浅谈PLC控制系统在污泥处理系统中的应用

赵中华　赵千秋

摘要：文章介绍了PLC控制系统在污泥深度脱水中的应用技术，景津高压隔膜压滤机使用PLC控制系统把含水率95%以上的污泥脱水至含水率60%以下，进一步为污泥资源化综合利用创造了条件。

关键词：PLC控制系统；压滤机；污泥处理系统；污泥深度脱水；资源化利用 文献标识码：A

中图分类号：TP273 文章编号：1009-2374（2015）13-0089-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.13.044

压滤机是环保行业中进行固液分离的一种机械设备，是一种间歇性的过滤设备，通过泵调节压力往压滤机中的滤室中填充污泥（浓度在3%～5%之间），充满后通过高压进行挤压，压缩空气进行吹扫，以完成固体和液体的分离。本文介绍PLC在其中如何控制设备的

运行。

1 系统和功能说明

PLC是Programmable Logic Controller的简称，中文名称为可编程逻辑控制器，是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的控制系统。作为硬件层的控制，在机械行业有着广泛的应用。

压滤机污泥处理系统，主要分为进入压滤机前、充料和加药控制、二次挤压、吹扫、卸料。

PLC控制系统在压滤机运行中作为控制核心，与触摸屏结合，控制着压滤机及其配套设备的自动运行，主要包括倒料泵、进料泵、压榨泵、调理池、搅拌机、加药系统、自动阀门、仪表等，以完成污泥过滤系统的工艺生产要求。

1.1 进入压滤机前的PLC控制

经过前期沉淀等处理后，污泥浓度大概在3%～5%，通过倒料泵转移到调理池中，为进入压滤机做准备。调理池中配置了搅拌，防止污泥的沉淀，并且调理池上安装有超声波液位计，液位计的4～20mA模拟量信号进入PLC的模块，PLC处理信号后换算出液位的高低，并根据液位高低来控制倒料泵的启停以维持液位，液位低时启动倒料泵往调理池中倒料，并在液位过低时报警，防止抽取污泥的螺杆泵抽空导致干运行烧坏泵；液位高时停倒料泵并防止调理池液位过高而溢出，为压滤机的持续稳定运行提供条件。

1.2 压滤机充料和加药的PLC控制

往压滤机里充料，需要使用螺杆泵，螺杆泵的输出量比较稳定且耐压比较高，通过配置变频器以控制螺杆泵的运行频率。充料管路上安装压力变送器，信号进入PLC，通过触摸屏上设定充料压力，根据管路中的压力变送器的压力，以调节螺杆泵变频器的运行频率，达到稳定且恒定压力充料的功能，通过PLC的PID功能即能实现。充料的过程中，PLC可以根据每段充料压力的运行时间来改变充料压力，在不同的压力下充料，从低到高，分段充料，达到更好的充料效果。

污泥的过滤需要加一定比例的药剂，促进固体和液体的分离，药剂的投放根据进入压滤机的污泥量而定，形成一个“药剂量/污泥量=加药比例”的一个恒比例的跟随关系，充料的管路和螺杆泵的出口安装有流量计，根据充料管路的流量来调节加药管路上流量，流量变化来调节加药泵的频率，实现加药和流量的跟随。

PLC采集污泥流量和药剂的流量，做一个PID功能即可以实现这样的跟随关系。

1.3 压滤机二次挤压的PLC控制

充料结束后，压滤机滤室中的滤饼含水量还是比较高，不能满足滤饼处理标准，需要进一步降低水分，这时，需要对滤饼进行二次挤压，通过使用离心泵往压滤机的隔膜滤板中（与滤室隔离开，滤板具有一定可膨胀，用于挤压滤室）注入高压水，恒定压力在16～20kN。

此时PLC检测到二次挤压管道上安装的压力变送器的压力后，调节二次挤压泵的运行频率，通过PLC的PID功能实现恒压挤压，挤出滤饼中的水分，挤压压力也可以在触摸屏上设置分段压力和对应时间，以达到更好的挤压效果。

1.4 压滤机高压空气吹扫的PLC控制

二次挤压完成后，压滤机滤饼的含水量分已经较低，但压滤机中心孔和滤室与滤饼之间有一定污泥（水分较高），这时需要高压空气对里面进行吹扫，将其中水分较高的污泥吹扫出去。PLC控制系统控制出泥阀门和进气阀门的开启和关闭，短时间的往压滤机中吹高压风，达到吹扫的效果。泥吹扫完成后，关闭相应的阀门，还可通过高压空气对滤饼中的水分进一步干燥以降低水分，开启干燥滤饼阀门，对滤饼进行干燥。

1.5 压滤机本机的PLC控制

干燥完成后，压滤机开始本机动作，压滤机本体上的接近开关、行程开关、电机、液压电磁阀门，都进入PLC，由PLC根据接近开关和行程开关的状态，控制阀门和电机的动作，松开滤板，滤饼一块块自动掉落下来，直到所有滤饼脱落后，压滤机再自动合闭，进入1.2的工作过程。

以上是PLC对高压隔膜压滤机的整个工作工程的控制，PLC通过采集接近开关、行程开关、压力表、阀门回讯器、液位开关等数字量DI信号和压力变送器、流量计、液位计等模拟量AI信号，与触摸屏结合，PLC里通过书写梯形图等程序，在触摸屏上输入相应控制参数（压力、时间、流量等）并显示工艺过程状态和报警信息，输出控制泵、阀门等的数字量DO信号和控制变频器的模拟量AO信号，便可以实现整个污水处理系统的自动化运行。

1.6 压滤机与中控系统的通讯

此外，PLC可与各厂家的上位机系统进行通讯，传送数字量和模拟量的数据，在控制室的工控机（电脑）上，通过上位机软件的界面画出整个系统的结构和管道图，再将PLC的数据在管道、设备上显示出来，可以更清晰地显示整个工艺流程，以达到远程监视和控制的

要求。

2 PLC控制系统的优点和实用性

（1）可以采集底层硬件的数字量和模拟量的信号，如污泥池液位、进泥和二次挤压管道压力、阀门的开关状态等，随时监控现场层的状态；（2）迅速根据现场状态做出相应的反应，如污泥池液位过高，马上停止转移泵的运行；进泥和二次挤压管道压力增加，迅速降低变频器的运行频率，稳定管道压力；阀门的开关状态步正常后，马上停止相关联部位的动作等；（3）操作人员的可视化操作，简单易掌握，由于有了触摸屏这种人机界面简化了PLC控制系统和操作人员之间的联系，无需编程人员，只要识字的人员经过简单的培训后，都能掌握岗位上的操作要求；（4）人性化的PLC控制系统，保障过滤系统的安全运行，故障可查，PLC控制系统通过与触摸屏的联系后，可以对操作人员进行报警提示并在触摸屏上显示当前故障，便于检修人员快速排除故障。

3 结语

PLC控制系统在污泥处理系统中的使用，通过压滤机深度脱水技术现已在国内成功应用，此技术可以将污泥的含水率降到60%以下，充分满足了污泥处理的减量化、稳定化、无害化、资源化的要求。西门子、罗克韦尔、施耐德、三菱、欧姆龙、台达等很多厂家都能生产这种控制器，PLC作为工业现场级的控制系统，可替代性好，可以轻松实现压滤机等工业设备的自动化运行。

PLC可与各厂家的上位机系统进行通讯，传送数字量和模拟量的数据，在控制室的工控机（电脑）上，通过上位机软件的界面画出整个系统的结构和管道图，再将PLC的数据在管道、设备上显示出来，可以更清晰地显示整个工艺流程。

参考文献

[1] 王国光.污泥处理厂控制系统和控制算法研究[D].江苏大学，2009.

[2] 王志勇.城市污泥处理自动控制系统的研究[D].新疆大学，2006.

[3] 张利.基于西门子PLC技术的污泥处理厂控制系统设计与实现[D].西安电子科技大学，2012.

[4] 蔡晓萍.PLC控制系统在污泥处理厂的应用[J].杭氧科技，2009，（1）.

[5] 刘昌鹤.PLC自动控制系统在污泥处理中的应用[J].科技信息，2011，（27）.

（责任编辑：秦逊玉）endprint