PLC控制系统污水处理厂中的应用

 【摘要】本文介绍了净水厂中的PLC系统的控制结构�p网络通讯结构，仪表系统构成等，并详细介绍了典型案例水厂中的设计和使用情况，完整的控制系统构架，通讯网络拓扑，及中控室的构成及效果。 

　　【关键词】污水处理水厂 ；PLC控制系统；仪表系统 

　　中图分类号：U664.9+2 文献标识码：A 文章编号： 

　　前言 

　　污水厂控制系统由中央控制室微机（上位机）和现场PLC终端（下位机）两级组成。上位机采用二台工控机，具有冗余热备功能，上位机完成数据处理，参数设定，报表生成和图形显示监控。下位机用可编程控制器，完成对设备的监控和数据采集。上位机和PLC各站点通过工业快速冗余光纤以太环网连接。采用这种结构形式系统，操作人员能有效方便、快捷地操纵和管理整个系统，可把厂级以太管理网与工控网相连接，在服务器编制数据库，把工控网的历史数据、实时数据在以太网上共享，以便于污水处理厂管理。 

　　一PLC控制站构成 

　　粗格栅控制站（PLC1） 

　　（1）粗格栅 

　　A控制模式 

　　液位差控制方式：格栅前、后设超声波液位差计，根据设定的液位差值判断格栅是否堵塞，当液位差△H达到设定值，则格栅机开始连续工作，直到液位差△H低于设定值后，恢复正常的格栅机操作，如果液位差△H继续增加，则触发报警，格栅机按设置时间工作。 

　　定时控制方式：格栅机的操作是根据时间间隔及持续时间的定时发来控制，时间间隔及持续时间由计算机设定，系统自动调整所有格栅具有相同的时间间隔及持续时间。螺旋输送机与格栅机联动，格栅机工作与否始终作为螺旋输送机的工作条件，螺旋输送机先于格栅机工作，滞后于格栅机停止，时间在0~5分钟内可调。多台格栅机间隔工作。 

　　B监视设备的状态 

　　状态信号：每一格栅除污机有“运转/停止”、“故障”、“自动/手动”信号；格栅螺旋输送机有“运转/停止”、“故障”、“自动/手动”信号。 

　　故障报警内容：每一格栅除污机、螺旋输送机有“故障”报警。 

　　（2）进水泵房 

　　A控制模式 

　　进水泵房水可手动/自动控制，手动状态下，可在就地控制柜上单机起停，在自动控制状态下： 

　　根据集水池液位自动控制变频调速泵的转速及水泵的开/停。 

　　根据集水池最低液位，自动停泵，实现泵的开动转保护。 

　　每一台泵的起动次数和总的运行小时数应均衡。初始设定应使每台泵的动转时间相等。系统根据时间优先原则循环顺序起动水泵，每台水泵的起动次数和总的运行小时数应进行积累，并排出维修计划，应使每台水泵的运行时间大致相等。控制方案为，起泵原则：中液位启动两台水泵，中高液位启动三台水泵，高液位启动四台水泵并有高液位报警。停泵原则：中高液位停一台水泵，中液位停两台水泵，低液位全部关闭并有低液位报警。 

　　控制系统应监视泵的运行过程，如泵故障应报警并自动投入备用泵。 

　　B监视设备状态 

　　状态信号：每台水泵“运转/停止”、“自动/手动”、“故障””漏水报警”信号入PLC。现场显示进水泵房集水池的液位值。 

　　集水池内设一组超声波液位计，超声波液位计用来控制水泵运行，其信号入PLC。变频调速器的转速反馈信号，水泵电流信号，在计算机上显示并有报警。 

　　故障报警：监视进水泵房集水池液位，如果液位低于或高于PLC设定的数值时应触发报警。 

　　（3）细格栅 

　　A控制模式 

　　液位差控制模式：格栅前、后设超声波液位差计，根据液位差值检测格栅是否堵塞，当液位差△H达到设定值时，则格栅开始连续工作，直至液位差△H低于设定值后，恢复正常的格栅操作。如果液位差△H继续增加，则触发报警，除污机按设置时间工作。 

　　定时控制方式：格栅机的操作是根据时间间隔及持续时间的定时法来控制，时间间隔及持续时间由计算机设定，系统自动调整所有格栅具有相同的时间间隔及持续时间。螺旋输送机与格栅联动，格栅工作与否始终作为螺旋输送机的工作条件，螺旋输送机先于格栅工作，滞后于格栅停止，时间在0~5分钟内可调。多台格栅应间隔工作。 

　　B监视设备的状态 

　　状态信号：每一格栅有“动转/停止”、“故障”、“自动/手动”信号；螺旋输送机有“动转/停止”、“故障”、“自动/手动”信号。 

　　模拟信号：液位信号进入PLC并在计算机上显示纪录报警。 

　　故障报警：每一格栅、螺旋输送机有“故障”报警。 

　　二：初沉池污泥泵房控制站（PLC2） 

　　1.曝气沉砂池 

　　A控制模式 

　　沉砂池的鼓风机、搅拌机、砂水分离机自成系统，由所带控制箱控制。 

　　可由现场控制箱手动起停，也可由PLC控制开停。 

　　能够实现设备按预定程序自动运行和各个设备之间的有机协调配合实现设备间的联锁功能。 

　　砂泵将根据定时的控制方式来启/停，并根据时间优先的原则循环起动泵，每台泵的起动次数和总的运行小时数进行累计并排出维修计划，使每台泵的运转时间大致相等。砂水分离器与砂泵联锁。对旋转浆大致转速进行调整，可以有效地去除0.1mm以下的砂粒。 

　　B监视设备的状态 

　　状态信号：每一套设备的搅拌器、砂水分离机有“动转/停止”，“故障”、“自动/手动”信号。 

　　故障报警：每一套设备的搅拌器、砂水分离机有“故障”报警。 

　　三：污泥脱水机房控制站（PLC3） 

　　1：脱水机 

　　 A控制模式 

　　污泥脱水机及其辅机由污泥脱水机控制箱控制，当污泥脱水机工作时，其污泥泵、加药装置、投配泵等联动运行。 

　　优先控制：当污泥浓缩池浓度计的浓度达到工艺设定值后，脱水机发出工作指令。 

　　污泥脱水机在自动状态下，且它的辅助设备没有故障，则污泥脱水机自动按顺序启动所带设备。 

　　B监视设备的状态 

　　状态信号：污泥脱水机、污泥泵、加药装置、投配泵等的“自动/手动”、“运行/停止”、“综合故障”信号。 

　　模拟信号：流量计的420mA信号入PLC。 

　　故障报警：污泥脱水机、污泥泵、加药装置、投配泵有“综合故障”报警。 

　　2：加药系统 

　　加氯间加氯机的控制根据二沉池出水流量，采用流量比例控制，即根据流量信号按比例自动控制加氯量。 

　　加氯后水进入接触池。接触池设有一套液位计，两套电动阀门（进水、出水），由操作人员在上位计算机控制。 

　　加药采用如下控制方案：控制根据流量测量值、源水浊度进行前馈控制，也可增加根据反应水浊度值进行控制的反馈控制，共同组成复合环控制方案；两组药液池互备，自控系统可实现溶液池的自动切换，确保药液的连续供给；根据流量测量值和浊度信号，调节加药泵加药量。 

　　四：鼓风机房控制站（PLC4） 

　　 1：鼓风机 

　　 A控制模式 

　　鼓风机可由现场控制箱手动起停，也可由PLC控制开停。 

　　能够实现设备按预定程序自动运行和各个设备之间的有机协调配合实现设备间的联锁功能。 

　　B监视设备的状态 

　　状态信号：每一套设备的 “动转/停止”，“故障”、“自动/手动”信号。前后轴温报警，电流信号均传输至上位系统。 

　　故障报警：每一套设备有“故障”报警。 

　　五：二次沉淀池控制站（PLC5） 

　　 A控制模式 

　　二次沉淀池刮吸泥机连续运行，由现场电气控制箱手动起停，或由PLC控制。 

　　 B监视设备的状态 

　　状态信号：刮吸泥机的“手动/自动”、“运行”、“故障””漏水报警”信号。 

　　污泥泵房 

　　A控制模式 

　　回流污泥泵的开停及运行时间由PLC根据生物池中检测的混合液浓度反馈及进水流量控制，当浓度低于工艺要求值时开泵，反之停泵或降低转速。 

　　B监视设备的状态 

　　状态信号：剩余污泥泵和回流污泥泵及相关阀门的“自动/手动”、“运行/停止”、“故障””漏水报警”。 

　　模拟信号：超声波液位计、剩余污泥电磁流量计、回流污泥电磁流量计、出水流量计的420mA标准信号和脉冲信号入PLC。 

　　六：纤维转盘滤池控制站（PLC6） 

　　1 潜水轴流泵深井泵及电动阀门 

　　 A控制模式 

　　潜水轴流泵，深井泵及电动阀门的开停及运行时间由就地控制箱控制及PLC上位机手动及程序自动控制。 

　　B监视设备的状态 

　　状态信号：潜水轴流泵，深井泵及电动阀门的“自动/手动”、“运行/停止”、“故障””漏水报警”。 

　　模拟信号：液位计的420mA标准信号和脉冲信号入PLC。 

　　结束语 

　　基于网络通讯和PLC系统的控制方案，功能强，结构灵活实用，可靠性高，安装调度简单，系统可以扩展为不同的模式。本系统实现了现场通信网络，控制系统设备，计算机技术的无缝连接，为工业企业生产的全面自动化的远程控制提供了强大的基础。