PLC在污水处理厂中的应用_污水处理厂plc设计

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PLC在污水处理厂中的应用

作者：穆 杰

摘要：

PLC在现代工业控制领域中早己得到了广泛的应用，污水处理项目的自控工艺相对于轧钢等其他项目的工艺来说相对简单，但它也有其自身的特点，如设备更为分散，功能则相对独立等。本文依滁州某污水处理厂为例谈一下PLC在污水处理厂中的应用，希望与大家分享。

关键词：污水处理，Siemens S7 V5.4，Wincc 6.0。

一、污水处理工艺流程

从厂区外的主污水管道而来的污水进入格间，由2台粗格栅和2台细格栅将污水中体积较大的污物除去。通过格栅机的污水继续前行流入进水泵房。该处为全厂区标高的最低处，进水泵房底部放置有6台大功率潜水泵，主要用于将污水提升到高处的旋流沉砂池，以使污水只靠重力作用流经其余的处理阶段。旋流沉砂池将污水中的砂子分离出来，防止其对后续工作的设备产生磨损，经过旋流沉砂池的污水靠重力进入生物池，生物池为厌氧/好氧生物反应池，经过生物作用，将有机物质分解。然后污水通过污泥泵池进入二次沉淀池，经过刮泥桥的运动，池上面的浮碴进入浮碴井中，池下部的污泥由真空泵吸出并送到污泥均质池。污泥泵池内的4台回流泵根据需要将一部分污泥送回生物池，以保证厌氧池中含有一定量的污泥，另一部分被2台剩余污泥泵送入到污泥均质池。经过二次沉淀处理后的污水通过管道自流到消毒渠道，经过紫外消毒已达标准，经过处理的污水经管道自流到附近的河流。污水处理工艺流程如图1所示

图1 污水处理工艺流程

二、系统的硬件组态

系统采用一套PLC控制系统，选用SIMATIC S7-319 CPU和WINCC6.0软件包,采用PROFIBUS-DP 现场总线技术，ET200分站集中放置在PLC室。系统的硬件配置如下图2。PLC通过光纤与综合楼中控室的上位机监控系统进行通讯。上位机监控系统使用一台工程师站和二台操作员站，实时监测各生产流程，采集生产信息，并且下达操作人员的每个控制指令。

系统组态如下图：

图2 系统组态示意图

三、控制系统的功能实现

3.1 PLC控制系统的功能实现：

上位机的操作分为3种操作模式 手动操作，PLC远程手动遥控操作和全自动操作三种方式。

前两种方式一般只在设备调试或维修时使用，系统主要以全自动操作方式为主。在这种方式下，各类泵、风机等设备的开、停，各种工况的切换都由程序自动完成，不需要操作人员干预。每种工况的运行时间及各种测量参数均可以在线或离线调整，每台设备和每种工况的运行情况也都可以由PLC系统进行监视。现场的泵类、风机、搅拌器等信号通过PLC的控制转化也在上位机上显示。这样，既能对设备开关量，如各类泵、风机、搅拌器等的开停进行控制，又能对现场的模拟量（液位信号、溶解氧浓度、PH值、温度等）进行调节，使全厂的工艺、设备运行得到全面的控制。3.2 提升泵房及的沉砂池自动控制

提升泵房共有6台水泵，2大4小，液位的不同决定启动水泵的大小和个数。当水位高于高水位时，启动2大2小共4台泵，另2台小泵备用；当水位位于高水位和正常水位之间时，启动2台大泵；当水位位于正常水位和低水位之间时，启动1台大泵，1台小泵；当水位位于低水位和停泵水位之间时，启动1台大泵；当水位低于停泵水位时，所有泵停开；正常情况下 2台大泵互为备用，4台小泵也互为备用，且轮换使用，每2小时自动轮换一次。沉砂池搅拌器连续24h运行。其它设备开始状态为关闭，当沉砂池搅拌器连续运行时间达3h（沉砂阶段，可调）时，自动启动，启动次序为：洗砂电磁阀自动打开，同时鼓风机启动，6min（洗砂阶段，可调）后，洗砂电磁阀关闭，同时提砂电磁阀和电动闸阀自动打开，砂水分离器随即联锁启动；该状态持续20min（提砂阶段，可调）后，鼓风机关闭，同时提砂电磁阀、电动闸阀关闭，5min（可调）后，砂水分离器关闭。沉砂池搅拌器继续运行，直至再次连续运行3h（可调），进入下一个洗砂阶段。提升泵房及旋流沉砂池监控画面如下：

图3 提升泵房及旋流沉砂池监控画面

3.3生物池与鼓风机及污泥泵池的连锁

生物池中的DO（溶解氧）一般控制在2～4mg/L之间，当池中的含氧量低，即DO低于2mg/L时要加开一台鼓风机，以保证生物池的丝状菌和细菌的存活量，鼓风机的启动台数太多使DO高于4mg/L时则造成资源浪费。鼓风机的启停台数要在正常的生产中进行调整，细菌的生存状况与季节也有很大关系，因此程序为此专门设定了调整窗口。随着时间的推移，生物池内的污泥会被水流冲到污泥泵池，要定期启动回流泵，将污泥泵池里的含菌污泥回流到生物池，以保证生物池的污泥量。3．4 污泥泵池和污泥脱水间的连锁

当中控室发出可排泥信号后，首先检测污泥泵池内液位，若污泥泵池液位不高于停泵液位，则剩余污泥泵不接受可排泥信号，无操作；若污泥泵池液位高于停泵液位，则自动检测污泥均质池内液位；若污泥均质池液位低于最高水位，剩余污泥泵启动，开始排泥；若污泥均质池液位不低于最高水位，则等待，直至均质池液位低于正常水位时，再启动剩余污泥泵。当中控室发出不可排泥信号时，则检测剩余污泥泵运行状态，若为停，则无操作，若为开，则关闭剩余污泥泵，直至再次发出可排泥信号。

污泥泵出泥管道流量计可累计每天的总剩余污泥量，当每天累计污泥量达到每天设定的污泥量（每天发出可排泥信号前在计算机上设定）时，剩余污泥泵自动关闭。

四、结束语

本系统在污水处理厂投入使用以来，降低了操作人员的劳动强度，并改善了操作人员的工作环境。设备具有调试简单、操作方便、使用安全、运行可靠、效率高、故障率低，污水处理效果好的特点，同时由于软硬件均采用模块化结构，方便了工程技术人员的安装、调试和维修。

参考文献

[1] SIEMENS公司.SIMATIC S7-300 M7-300可编程序控制器模板规范参考手册，2001.10 [2]SIEMENS公司.STEP-7-V5.4编程使用手册.2001.10 [3] 谢克明, 夏路易主编.可编程控制器原理与程序设计.北京：电子工业出版社，2002 [4] 齐蓉主编.最新可编程控制器教程.西安：西北工业大学出版社，2000.9