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PLC控制的污水处理研讨

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1污水处理工艺流程

污水处理工艺流程如图2所示,其核心为由一个厌氧池和一个好氧池组成的反应池。工业污水中往往含有体积较大的块状和条状杂物,这些杂物在通过隔栅时被拦截下来。被拦截下来的杂物通过专门机械收集、压实,然后输送到专门的盛放池,待累积一定数量后外运处理。经此工序后的污水经提升泵房,提升至高处,使得污水在重力作用下就能自行流经后续工序。为了降低反应池的负荷,设置了沉砂池。在较低的流速下,污水中的砂子在重力作用下进行沉淀。经沉淀后的污水进入厌氧池,在厌氧池中污泥和厌氧菌的作用下,脱去大部分磷后进入好氧池。好氧池配有鼓风机和搅拌机为其中的好氧菌提供富氧环境,在好氧菌作用下,进一步将有害物质分离出来。然后进入二次沉淀池,将污泥进行沉淀,一部分污泥经泵房回流至厌氧池,剩余的污泥与之前的砂子一起进行浓缩脱水、处理。而此时的污水已达到排放标准,可以外排。

2控制系统的功能实现

根据现场工艺要求,系统分为下位机和上位机,下面将依次分别介绍下位机和上位机实现的系统控制功能。

2.1下位机的主要功能是对各类泵、风机、搅拌机等设备的开、停进行自动控制,同时将这些设备的运行参数,以及现场模拟量如溶解氧、泥温等参数,通过PLC转化在上位机进行显示。这些功能的实现都是通过预先编制好的程序进行自动控制,当然根据实际工况需要,可以在线或离线对参数进行调整。

2.2上位机监控系统的功能实现包括

2.2.1通过键盘或鼠标控制现场设备,控制结果将实时显示。

2.2.2在流程图中实时显示各设备的运行参数和现场模拟量,以图表的形式直观的将系统的运行状况展现在工艺人员面前;提供控制回路参数设置画面;提供报警功能,当设备参数超过设定值时,进行闪烁报警。

2.2.3设置口令保护,以免非工作人员恶意登录或退出系统,保护系统的安全运行。

3系统软件设计

系统软件设计与硬件进行配套,同样分为下位机软件设计和上位机软件设计,下面分别予以介绍。

3.1下位机程序设计

本系统在SIEMENS公司的SIMATICSTEP7V5.1基础上完成硬件组态、地址和站址的分配以及用户程序的设计。根据功能的不同将整个污水处理流程分为若干个分流程,例如沉砂池控制(FC4),反应池控制(FB1),每个分流程对应一个功能(FC)或功能块(FB)。此外,为了实现对模拟量的实时监控,还需要设置一些转换模块,通过这些转换模块将采集的参数进行转换最终得到实际的控制量。程序设计时,先编写不同功能的子程序(功能块FB、DB、FC)然后通过主程序(OBI)调用,从而实现对各设备的控制。

下面介绍好氧池的控制,好氧池控制流程图如图3,好氧池中的污水通过微生物的净化作用去除有机物。控制水中的含氧量也是污水处理过程控制中关键的任务之一。因为好氧池中的好氧菌需生存在富氧环境中,如果水中氧气不足则会导致好氧菌的死亡,从而失去污水处理功能。因此配备了鼓风机通过曝气头向水中提供氧气,但是鼓风机的能耗很大,达到了整个工艺系统能耗的50%左右,过多的配置鼓风机不但增加能耗,反而会形成小而重的易沉淀絮体使水质恶化。考虑到节能与工艺需要之间的平衡,该系统设5有台鼓风机和1台变频风机向好氧池供氧。为了监测好氧池中的溶解氧,在好氧池的不同地点设有6块溶解氧测试仪即(DO仪)测量池中的含氧量。在控制系统中为这些DO仪设置一个正常值范围,在实际运行中,若DO仪的测量值超过了这个正常范围,PLC就会收到报警信号。PLC根据溶解氧的平均值来控制鼓风机的开、停。如果平均值低于正常值,PLC控制调频风机加大送风量,如果高于正常值则减小调频风机的送风量。如果调频风机已达最大或最小值,则通过增开或关闭一台普通风机来实现溶解氧的调节。设定PLC每十分钟进行一次调节,这样既能满足工艺需要,又避免了风机的频繁调节。

3.2上位机程序设计

本系统上位机采用SIEMENS公司的SIMATICWINCC5.1,为了增加系统运行安全和稳定性,WINCC运行于WindowsNTV4.0操作系统平台之上。鉴于工程师站和操作员站的功能不同,在工程师站安装WINCC-RC用于开发,在操作员站安装WINCC-RT用于运行。WINCC通过读取下位机的DB块,在上位机实时显示各项参数,如显示实际温度、鼓风机的开闭状态等。另外通过共享数据块DB2将上位机的操作命令传到下位机的DB块中,来实现对下位机的在线控制。

4结束语

当前,工业污水处理对自动化控制程度要求越来越高,PLC控制系统已广泛应用于污水处理中。PLC控制系统的应用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,降低了人力成本。本系统投运以来,因其界面友好、操作简单、提升对设备的管理水平、提高生产效率等优点而获得了业主的认可,同时也创造了很好的社会效益和经济效益。

作者:张露萍 单位:攀枝花攀钢集团设计研究院有限公司

PLC控制的污水处理研讨责任编辑:陈老师    阅读:人次