PLC系统在某改建污水处理厂的应用

2021-03-15孟维娜

山西化工 2021年1期

孟维娜

(上海电气集团国控环球工程有限公司，山西太原 030000)

1 PLC系统概述

1.1 PLC含义

PLC控制系统全称为可编程控制系统(programmable logic controller)，主要应用于工业环境等大型场所。PLC控制系统的工作原理：基于可编程存储器，采取数字或模拟量等模式，实现连续过程控制、批量控制和逻辑控制的功能[1-2]。

1.2 PLC系统特点

PLC控制系统网络包含两种连接方式：1)传统方式：一台PC作主站，一台或多台PLC为从站；2)特殊方式：一台PLC作主站，多台同型PLC为从站。后者的优势，体现在程序写入的简便上，避免了通信协议的要求。PLC除顺序控制外，还可具有闭环功能。

1.3 PLC较DCS与FCS优势

DCS包含功能模块强大，几乎可达到各种规模控制要求，所以在近十年得到了普遍应用。但因其通信协议的封闭性，导致了购买及后续改造的局限性，很难实现各家DCS与上层网络的兼容性。DCS传输的模拟信号精度差，易受外界干扰。再加上系统的传输线过长，增加了系统的误差与成本[3]。

FCS是在DCS基础上发展而来的现场总线控制系统，它保证了仪表和设备之间的信号传输精度。FCS具有智能化、分散控制、相互通信便捷的优点，对整个系统具有超高的预判性和可控性。但相较于PLC，它的成本高昂，除了系统本身以外，对智能仪表也有很高要求，其中，机械仪表均要被替换。针对污水处理改造项目，PLC已足够使用要求，选择FCS反而会导致资源浪费及成本增高，没有达到经济性目的[4-5]。

2 某污水处理厂改造概况

本项目是改造项目，本系统接收总水量66 t/h，其中，60 t/h来自现有污水处理站SBR生化出水，6 t/h来自于厂区除盐站RO浓水，废水总量核定为66 t/h，设计规模为80 t/h，总体要求系统经膜法浓缩回收率达到83%，膜法浓水经蒸发结晶处理后达到零排放。

2.1 污水处理

废水处理单元由絮凝软化沉淀+过滤+离子交换+脱碳器+UF+RO+蒸发预处理+三效蒸发系统组成，RO用于厂区循环水补水，浓水进入三效蒸发系统。

反渗透浓水经蒸发预处理后，进入三效蒸发结晶系统。通过采用热法蒸发结晶实现高盐废水零排放。

2.2 污泥处理

本工程产生的污泥采用非浓缩压滤技术进行处理。本工程污泥处理系统包括污泥池及污泥脱水机等设施，高密沉淀池及斜板沉淀池排出的污泥由螺杆泵至板框压滤机进行处理，泥饼外运。

2.3 工艺流程(见图1)

图1 污水处理改造项目工程流程

3 PLC在污水处理厂的应用

3.1 在污水处理中有效控制pH值的应用

在该工程中，由于水质的独有特点，通过加入烧碱和碳酸钠等软化剂，达到除碱除硬的目的。所以，严格控制污水池的pH值具有重要的意义。加入带有远传功能的酸度仪和碱度仪，利用PLC系统控制各仪表，将采集到的数据准确实时地传入控制室，使这些数据得到存储、分析及处理。设置高高限和低低限，随时控制酸阀、碱阀等开关阀的启停，达到稳定pH在合理范围的目的。这种利用PLC系统控制的方法简单、安全、快捷、准确，达到了良好的工作效率和经济效益。

3.2 在泵等电机中启停频率控制的应用

该污水处理项目中，包含三大系统：蒸发预处理系统共计27台泵，其中，一用一备12台，其他功能电机10台，这37台电机中需变频控制的共计9台；蒸发系统共计19台泵，一用一备7台，其他功能电机10台，其中需变频控制的有1台；加药系统共计50台泵，其中，一用一备25台，其他功能电机9台，这59台电机中需变频控制的共计18台。

通过以上数据统计，可见泵等电机是污水处理系统中非常重要的部分，它们不仅需要简单的启停，还包含了频率控制。如一台污泥循环泵，变频调节信号来自高密池进水流量计。只有通过PLC系统将流量数据采集输入控制室，才能够对污泥循环泵的运行情况实时控制，保证其正常运行，实现泵站的高度自动化，满足污水处理厂对循环池水量的需求。

PLC控制系统保证了整个系统的高度自动化，将各仪表与电机实现联锁，确保达到现场液位数据实时控制电机启停的目的。并可通过模拟量模块，改变变频器频率，使泵的转速在固定区间平滑变化。

3.3 在压力、液位、流量、温度中的常规应用

该污水处理工程中各系统均包含带有远传功能的压力、液位、流量、温度仪表，这些仪表数据均能实时传入控制室终端，显示在操作站屏幕界面，使操作人员随时可以看见现场状况，通过报警、联锁功能，真正实现自动化控制，节省了大量人力、物力、财力。PLC系统的灵活性，还在于可以随时对系统参数进行调整，使工作效率、效益再次优化。