PLC在污水处理中的应用.pdf

技术 Ap p l i c a t i o n o f PLC i n S e wa g e Tr e a t me n t TANG W e n． W ANG Hu i -mi n S h e n z h e n T o t a l Au t o ma t i o n S y s t e m Co ． ，L t d，S h e n z h e n 5 1 8 0 0 0，Ch i n a Ab s t r a c t Ac c o r d i ng t o wa s t e wa t e r t r e a t me n t p l a n t p r o c e s s c ha r a c t e ris t i c s ，t h i s pa p e r d i s c u s s e s t h e i mp l e me n t a t i o n o f p r o g r a mma b l e l o g i c c 0 n t r o l l e r P L C a u t o ma t i c c o n t r o l i n w a s t e w a t e r t r e a t me n t ， d e s c ri b e s t h e s t r u c t u r e a n d f u n c t i o n o f t h e s y s t e m， a n d g i v e s a d e t a i l e d d e s c r i p t i o n o f t h e a c h i e v e me n t o f p r o c e s s c o n t r o 1 ． Ke y wo r d sPL C； s e wa g e t r e a t me n t ；a p p l i c a t i o n 1引言 环境保护 问题 日益成为影响和制约人类社会 发展的因素之一 。随着工业 的不断发展和城市人 口的急剧增加 ，大量工业和生活污水未经处理流 入江河湖海 ，使环境和饮用水被严重污染。因此 ， 建立高度 自动化的污水处理厂是解决水污染 问题 的有效途径。 可编程序控制器 P L C 是专 为工业环境下 应用设计而设计的工业控制计算机 ，已经成为 自 动控制系统中最为广泛 的控制设备 ，它不仅实现 复杂 的逻辑控制 ，还能完成各种顺序控制或定 时 控制 的闭环控制功能 ，并且抗干扰能力强 ，可靠 性高。稳定性好 ，能在恶劣环境下长 时间 、不间 断地运行 ，且编程 简单 ，维护 方便 ，并配有各类 通讯 接 口与 模块处理 。方便扩容 _ 1 ] 。塑 2工艺简介 以清 溪长 山头 污水处 理厂 为例 ，此厂选 址于清溪 镇西北 角 银 山工 业 区 。 占地 面 积 约 收稿 日期 2 0 1 1 - 0 4 2 2 5 2 5 8 7 m ．设计规模 5万 吨／ 13，纳污范 围为清溪 镇全镇污水 ，采用 A 2 ／ O工艺 。工艺流程如图 1所 示 。 进入污水厂的污水首先经过粗格栅过滤去除 直径较大、较长 、较硬的漂浮物 ，诸如木棍 、大 块的泡沫塑料或海绵等 ，然后进入粗格栅 间，由 提升泵房提升后进入细格栅 间。污水在细格栅作 进一步的细过滤 ．一般去除直径大于 8 m m的杂物 之后流入沉砂池 ．旋流式沉砂池 除砂机在驱动装 置的驱动下 ，池 中搅拌 叶轮旋转产生离心力 ，使 水 中粒径 0 ． 2 m m 以上的砂粒沿壁及池底斜坡集 于 池底的集砂斗中 ，同时将砂粒上粘 附的有机物分 离下来 ，完成一级处理。从沉砂池 出来 的污水进 图 1 工艺流程 ／ 一 应用技 人 F A B T池 进 行 二 级 生 化 处 理 ，利 用 池 内活 性 污 泥 中的微生物在厌氧和好氧等不 同条件下 的新 陈 代谢作用去除污水 中溶解的 C O D及氮、磷等有机 污染 物 ．经二沉池沉淀澄清分离后进入紫外消毒 间，消毒处理后排 出。 去除的污染 物以剩余 污泥的形式 自 F A B T池 排 出，通过污泥浓缩处理之后作 为泥饼外运 ，污 泥处理过程中排 出的污水进行 除磷后再返污水处 理系统处理 。 污水处理 自动控制系统应用界面如 图 2所示 。 3系统组成 东莞市清溪长山头城市污水厂 自控系统的系 统结构是基于工业以太 网进行设计的 ，自控系统 的系统结构 由三层网络组成 ，包括管理级 、控制 级 、现场级 。系统的三层网络分别为基于 T C 1 9 ／ I P 协议 的高速以太 网、工业以太网络 、现场总线 网。 2台工作站 ， l台投影幕 向上接人全厂管理 系统 网络 ；工业以太网为冗余光纤 网络 ，以光缆为通 信介质 ，连接 4个 P L C现场控制站 ，每个现场工 作 站配置有各 自的电源 、通讯模块 、接 口模块 ， 同时将所有带智能通讯接 口的仪表设备 、以及设 备 自带小闭环系统接人 系统 中。为 了提供 报表 、 报警打印服务 ，配置一台打印机 ，实现各种报表 以及实时报警 和报警历史的打印功能 。操作站计 算机相互在线冗余 ．向下通过光纤 网络对各现场 监控 子站进行 监视 。建立在 Wi n d o w s 2 0 0 0 ／ X P基 础上 的组态软件提供了功能全 面、简单易用的操 作界面，操作人员通过 WI N C C实现对全厂生产过 程 、工艺参数和设备运行状态进行实时监控。上 位机 和编程器通过 以太 网与 P L C通 讯 ，远程 I ／ O 通过 P R O F I B U S与 C P U通讯 。P L C选用西 门子的 S 7 3 0 0 ，远 程 I ／ O选用 E T 2 0 0 M，组 态软件 选用 WI NC C 6 ． 0 ．控 制系 统组成 和 网络结 构如 图 3所 示 。 4控制方式 从系统 完成的控制功能来说 ，系统采取 三级 控制层 手动、自动以及中央监控。 1 手动控制具有最高的控制优先级 ，由就 地电控柜的控制按钮完成 ； 2 自动控制是指 由 P L C控制器按照预先设 计 的程序对设备进行 自动控制 ，控制级别高于 中 图 2 自控系统 央控制 3 中央监控管理站监控是指 中控室通过 以 太 网、光纤 网络根据生产要求对生产过程进行调 度 ．调度指令通过控制 网络由现场 P L C控制站实 施 。 这样 的设计使生产运行更加安全 、可靠 ．如 果上位机或网络发生故障 ，不会影响现场 P L C站 的工作 ，而且如果现场控制站 P L C出现故障 ，操 作人员也可以通过手动控制按钮完成设备的启停 。 对 于某 台具体的设备来说 ，它的控制方式根 据控制信号的来源分为手动 、远控两种方式 ．手 动控制的控制信号来 自设备旁的控制按钮 ，远控 的控制信号来源于 P L C现场监控站输出的控制信 号。中央监控管理站层的监控信号先通过网络传 送至相应 的现场 P L C站 ，然后 由 P L C对设备发出 控制信号达到监控的 目的。 5实现功能 两 台计算机相互备用 ，设置于中央管理中心 ， 对全厂工艺设备运行状况 、运行 参数进行集 中监 控 ，遥控现场设备。系统主要功能如下。 1 工艺流程监控功能 。系统能按工艺要求 对污水处理 的各 环节参 数及设备状态进行监视 同时根据工艺要求选择 自动 、顺序 、定时等控制 方 式 。 2 动态显示全厂平面图、全厂总工艺流程 图、局部工艺流程 剖面 图、供 电系统 图，以 及工艺参数 、电气参数 、电气设备运行状态 的各 种数据 图表 。具有图形编辑器 ，可 以灵活方便地 绘制 总平面图、工艺图 、工艺 区域图 、工艺单元 技 图、工艺控制图和单元控制 图。 3 数据记录存储功能 。准确 、及时采集全 厂各个生产过程 的工艺参数 、电气设备运行状态 和电气参数等信息，并将这些数据 以各种棒状图、 趋势 图 、单参数 图和多参数图进行显示并存储 ， 以备调 用 。 8 数据记录存储功能 。系统可对重要数据 如工艺参数 、工况 、设备运行时间等进行记录操 作记录功能。系统 自动保存重要操作记录 ，如改 动参数 ，操作设备的操作员代号 、时间、内容等 。 9 实时数据曲线 和历史数据 曲线 。对重要 工艺参数可以进行实时曲线显示 ，并记录历史数 。 ‘ 翻 光纤 环网 ，雾 囊 霞 麓 ． 二 H 疆 秘 强 i I 内 蜘 蜘 蜘 P r o fl b u s 7 - 3 1 2 DP Pr o l ibu s 7 - 3 1 5 - 2 DP Pr o fi b u s S 7 3 1 5 - 2 DP Pr o n b u s S 7 - 3 1 5 - 2 DP Re 瑚 o r eI ， 0 Re E t o t eI ， O Re m o t e I ， o Re m o t eI ／ 0 蜘 蜘 蜘 蜘 P L C I 配 电间站 P L C 2 污泥 泵池站 P L C 3 脱 水间站 一i期P L C 霹 统 预留 图 3 东莞市 清溪长 山头城市污水处理 厂 自控制系统网络结构 图 4 报警及报警记录功能 。当设备发生事故 时 ．能在第一 时间发现故障或超限并发 出警报 ， 显示故障点和故障状态 ，按照报警等级做出相应 反应 ，记录报警信息 ，并将报警信息存储 、归档 ， 进行报警汇总。报警信号包括变色、闪烁显示和 声 响反应 。 5 联 锁保护功能。当系统检测到局部故障 后启动相应 的联锁保护程序。可 以根据工艺要求 和设备运行工况设定工艺参数 、控制参数 。自动 状态下 ．对工艺过程和控制设备按要求进行 自动 控制与调节 。 6 多级 口令保护功能。在 中央管理中心 的 任何一台监控计算机上可设定不 同操作权限 ，只 有相应操作权限的操作员 ，在输入正确 的口令后 才可访问该级画面。 7 参数设定功能。可在 中央管理 中心 的任 何一台监控计算机或现场控制站 的人机界面上进 行报警上下 限、调节参数、运行 时间等参数的设 定 据 曲线 。对 传 输 数据 进 行 整 理 、计算 、储存 ，按要求 自动 生成各种生产报表 ，并能随时 打印。 6结语 该 工程 于 2 0 0 8年 1月 份 开始实施 ，2 0 0 8年 8月份设备 移交 厂方运行 ，迄今为止其 自 控 系统 运行稳定 、数 据准 确 、 出厂水质符合 国家标准 。系统 投入使用后 ，操作人员在 中央 管理 中心就能够全面了解整个 工厂的运行情 ．P L C就能根据 预先设定好 的参数对泵等主要 设备进行 自动控制。整个系统 只需 中央管理 中心操作人员就 能够保证系统 的正常运行 ，大大降低 了值班员 的 劳动强度 。该 系统的投运解决了以往污水处理厂 自动化程度低 、所有设备均需手动操作 、值班人 员劳动强度 大 、操作 易出错 、出水 水质不稳定 、 生产过程无法集中监控等问题 ，并取得了很好 的 社会效益和经济效益。 参考文献 [ 1 ]徐 方舟 ，潘丰 ． 污水 处理控 制 系统设计 与 出水 参数 的 软测量 [ 1 ]． 机电工程 ，2 0 1 0 9 4 2 4 5 ． 第一作者简介 唐文 ，男 ，1 9 7 9年生 ，浙江东阳人 ，大 学专科 ，助理工 程师 。研 究领域 水／ 污水 处理 P L C 自动 化控 制与系统集成 。 编辑 王智圣