基于CJ1G-CPU42H的污水处理系统硬件设计

刘 珩

（苏州高等职业技术学校，江苏 苏州 215000）

1 污水处理系统工艺过程

污水处理工艺流程可以概述为：从原油脱水系统排出的含油污水经进水管流入污水接收罐。接收罐起调节水质、水量的作用，兼具有除油和悬浮物的功能。污水接收罐出水通过投加一定比例的混凝土和助凝剂后经以及提升泵进行混合反应，反应后形成矾花的污水进入除油罐，污水自上而下的流动过程中，污油携带大部分悬浮物上浮至油层，经过油管流出。少量相对密度比较大的悬浮物下沉至罐底。混凝除油罐以除悬浮物为主，对悬浮物和油均有较好的处理效果，可以作为后续改性纤维球过滤器的保障措施，同时也是事故处理的可靠的预处理单元。

反冲洗采用水洗加机械搅拌，反冲洗水利用精滤器精滤后出水。反冲洗排水回收后，排入污水接收罐。污水接收罐、混凝除油罐以及反洗排水产生的污泥，定期外排到污泥干化场进行干化处置。接收罐、混凝除油罐以及反洗水回收产生的污油，外排到污油池，经提升泵提升至油站。经过三级改性纤维球过滤器（初滤、细滤、精滤）过滤后，可除去95%以上的油分。

2 系统各主要部分控制要求

接收水罐的主要功能是缓冲沉降罐来水，并使得需要处理的污水的水质均匀，当接收水罐的液位超过5.5m时，污水会从溢流管线流出，进入到战区的排水管网最后进入到污水池。除油罐的主要功能是实现污水的油水分离和泥水分离，当除油罐底部污泥沉积太多时，可通过阀门调节将排泥管线变成临时的反冲洗管线，开启反冲洗泵进行反冲，再关闭反冲洗泵，切换阀门后排泥。中间水罐的主要功能是缓冲除油罐出水，当中间水罐的液位超过3.9m时，污水就会从溢流管线流出，进入到站区的排水管网最后进入到污水池。中间水罐底部还设有一个液位变送器，信号通过屏蔽电缆送到自控系统。

清水罐的主要功能是储存污水处理系统的出水，其底部设有一个液位变送器，信号通过屏蔽电缆送到自控系统，在自控系统的显示屏实现液位的实时数据显示。提升泵主要是将除水罐的污水均衡定量地提升进入除油罐，并实现泵前加药及混合完全，同时出水均衡定量加压后提升进入到三级纤维球过滤系统。反冲洗泵主要是为三台纤维球过滤器、接收水罐和除油罐的反冲洗提供加压后的清洁水源。在接收罐的进口和清水罐的进口分别留有加药口，杀菌剂加药量为100mg/L,加药时间为8~12h。

3 系统的硬件设计

选用的主控器为日本的欧姆龙PLC，该PLC主要有四种类型:CP1H和CP1L系列的紧凑型PLC、CJ1M和CJ1G系列的模块型PLC、C200H和CS1G/H系列的机架型PLC和CS1D系列的冗余型PLC。本文选用的PLC为CJ1G-CPU42H型模块，该PLC工作电压24V，提供了种类丰富的模拟输入单元，可以测量低速和高速度，也可以测量多通道的温度测量，同时还可以增加运动控制单元，从简单的位置测量到多轴同步运动控制，还提供标准的网络接口，实现各器件的通信功能。

图1 控制系统原理框图

硬件控制系统的原理框图如图1所示。电源模块选用CJ1W-PA202，模块的输入电压为交流220V、输出24V直流电压给PLC供电。输入模块选用CJ1W-ID231，该模块输入点数为32个，主要用于电动阀故障的检测，当电动阀发生故障时，把信号传给PLC。输出模块选用CJ1W-OC2 11，该模块的输出电枢为16个，主要用于通过PLC程序控制外部阀门的开和关。模拟量输入模块选用CJ1W-AD 041-v1，其分辨率为1/8000，通过螺钉端子可以使其为电流输出还是电压输出，通过拨码开关设置为off是电压输入，on是电流输入。

外部控制强电回路包括搅拌机控制电路和电动阀控制电路。搅拌电机控制要求为：当转换开关在手动位置时，按下启动按钮，搅拌机主触点闭合，电机运转，同时指示灯亮；当转换开关在自动位置时，由PLC输出端口通过中间继电器和接触器控制指示灯的通断和电机触点的闭合；当转换开关在停止位置时，指示灯不亮。电动阀控制过程为：当转换开关在手动位置时，通过正向启动按钮控制电动阀正转，当需要反转时，按下反向启动按钮控制电动阀发转，当正反转到位后，将到位信号输入给PLC；当转换开关拨动到自动档时，PLC输出端口控制电动阀的正转和反转；当转换开关在停止位置时，指示灯不亮。

4 结语

大量的生活污水和工业废水未被处理就排放到自然环境中，严重影响了人类的生态环境和可持续发展，只有及时对污水进行处理，才能解决这一问题。本文对控制系统进行了硬件设计，控制系统选用欧姆龙公司的CJ1G-CPU42H型PLC为主控制器，电源模块选用CJ1WPA202给PLC提供24V电源，输入扩展模块选用CJ1W-A D041，输出扩展模块选用CJ1W-OC211，模拟量输入模块选用CJ1W-AD041-v1，将各个模块连接起来构成了控制电路，再配以搅拌电机和电动阀的主回路，最终完成了污水处理控制系统的硬件设计。