污水处理厂基于PLC的过程控制研究.pdf

行 业 应 用 与 交 流 n d u s t r i a l Ap p l ic a t i o n s an d Co m mu nic a t ion s 自动化技术 与应用 2 01 1年第 3 0卷第 6期 污水处理厂基于 P L C的过程控制研究 唐文军 ， 樊石 ， 李磊 黑龙江省科学院自动化研究所， 黑龙江 哈尔滨1 5 0 0 9 0 摘要 人们环保意识的逐渐加强， 城市污水处理越来越受到全社会的重视。 本文介绍的主要过程控制研究就是基于该污水处理厂的 过程控 制项 目中的主要研究心得。 关键词 污水处理； 过程控制； P L C 中图分类号 T P 2 7 3 ． 3 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 3 7 2 4 1 2 0 1 1 0 6 0 1 0 5 0 3 S e wa g e T r e a t me n t P la n t P r o c e s s Co n t r o l b a s e d o n P E G T ANG We n - j u n ， F AN S h i ， LI L e i He i l o n g j i a n g a c a d e my o f s c i e n c e s a u t o ma t i o n i n s t i t u t e ， H a r b i n 1 5 0 0 9 0 C h i n a Ab s t r a c t Gr a d u a l l y i n c r e a s e d a wa r e n e s s o f e n v i r o n me n t a l p r o t e c t i o n ， u r ba n s e wa g e t r e a t me n t mo r e a n d mo r e b y t h e wh o l e s o c i e t y． Th i s a r t i c l e d e s c r i b e s t h e ma i n p r o c e s s c o n t r o l i s b a s e d o n t h e s e wa g e t r e a t me n t p l a n t p r o c e s s c o n t r o l e x p e r i e n c e ma j o r r e s e a r c h p r o j e c t ． Ke y wor d s s e wa g e t r e a t me n t ； p r o c e s s c o n t r o l ； PL C 1 引言 目前我国大城市污水处理后 排放的不到 l 0 ％， 未经 处理 的污水严重影响 了水环境 ， 制约了现代化进程 的告 诉发展。这种状况已经引起了各级政府的高度关注 ， 开 始逐步推行各级政府的污水处理项 目。东北某省会城 市新建 的污水 处理厂 ， 设计 日处理污水 能力 l 4万吨 ， 担 负着 附近 三个 大 区的污水 处理 任务 。污 水经 处理 后达 到国家城 市污水 常规排 放标 准 。 2 工艺要求 图 1 工艺流程图 收稿 日期 2 0 1 1 0 3 1 0 目前城市污水处理方法主要有 AB法 ， S B R法 ， 氧化 沟法 ， A／ O 法及 氧化膜法 ， 各种工 艺都有各 自的特点 。 选择什么样的工艺主要根据原水水质 ， 出水要求 ， 污水 量的多少及当时当地的环境特点等因素综合考虑 。 污水处 理工艺如 图 l 所示 ， 主要设备有粗 格栅 、细 格栅、水泵、沉砂池、沉淀池、皮带传送机， 除渣机等。 工艺过称为 城市污水汇集到集水池， 由一组潜水 泵将污 水提 升到 前池进 行处 理 。并 且根据 水量 自动调 整水泵运行的台数， 并对主要水泵进行变频控制 ， 使水 位达到设定值的一定范围。粗格栅将清除污水中体积 较大 的污物 及漂 浮物 。经 过粗格 栅带 出的污 物及 漂浮 物经过 带 式传送 机送 到除 渣机进 行初 步处理 。经过 细 格栅再清除一部分污物及漂浮物。在沉砂池中压缩空 气与污水混合， 分离出的泥沙沉淀于底部 ， 由吸砂泵吸 出。滤清器用于对筛网进行冲洗 。 3软 件控制 系统 主要分为 画面组态软件和 P LC控 制软件 。如图 2所 示 。 自 动 化 技 术 与 应 用 2 0 1 1 年 第3 0 卷 第6 期 行 业 应 用 与 交 流 n d u s t r i a l Ap p l i c a t i on s an d Commun ic a t ion s 图 2 控制系统示意图 上位机 画面组 态软 件采用的是 I NT OUCH 9 ． 5 ， 通 过编程 、组 态链接 ， 可 以形象的反 应实际现 场工艺控 制 过程 ， 显示动态数据， 同时可以查询历史趋势 ， 流量等统 计 报表和报警报表 等⋯。P I D 的控 制也可 以通过 上位机 进 行参 数修 改 。 下位机 P L C软件采用欧姆龙的 C S 1 D， C PU及 电源 采用的是欧姆 龙双冗余控制系统 ， 达到更高的控制要 求 。软件 的编 制根据 工艺要求 ， 程序 主要分 为格栅机 的 控 制、泵房沉砂池的控制 、污水流量积算 、及污 泥 回流 控 制等部分组 成 ， 其 中的格 栅机控 制及 泵房 、沉 砂池的 控制为主要控制回路【 2 I 。 3 ． 1 格栅机的启停控制 格 栅机 的控 制 主要 分 为粗 格栅 控 制和 细格 栅 的控 制， 但是控制思路基本一致。格栅机的控制主要由前后 水井的液位差来决定， 当液位大于其设定值时 ， 即启动 格栅机 ， 反之关闭格栅机。为了避免液位在设定值的临 界状态时， 由于波动造成频繁启停格栅机 ， 将启停设置 2 个设定值 ， 并可调 节该 设定 值 的差 。 在粗格栅机前端以及细格栅机前端均装有超声波液 位计 ， 可实施 监测来 水高度 。采用 的是德 国原装进 口的 智能型一体化非接触式连续物位测量仪， 就地及 电脑均 有显示， 便于巡查人员在控制室以及就地监测， 内部集成 温度传感器可对超声波运行时间内的温度变化进行补 偿 ， 使 测量值更精 确 ， 非接触式测量 不受介质 特性影 响。 3 ． 2 泵房的潜水泵控制 本系统共有潜水泵 4台， 其中为三用一备 ， 同时考 虑到一台长期使用， 容易发生故障， 在使用中设置成轮 流启动方式， 以达到既有备用 ， 又能不让其他泵长期停 用 ， 以造 成 浪费 。 泵的启停 由泵房的液位高低控制 ， 当液位由低到高 时， 逐台启动， 反之逐台关闭。在现场装有 2台超声波液 位计 ， 同 时监 测 ， 并根 据 液位 实 时测量 值 控 制潜 水泵 。 如 图 3所 示 以实现 逐 台启 动 的 目的 。 图 3 4台泵轮流启动示意图 3 ． 3 沉砂池的控制 图 4 沉砂池控制流程图 沉砂池主要用于去除污水中粒径大于 0 ． 2 ram， 密度 大于 2． 6 5 t ／立方 米的砂 粒 ， 以保 护管道 、阀 门等设 施 免 受磨损 和 阻塞 。其 工作 原理是 以重力分 离为基 础 ， 故 应将 沉砂 池 的进 水流 速控 制 在 只能使 比重大 的无 机颗 粒下沉 ， 而有机悬浮颗粒则随水流带起立。沉砂池由一 下转第 1 l 0页 自动化技术与应用 2 0 1 1 年 第3 0 卷第6 期 行 业 应 用 与 交 流 n d us t r i a l Ap pli c a t i on s an d Co m mun ic a t i o n s 的通讯配置包括 I P地址的设置、协议的选用、协议的 配置等 ， 以及上位监控程序的开发 ，HMI B u i l d e r的软件 帮 助也有 全面 清晰的描述 ， 限于 篇 幅不再一 一赘述 。 图7 控制系统主画面 图 8 系统参数设定画面 5 结束语 采用 混水 直 连的方 法 在 充分 利用 原有 控 制设 备 的 基 础上 ， 对 原有 空调 冷水 单纯直 连系统 实施 改造 ， 采用 P L C控制系统， 基于P I D智能控制算法对整个混水过程 实现实时监测和控制 ， 实现空调水系统变水温运行方 案， 提高了混水的效率、降低了能源的消耗。实践证明， 改造后的办公楼在保证整体空调效果的前提下 ， 节能明 显， 同时长期存在的风机盘管结露现象得到了解决。 参考文献 【 l 】陈伯时主编． 电力拖动自动控制系统Ⅱ 棚． 第二版． 北京 机械工业出版社 1 9 9 2 f 2 】刘铠， 周海主编． 深入浅出西门子S 7 3 0 0 P L C [ M】 。 北 京 北京航空航天大学 出版社 2 0 0 4 [ 3 ]3 S T E P 7 V 5 ． 4编程手册[ Z ] ． 纽伦堡 西门子公司 ． 2 0 0 6 作者简介 袁建华 1 9 7 0一 ，男，在职研究生，工程师 研 究 方 向 信 息 和 控 制 技 术 应 用 研 究 等 上接第 1 0 6页 系列设备组成， 其中包括搅拌机、空压机、出水电动蝶 阀、吸砂阀、洗砂阀及砂水分离器等。其控制流程 图 如 图 4所示 。 3 ． 4 关于系统调试和运行中的一些体会 本系统采用时下流行的 PL C控制， 自动化程度较 高， 人机界面效果较好 ， 能使控制功能和任务分散 ， 减小 出现问题的危险性 ， 提高系统的可靠性。 由于 泵 站 的 电机选 用 软启 动 的方 式 ， 而 且受 到 水 源， 城市管网等因素影响 ， 泵站的 自动化运行还可以进 一 步 提高 。 仪表作为自动控制的 “ 眼睛 “ ， 安装时严格按照接 线标准， 做好抗干扰措施， 并且定期检查、保养、校验。 保证本套 自动化系统的使用寿命。 4 结束语 本系统在检测仪表、P L C控制、上位机及网络上选 择 比较成熟可靠的设备， 借助对控制工艺的了解 ， 及现 场 操作 人员 的协调工 作 ， 使 编程 过程 比较顺 利 ， 满 足客 户 的要 求 。 参考文献 [ 1 】 I N TOUC H参考指南【 z 】Wa n d e r wa r e 中国 有限公司， 2 0 0 4， 3 f 2 】2 CJ 系列可编程控制器参考手册【 z 】 。欧姆龙 中国 有限 公 司 ， 2 0 0 3 ， 7 作者 简介 唐丈军 1 9 7 8 一 ， 男， 本科， 助理研 究员。研究方 向过程 控 制 及计 算 机 应 用 。