堵勝驕

摘要：隨著我國(guó)環(huán)境的日益突出，污水問題逐漸成為公眾的關(guān)注焦點(diǎn)。PLC系統(tǒng)由于具有性能可靠、成本低廉、能耗較小等顯著優(yōu)勢(shì)，被越來越廣泛地應(yīng)用于污水處理中。本文結(jié)合某污水處理工程的實(shí)際要求，設(shè)計(jì)了一套以PLC為控制中心的控制系統(tǒng)，對(duì)該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、系統(tǒng)功能以及系統(tǒng)方案等進(jìn)行簡(jiǎn)要論述，以供同仁參考。

關(guān)鍵詞：污水處理;PLC;功能;方案

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高、城市化進(jìn)程的持續(xù)推進(jìn)，環(huán)境問題日益突出。作為破壞環(huán)境的重要因素之一，污水問題逐漸成為公眾的關(guān)注焦點(diǎn)。然而，當(dāng)前我國(guó)污水處理自控系統(tǒng)較為落后，污水處理成本較高，處理后的水質(zhì)不甚穩(wěn)定，迫切需要建立自動(dòng)化水平較高的污水處理站。將PLC控制系統(tǒng)合理應(yīng)用于污水處理系統(tǒng)中，不僅能夠有效提升整個(gè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、可靠性，節(jié)約能源，而且能夠顯著降低工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低成本，從而取得良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。因此，展開有關(guān)污水處理一體化設(shè)備控制系統(tǒng)PLC應(yīng)用的研究，對(duì)于建立高效的污水處理自控系統(tǒng)，提升污水處理質(zhì)量與效率具有重要意義。

一、數(shù)據(jù)自動(dòng)采集與檢測(cè)

數(shù)據(jù)自動(dòng)采集與檢測(cè)主要由數(shù)字量數(shù)據(jù)和模擬量數(shù)據(jù)所組成，具體內(nèi)容見表一。

表一? 數(shù)據(jù)自動(dòng)采集與檢測(cè)分析

類型

組成

包含內(nèi)容

實(shí)現(xiàn)途徑

數(shù)據(jù)自動(dòng)采集與檢測(cè)

數(shù)字量數(shù)據(jù)

電機(jī)電流、水位、壓力、流量等

1）以傳感器為依托，PLC模擬量輸入模塊連續(xù)檢測(cè)水位，并及時(shí)轉(zhuǎn)換處理水位信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵啟停的有效控制

模擬量數(shù)據(jù)

電機(jī)工作狀態(tài)、電動(dòng)閥工作狀態(tài)

2）借助電機(jī)電流、水管流量以及壓力等相應(yīng)傳感器與變送器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電機(jī)、水泵的運(yùn)行狀況，一旦超限立即報(bào)警，從而有效避免水泵與電機(jī)的損壞

3）PLC的數(shù)字量輸入模塊將所有開關(guān)量信號(hào)通通采集至PLC中，以此充當(dāng)邏輯處理的依據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵啟停的有效控制

二、系統(tǒng)功能

實(shí)踐證實(shí)，筆者所設(shè)計(jì)的污水處理一體化設(shè)備控制系統(tǒng)具有以下功能，如表二所示。

表二? 系統(tǒng)功能分析

功能

具體表現(xiàn)

分段調(diào)試

PLC控制程序采用模塊化結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)程序模塊的分段調(diào)試與分段運(yùn)行

自動(dòng)輪換

秉承水位與壓力控制原則，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)水泵的自動(dòng)輪換

自動(dòng)啟動(dòng)

當(dāng)程序設(shè)定時(shí)間內(nèi)還未達(dá)到相應(yīng)真空度時(shí)，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)備用泵的自動(dòng)啟動(dòng)

動(dòng)態(tài)監(jiān)控

對(duì)于水泵及相應(yīng)附屬設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀況，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)控;

實(shí)時(shí)顯示

對(duì)于水位、壓力、流量、電流等參數(shù)，系統(tǒng)可通過觸摸屏實(shí)時(shí)顯示水位、流量、壓力、電流、電壓等參數(shù)，并具有流量保護(hù)

故障保護(hù)

對(duì)于電機(jī)、電動(dòng)閥等設(shè)備，對(duì)于過載、短路及斷相等現(xiàn)象均有相應(yīng)故障保護(hù)，一旦超限立即報(bào)警，自動(dòng)彈出故障畫面，且故障點(diǎn)自動(dòng)閃爍

歷史查詢

系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)故障的及時(shí)記錄，并可隨時(shí)查詢歷史數(shù)據(jù)

通訊功能

PLC、上位監(jiān)控機(jī)、觸摸屏三者之間，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送、信息交換以及遠(yuǎn)程遙控

三、系統(tǒng)方案

該系統(tǒng)方案主要包括工藝流程要求、結(jié)構(gòu)組成、控制模式以及程序設(shè)計(jì)等方面內(nèi)容。

（一）工藝流程要求

該污水處理工藝流程對(duì)本系統(tǒng)主要具有以下方面要求，如表三所示。

表三? 工藝流程對(duì)系統(tǒng)要求

類別

具體要求

電氣控制

水泵啟動(dòng)及運(yùn)行過程中的過載、過流保護(hù)應(yīng)科學(xué)合理，水泵啟停不能過分頻繁，兼具高水位報(bào)警和低水位保護(hù)功能

水泵啟停與循環(huán)

無須水泵同時(shí)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)采取某一時(shí)段分別增、減一臺(tái)水泵的方式來完成一個(gè)周期性循環(huán)，從而有效預(yù)防部分機(jī)組的過度磨

水泵啟動(dòng)臺(tái)數(shù)與運(yùn)行時(shí)間

應(yīng)根據(jù)具體水位與實(shí)際流量的大小合理確定啟動(dòng)臺(tái)數(shù)和運(yùn)行時(shí)間

（二）結(jié)構(gòu)組成

本系統(tǒng)主要由PLC主控模塊、電源模塊、模擬量輸入和輸出模塊等主要模塊以及觸摸顯示屏、現(xiàn)場(chǎng)儀表等輔助設(shè)備所組成。

（三）控制模式

本系統(tǒng)主要采取全自動(dòng)控制、就地控制與集中控制3大控制模式，其中全自動(dòng)控制為主，就地控制與集中控制為輔。正常情況下，借助PLC，所有設(shè)備的啟動(dòng)、停止、各種模式的轉(zhuǎn)換均遵照事先編制好的程序自動(dòng)運(yùn)行下去，無須人工干預(yù)。而當(dāng)調(diào)試或者維修設(shè)備時(shí)，則采取就地控制模式與集中控制模式。

（四）程序設(shè)計(jì)

根據(jù)工藝要求與系統(tǒng)實(shí)際組成，本控制程序的設(shè)計(jì)主要分為粗細(xì)格柵控制、氧化溝含氧量控制、潛水泵控制、鐘式沉砂池控制以及污泥回流控制等部分，前三者為主要控制回路。

1、粗細(xì)格柵的控制

實(shí)際運(yùn)行時(shí)，格柵前后的液位差直接決定著粗、細(xì)格柵的啟停。當(dāng)實(shí)際液位差高于設(shè)定值，格柵自動(dòng)啟動(dòng);當(dāng)實(shí)際液位差低于設(shè)定值時(shí)，格柵自動(dòng)關(guān)閉。而當(dāng)液位差處于設(shè)定值臨界狀態(tài)時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)而導(dǎo)致設(shè)備啟停頻繁。因此，在設(shè)計(jì)程序時(shí)，要注意將啟動(dòng)與停止分別設(shè)置為設(shè)定值，且回差可調(diào)。

2、氧化溝含氧量的控制

作為污水處理關(guān)鍵任務(wù)之一，氧化溝內(nèi)污水含氧量的控制是決定污水處理質(zhì)量的重要因素，必須予以高度重視。因此，在程序設(shè)計(jì)過程中，相關(guān)工作人員應(yīng)依據(jù)氧化溝運(yùn)行階段的不同，準(zhǔn)確測(cè)量污水溶解氧濃度，并與設(shè)定值進(jìn)行認(rèn)真比較，從而實(shí)現(xiàn)氧化溝中曝氣轉(zhuǎn)刷的控制優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)刷運(yùn)行臺(tái)數(shù)、高低速以及曝氣時(shí)間的自動(dòng)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)進(jìn)、出水堰們開啟與關(guān)閉的聯(lián)動(dòng)控制。這樣一來，不僅能夠確保工藝要求的滿足、出水質(zhì)量的達(dá)標(biāo)，還能夠有效減低能耗與生產(chǎn)成本。

四、結(jié)語

本系統(tǒng)實(shí)際投入運(yùn)行后，設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性獲得大幅提升，處理后的污水質(zhì)量明顯達(dá)標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)污水處理過程的集散管理與有效控制。因此，將PLC應(yīng)用于污水處理過程是值得推廣的。

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