PLC系统在废水处理工艺中的运用与研究

文/王江锋 柴德辉，杭州富阳水务有限公司

PLC系统在废水处理工艺中的运用与研究

文/王江锋 柴德辉，杭州富阳水务有限公司

随着行业产业化规模的不断扩大,废水污染已成为当今世界的头号生态杀手,如何对其进行有效的控制已成为我们的当务之急,本文从现代化的计算机控制入手,利用PLC技术的强大逻辑功能,通过完善的软件与硬件相结合,阐述了一种先进的污水处理系统方案。

废水处理；PLC；控制系统

导言

可编程序控制器PLC是近20年来迅速发展起来的新一代工业控制装置,它以原有的继电器逻辑控制系统为基础,逐渐发展为既有逻辑控制功能,又有计时、计数、分支程序、子程序等控制功能系统。由于它具有很强的适应性和广泛的运用范围,因而成为当今的主要控制技术之一。

1 PLC系统基本概述与控制系统构成

可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，简称PLC）是一种数字式工业控制计算机，专为工业环境而打造的控制设备，具有较强的恶劣环境适应能力及抗电气干扰能力；它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计时和算术运算操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械设备或控制生产过程等。在工厂废除处理工艺中，对于PLC系统的运用主要集中在两个部分，即前端系统与后端系统。PLC在废水处理前端系统中的控制构成主要分为两个部分，首先是对进废水中和池废水流量进行监视、控制，实现废水中和池废水流量稳定与安全。其次是对总排水口PH进行检测，采用一台在线PH检测仪检测总排口PH值，PH检测信号进入PLC、操作员站系统实现集中监视，同时在PLC操作员站上实现PH检测数据的历史曲线记录的保存功能。PLC在废水处理后端系统中，主要通过通信电缆将采集参数传送给上位监控管理机，通过上位监控管理机可实时监测有关参数变化，并保留一段时间的数据，形成变化曲线。同时可以实时监测所控设备工作状态、在线显示工艺流程画面，并且系统可自动模拟调试，省去了大量的人工操作。

2 废水处理PLC系统设计与运用

通过上述讨论我们对于PLC的基本概念以及在废水处理过程中基本构成有了比较清晰的了解，那么接下来我们对于PLC系统在废水处理中的设计方法与运用途径进行分析。

2.1 废水处理PLC前端控制系统设计

首先来说，控制系统设计时，既要考虑受控设备的安全可靠运行，又要保证控制系统安全可靠；严格执行通用配电设备规范；保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要原则。在PLC系统设计完成之后，就是对输入输出点设计与模块选型，数据采集是PLC系统最基本的功能，合理、准确地数据采集是控制程序运行的基本保证，不同的工艺流程、不同的控制功能及不同的性能要求，对PLC系统硬件及其配置要求也不同。最后，就是对PLC主机的选型，一般来说PLC主机选型过程中需要考虑五个方面的功能，即系统容量、CPU选择、控制功能模块、编程功能、诊断功能。除此之外，还应当考虑客户的熟悉度、PLC产品在市场的占有率、同行业的业绩等，其中客户对产品的熟悉度在某种程度上对PLC品牌选择起决定作用，产品在行业占有率高，对将来系统的配置、应用提供不少成功经验。

2.2 废水处理PLC后端控制系统设计

在废水处理工艺中，PLC系统主要负责三个方面的功能，即工艺流程画面的显示、系统操作功能的运转以及事故报警功能的实现。对于工艺流程画面的显示来说，PLC系统主要显示以下内容，废水总量、废水流量、废水液位、废水PH值、药剂流量、药剂浓度（石灰乳），药剂总量，管道压力，曝气压力、曝气时间，在总体上保证废水处理工作的顺畅。在系统操作功能运转方面，PLC系统是根据不同功能进行应对的。在污泥输送工艺方面，PLC主要负责对污泥输送皮带机操作进行监控。最后是对于事故报警功能的实现，PLC系统在废水处理过程中，对设备事故、废水流量、压力及其他事故进行报警，同时分析出事故可能的原因及要采取的应急措施，当事故发生时，画面弹跳出事故位置及事故原因分析，同时发出事故报警信号，并激活打印机，打印事故原因或事故分析结果，供维护人员参考。

2.3 生化后沉淀池控制系统

该控制系统与化学处理池控制系统相同。

2.4 过滤机控制系统

经生化后沉淀系统处理后的废水由PLC控制输液泵抽往微孔过滤器过滤,过滤时污泥在微孔管上的沉积会加厚,当污泥沉积到相当厚度时,由PLC控制过滤机停止过滤,同时控制刮泥机开始工作。该控制采用位式控制算法。

2.5 压滤机控制系统

将化学处理池、生化后沉淀池底部的沉泥由PLC控制抽泥泵抽往浓缩池,池内设污泥计,当池内污泥达到一定高度后即停止抽泥；当压滤机压泥使泥面下降至一定高度,压滤机停止压泥。该控制采用位式控制算法。

3 系统软件

3.1 PLC软件

PLC软件包括系统软件和应用软件。系统软件由PLC厂家编写并且已经固化在ROM中,与CPU模块一起交付用户使用。应用软件需要由用户自己完成,其编程方式有指令表编程、梯形图编程和功能流程图SFC编程等几种方式。由于SFC具有编写方便、程序易于理解等优点,所以软件编写采用SFC来描述,然后再编制出指令语言。本系统的软件编写分为手动控制部分程序编写与自动控制部分程序编写。在手动控制部分,系统主要是通过位式控制算法实现系统调整等功能。自动控制部分,系统主要是通过PID控制算法实现系统自动控制等功能。

3.2 触摸屏软件

触摸屏具有专用编程软件,首先将该编程软件安装到个人电脑上,在电脑上编写好程序之后,再通过专用数据线下载到触摸屏。当然应该考虑到触摸屏由于是起监控和设定参数作用,因此,在程序编写过程中应该紧密结合PLC的软元件(如定时器、内部继电器和开关等)。

4 结束语

应用PLC控制的废水处理控制系统,具有自动化程度高、操作简单易懂、性能稳定可靠、处理效果良好等特点。另外,本系统还可以应用到其它类似的自动控制系统。

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