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PLC在污水处理厂中的应用


PLC 在污水处理厂中的应用
作者:穆 杰

摘要:
PLC 在现代工业控制领域中早己得到了广泛的应用,污水处理项目的自控工艺相对于轧 钢等其他项目的工艺来说相对简单,但它也有其自身的特点,如设备更为分散,功能则相对 独立等。本文依滁州某污水处理厂为例谈一下 PLC 在污水处理厂中的应用,希望与大家分 享。 关键词:污水处理,Siemens

S7 V5.4,Wincc 6.0。 一、 污水处理工艺流程 从厂区外的主污水管道而来的污水进入格间,由 2 台粗格栅和 2 台细格栅将污水中体积 较大的污物除去。通过格栅机的污水继续前行流入进水泵房。该处为全厂区标高的最低处, 进水泵房底部放置有 6 台大功率潜水泵, 主要用于将污水提升到高处的旋流沉砂池, 以使污 水只靠重力作用流经其余的处理阶段。 旋流沉砂池将污水中的砂子分离出来, 防止其对后续 工作的设备产生磨损,经过旋流沉砂池的污水靠重力进入生物池,生物池为厌氧/好氧生物 反应池,经过生物作用,将有机物质分解。然后污水通过污泥泵池进入二次沉淀池,经过刮 泥桥的运动,池上面的浮碴进入浮碴井中,池下部的污泥由真空泵吸出并送到污泥均质池。 污泥泵池内的 4 台回流泵根据需要将一部分污泥送回生物池, 以保证厌氧池中含有一定量的 污泥, 另一部分被 2 台剩余污泥泵送入到污泥均质池。 经过二次沉淀处理后的污水通过管道 自流到消毒渠道,经过紫外消毒已达标准,经过处理的污水经管道自流到附近的河流。 污水处理工艺流程如图 1 所示

图1 二 、 系统的硬件组态

污水处理工艺流程

系统采用一套 PLC 控制系统, 选用 SIMATIC S7-319 CPU 和 WINCC6.0 软件包,采用 PROFIBUS-DP 现场总线技术,ET200 分站集中放置在 PLC 室。系统的硬件配置如下图 2。 PLC 通过光纤与综合楼中控室的上位机监控系统进行通讯。上位机监控系统使用一台工程 师站和二台操作员站,实时监测各生产流程,采集生产信息,并且下达操作人员的每个控制 指令。 系统组态如下图:

图 2 系统组态示意图

三、 控制系统的功能实现 3.1 PLC 控制系统的功能实现:
上位机的操作分为 3 种操作模式 手动操作,PLC 远程手动遥控操作和全自动操作 三种方式。 前两种方式一般只在设备调试或维修时使用,系统主要以全自动操作方式为主。在 这种方式下,各类泵、风机等设备的开、停,各种工况的切换都由程序自动完成,不需要操 作人员干预。 每种工况的运行时间及各种测量参数均可以在线或离线调整, 每台设备和每种 工况的运行情况也都可以由 PLC 系统进行监视。 现场的泵类、 风机、 搅拌器等信号通过 PLC 的控制转化也在上位机上显示。这样,既能对设备开关量,如各类泵、风机、搅拌器等的开 停进行控制,又能对现场的模拟量(液位信号、溶解氧浓度、PH 值、温度等)进行调节, 使全厂的工艺、设备运行得到全面的控制。 3.2 提升泵房及的沉砂池自动控制 提升泵房共有 6 台水泵,2 大 4 小,液位的不同决定启动水泵的大小和个数。当水位高 于高水位时,启动 2 大 2 小共 4 台泵,另 2 台小泵备用;当水位位于高水位和正常水位之间 时,启动 2 台大泵;当水位位于正常水位和低水位之间时,启动 1 台大泵,1 台小泵;当水 位位于低水位和停泵水位之间时,启动 1 台大泵;当水位低于停泵水位时,所有泵停开;正 常情况下 2 台大泵互为备用,4 台小泵也互为备用,且轮换使用,每 2 小时自动轮换一次。 沉砂池搅拌器连续 24h 运行。其它设备开始状态为关闭,当沉砂池搅拌器连续运行时间 达 3h(沉砂阶段,可调)时,自动启动,启动次序为:洗砂电磁阀自动打开,同时鼓风机 启动, 6min(洗砂阶段,可调)后,洗砂电磁阀关闭,同时提砂电磁阀和电动闸阀自动打 开,砂水分离器随即联锁启动;该状态持续 20min(提砂阶段,可调)后,鼓风机关闭,同 时提砂电磁阀、电动闸阀关闭,5min(可调)后,砂水分离器关闭。沉砂池搅拌器继续运 行,直至再次连续运行 3h(可调) ,进入下一个洗砂阶段。 提升泵房及旋流沉砂池监控画面如下:

图 3 提升泵房及旋流沉砂池监控画面

3.3 生物池与鼓风机及污泥泵池的连锁 生物池中的 DO(溶解氧)一般控制在 2~4mg/L 之间,当池中的含氧量低,即 DO 低
于 2mg/L 时要加开一台鼓风机,以保证生物池的丝状菌和细菌的存活量, 鼓风机的启动台 数太多使 DO 高于 4mg/L 时则造成资源浪费。鼓风机的启停台数要在正常的生产中进行调 整,细菌的生存状况与季节也有很大关系,因此程序为此专门设定了调整窗口。随着时间的 推移,生物池内的污泥会被水流冲到污泥泵池,要定期启动回流泵,将污泥泵池里的含菌污 泥回流到生物池,以保证生物池的污泥量。 3.4 污泥泵池和污泥脱水间的连锁 当中控室发出可排泥信号后,首先检测污泥泵池内液位,若污泥泵池液位不高于停泵液 位,则剩余污泥泵不接受可排泥信号,无操作;若污泥泵池液位高于停泵液位,则自动检测 污泥均质池内液位;若污泥均质池液位低于最高水位,剩余污泥泵启动,开始排泥;若污泥 均质池液位不低于最高水位, 则等待, 直至均质池液位低于正常水位时, 再启动剩余污泥泵。 当中控室发出不可排泥信号时,则检测剩余污泥泵运行状态,若为停,则无操作,若为 开,则关闭剩余污泥泵,直至再次发出可排泥信号。 污泥泵出泥管道流量计可累计每天的总剩余污泥量,当每天累计污泥量达到每天设定的 污泥量(每天发出可排泥信号前在计算机上设定)时,剩余污泥泵自动关闭。 四、 结束语 本系统在污水处理厂投入使用以来,降低了操作人员的劳动强度,并改善了操作人员的 工作环境。设备具有调试简单、操作方便、使用安全、运行可靠、效率高、故障率低,污水 处理效果好的特点,同时由于软硬件均采用模块化结构,方便了工程技术人员的安装、调试 和维修。

参考文献 [1] SIEMENS 公司. SIMATIC S7-300 M7-300 可编程序控制器模板规范参考手册, 2001.10

[2]SIEMENS 公司. STEP-7-V5.4 编程使用手册.2001.10 [3] 谢克明, 夏路易主编. 可编程控制器原理与程序设计. 北京:电子工业出版 社,2002 [4] 齐蓉主编. 最新可编程控制器教程. 西安:西北工业大学出版社,2000.9


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