的廢水由PLC控制輸液泵抽往微孔過濾器過濾,過濾時污泥在微孔管上的沉積會加厚,當(dāng)污泥沉積到相當(dāng)厚度時,由PLC控制過濾機(jī)停止過濾,同時控制刮泥機(jī)開始工作。該控制采用位式控制算法。

2.5 壓濾機(jī)控制系統(tǒng)

將化學(xué)處理池、生化后沉淀池底部的沉泥由PLC控制抽泥泵抽往濃縮池,池內(nèi)設(shè)污泥計,當(dāng)池內(nèi)污泥達(dá)到一定高度后即停止抽泥；當(dāng)壓濾機(jī)壓泥使泥面下降至一定高度,壓濾機(jī)停止壓泥。該控制采用位式控制算法。

3 系統(tǒng)軟件

3.1 PLC軟件

PLC軟件包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。系統(tǒng)軟件由PLC廠家編寫并且已經(jīng)固化在ROM中,與CPU模塊一起交付用戶使用。應(yīng)用軟件需要由用戶自己完成,其編程方式有指令表編程、梯形圖編程和功能流程圖SFC編程等幾種方式。由于SFC具有編寫方便、程序易于理解等優(yōu)點,所以軟件編寫采用SFC來描述,然后再編制出指令語言。本系統(tǒng)的軟件編寫分為手動控制部分程序編寫與自動控制部分程序編寫。在手動控制部分,系統(tǒng)主要是通過位式控制算法實現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)整等功能。自動控制部分,系統(tǒng)主要是通過PID控制算法實現(xiàn)系統(tǒng)自動控制等功能。

3.2 觸摸屏軟件

觸摸屏具有專用編程軟件,首先將該編程軟件安裝到個人電腦上,在電腦上編寫好程序之后,再通過專用數(shù)據(jù)線下載到觸摸屏。當(dāng)然應(yīng)該考慮到觸摸屏由于是起監(jiān)控和設(shè)定參數(shù)作用,因此,在程序編寫過程中應(yīng)該緊密結(jié)合PLC的軟元件(如定時器、內(nèi)部繼電器和開關(guān)等)。

4 結(jié)束語

應(yīng)用PLC控制的廢水處理控制系統(tǒng),具有自動化程度高、操作簡單易懂、性能穩(wěn)定可靠、處理效果良好等特點。另外,本系統(tǒng)還可以應(yīng)用到其它類似的自動控制系統(tǒng)。

[1]王冉.機(jī)器人運動分析及控制研究[J].中國錳業(yè).2017(02)

[2]劉芬.化工生產(chǎn)中DCS控制系統(tǒng)的應(yīng)用[J].化工管理.2015(06)

[3]王德森.DCS控制系統(tǒng)的介紹與應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用.2015(14)