基于PLC的污水處理系統設計

第25卷第4期山東輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報Vol.25 No.42011年1 且JOURNAL OF SHANDONG POLYTECHNIC UNIVERSITYNov.__ 2011文章編號:1004- 4280( 2011 )4006604基于PLC的污水處理系統設計杜富瑞,安福東,原英君,楊少波,王峰(山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司三山島金礦,山東萊州261442)摘要:在本文中將PLC自動(dòng)控制技術(shù)引入到污水處理系統中來(lái),利用工業(yè)環(huán)網(wǎng),搭建了系統控制平臺,實(shí)現了污水處理系統的集中控制,在實(shí)際運行過(guò)程中,取得了良好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。關(guān)鍵詞:自動(dòng)控制:工業(yè)環(huán)網(wǎng);PLC中圖分類(lèi)號:TP21/27文獻標識碼:AThe design of the sewage treatment system based on PLCDU Fu-rui ,AN Fu-dong, YUAN Ying-jun, YANG Shao-bo, WANG Feng(Shandong Gold Mining( laizhou)Co. ,ud. ,Sanshandao Cold Mine ,Laihou 261442 ,China)Abstract:In this paper, the PLC automatic control technology is introduced to the sewage treatmentsystem. A control platform is set up with industry network. This system realized the long - distancecentralized control. In practical applications , the system runs well and achieves good economic and socialbenefits.Key words :automatic control; industry network ;PLC擁有了數值運算,模擬監控,中斷和通信等功能,為0引言滿(mǎn)足控制網(wǎng)絡(luò )的開(kāi)放性, PLC融合了多種現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù),充分滿(mǎn)足了工業(yè)控制對于數據三山島金礦現有水處理系統已累計使用近30采集和通信的要求",與機器人、CAD/CAM成為現余年,存在設備老化、人工維護困難的特點(diǎn)?，F有水代工業(yè)生產(chǎn)的三大支柱。處理系統的維護與管理均為人工參與,人工成本過(guò)將先進(jìn)的PLC自動(dòng)控制技術(shù)應用到到污水處高,且在泵房、處理間等工作場(chǎng)所存在工作環(huán)境惡理系統中,一方面可以大大改善設備(繼電器、接觸劣、不適宜人員長(cháng)期值守的特點(diǎn)。為了提升水處理器、閥門(mén)、傳感器、儀表、電動(dòng)機)的動(dòng)作準確性和可系統自動(dòng)化水平,降低系統運行的人工成本,決定對靠性,另一-方面又可以兼容傳統的繼電保護設計思現有水處理系統進(jìn)行自動(dòng)化改造升級。想和技術(shù)方法,尤其是對于邏輯關(guān)系比較復雜的功可編程控制器(PLC)是一種新型的,免維護的能,應用PLC軟件編程能很快設計出最簡(jiǎn)明的符合微電腦控制器,它是用內部已經(jīng)定義的各種輔助繼規程的方案(2]。電器代替傳統的機械觸點(diǎn)繼電器,又通過(guò)軟件編程方式用內部邏輯關(guān)系代替實(shí)際的硬件連接線(xiàn),這些1工藝流程內部繼電器的節點(diǎn)0~1狀態(tài)轉換時(shí)間可以理想的認為等于零。隨著(zhù)微電子,通信和控制技術(shù)的發(fā)展，程圖加圖1所示來(lái)自西山礦區、機.PLC不僅具有了邏輯運算,計時(shí)計數等邏輯功能,還電車(chē)中國煤化工路送至礦部污水MHCNMHG收稿日期201106.-17作者簡(jiǎn)介:杜商瑞( 1981-) ,男,山東省濱州市人,山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司三山島金礦信息化建設項目部工程師,碩士研究生,研究方向:無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )和嵌人式系統第4期杜富瑞.等:基于PLC的污水處理系統設計67泵房,礦部污水泵房通過(guò)3臺15 KW離心泵送至配在初沉池的停留時(shí)間為1.5~2.0h,在這一-過(guò)程中，水井,配水井有一定高度,可以保證污水以“自流"初沉池還有均和水質(zhì)、水解(酸化)作用。污水經(jīng)初的形式進(jìn)入格柵井。格柵井包括粗格柵和細格柵，沉池處理后,進(jìn)人曝氣池,3臺5.5 KW的羅茨風(fēng)機粗格柵主要攔截污水中比較大的垃圾，細格柵攔截將高壓空氣注入曝氣池,可以粉碎污水中的塊狀物，水中相對較小的垃圾;過(guò)濾后的污水分兩路進(jìn)人沉并增加水中微生物活力,沉人池底的污泥通過(guò)抽砂砂池,沉砂池分離的沉淀物為顆粒較大的砂子,以免泵進(jìn)入砂水分離器,進(jìn)行砂水分離,上清液則重新回砂子磨損機泵、堵塞管網(wǎng)、破壞生化反應;分離砂子到曝氣池進(jìn)行后續工藝的處理。污水進(jìn)人厭氧池和后的污水進(jìn)人初沉池,初沉池主要去除可沉固體物氧化溝后,在厭氧池中由于厭氧菌的作用,將大分子質(zhì),去除效果可達90%以上甲;在可沉淀物質(zhì)沉淀有機物分解為小分子有機物,有利于好氧段的降解;過(guò)程中,懸浮物質(zhì)中不可沉淀漂浮物質(zhì)的一小部分在氧化溝中,利用好氧與缺氧區段微生物的作用,以(約10% )會(huì )粘附在絮體上-起沉淀下去。另外,漂硝化和反硝化形式將水體中的氮脫去;以吸磷和排浮物質(zhì)的大部分也將在初沉池內漂浮在污水表面作磷作用將水體中的磷隨著(zhù)污泥排出;最終在微生物為浮渣去除,沉下去的物質(zhì)作為污泥被排出。污水的合成代謝中將水體中的有機物變成活性污泥。配水井s.5K W#3液位計2600T水池機湯池型"(池:沉池50T清水泉房格棚井厭氧池H氧化溝個(gè)水2十37KWDN200河泥回，5.5KW4曝氣池1 DN100阿流地下水|黎房污泥池森林100τ水池消化聯(lián)房牟牟傘Q4(河泥池)圖1三山島 金礦污水處理工藝圖此時(shí)再經(jīng)過(guò)二沉池進(jìn)行沉淀,含水量很高的污后勤公司控制室礦山信息調度中心泥進(jìn)入回流污泥泵站,在回流污泥泵站中的污水又重新進(jìn)入厭氧池進(jìn)行處理,而污泥和二沉池產(chǎn)生的污泥一起進(jìn)入剩余污泥泵站處理,在剩余污泥泵站PIC中通過(guò)添加絮凝劑,由污泥濃縮機把污泥進(jìn)行最后的脫水處理。二沉池中符合要求的水進(jìn)入50 T水污水處理主站:-i級處押間)池,50 T水池內的水通過(guò)兩臺37 KW水泵送至西山600立方水池,作為生產(chǎn)用水供選礦車(chē)間使用。工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)2系統設計MOXA交換材2.1總體方案中國煤化工CNMH GPIC f站5YHL一L的」西山礦區水池圖2污水處理系統網(wǎng)絡(luò )拓撲圄68山東輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報第25卷三山島污水處理廠(chǎng)監控系統設計以集中檢測分散間添加DN200不銹鋼電動(dòng)調節閥1套,根據系統需控制為原則,后臺控制室可對全廠(chǎng)的各工況實(shí)現實(shí).要自動(dòng)或手動(dòng)調節閥門(mén)開(kāi)閉。時(shí)監控,工藝設備采用就地、自控、遠控的原則。對鼓風(fēng)房現有3臺5.5 KW羅茨風(fēng)機,控制方式于本自控儀表系統設計采用三級控制層:就地手動(dòng)、為定時(shí)控制。通過(guò)添加PLC控制器、觸摸屏及全新現場(chǎng)監控和遠程監控。就地手動(dòng)是指通過(guò)設備旁的控制箱、低壓元器件一套。 觸摸屏可以現場(chǎng)設定啟轉換開(kāi)關(guān)手動(dòng)控制設備的開(kāi)啟和關(guān)閉;現場(chǎng)監控是動(dòng)風(fēng)機數量、風(fēng)機啟動(dòng)順序、工作時(shí)長(cháng),并可實(shí)現人指由現場(chǎng)PLC站執行控制設備的任務(wù);遠程監控是員考勤。中控室可以遠程設定啟動(dòng)風(fēng)機數量、風(fēng)機指由污水廠(chǎng)的后臺控制室通過(guò)系統網(wǎng)絡(luò )對遠端的設啟動(dòng)順序、.工作時(shí)長(cháng)。工藝要求:設置控制方式為定備進(jìn)行監控。系統網(wǎng)絡(luò )拓撲圖如圖2所示。時(shí)控制:以-個(gè)星期為- -個(gè)周期,設定每一一臺電機每整個(gè)系統的后臺控制平臺分為兩部分:后勤公一天的開(kāi)啟時(shí)間、關(guān)閉時(shí)間、工作時(shí)長(cháng)、啟動(dòng)順序。司控制平臺,礦山數字化控制平臺?？梢詫?shí)現對整風(fēng)機現狀態(tài)為定時(shí)控制:開(kāi)1 h,停2 h,3臺輪開(kāi)且個(gè)整個(gè)系統的自動(dòng)化管理,能夠顯示整個(gè)工藝流程風(fēng)機工作時(shí)間隨季節變化。通過(guò)觸摸屏或上位機設的運行狀態(tài)。系統支持B/S結構,支持遠程訪(fǎng)問(wèn)。定啟動(dòng)風(fēng)機數量、風(fēng)機啟動(dòng)順序、工作時(shí)長(cháng)。.可以收集各個(gè)現場(chǎng)控制子站的設備運行狀態(tài)、運行回流泵房現有5.5 KW水泵2臺,現有控制方參數,并可以根據現場(chǎng)運行參數自動(dòng)的發(fā)布控制命式為定時(shí)控制。通過(guò)添加PLC、觸摸屏及全新控制令,控制各個(gè)現場(chǎng)控制站。箱、低壓元器件- -套。觸摸屏可以現場(chǎng)設定啟動(dòng)風(fēng)2.2控制方案機數量、風(fēng)機啟動(dòng)順序、工作時(shí)長(cháng)、工作周期,并可實(shí)污水處理系統中央控制室設置在三級處理間.現人員考勤。工藝要求:設定控制方式為定時(shí)控制:內，中心CPU采用SIEMENS S7315, 采用了以一個(gè)星期為一個(gè)周期,設定每一臺電機每- -天的SIMATIC STEP7 編程軟件對控制級進(jìn)行組態(tài),開(kāi)啟時(shí)間、關(guān)閉時(shí)間、工作時(shí)長(cháng)、啟動(dòng)順序?；亓鞅肧TEP7將所有用戶(hù)編寫(xiě)的程序和程序所需的數據放房用于向曝氣池回流污泥?；亓鞅梅炕亓鞅梅抗ぷ髦迷趬K中。在一個(gè)塊內或塊之間類(lèi)似于程序的調時(shí)間較長(cháng)?，F開(kāi)啟時(shí)間為上午,11:00~13:00停;用,使用戶(hù)程序結構化成為可能。這顯著(zhù)增加了下午,17:00~ 19:00停,其他時(shí)間內均開(kāi)啟。消化PLC程序的組織透明性、可理解性和易維護性。根泵房?jì)?5 KW工作,即排泥時(shí)，回流泵房水泵停。據污水處理自動(dòng)控制要求和SIMATICSTEP7的特通過(guò)觸摸屏或上位機設定啟動(dòng)水泵數量、水泵啟動(dòng)點(diǎn),采用了梯形圖和語(yǔ)句表相結合的編程方法。該順序.工作時(shí)長(cháng)。，廠(chǎng)污水處理自動(dòng)控制編程都在組織塊內進(jìn)行,主要消化泵房現有1臺15 KW排污泵,1臺2.2 KW分為六個(gè)部分:格柵間、污水提升泵站控制，曝氣沉維修泵。添加全新控制箱、低壓元器件及浮球開(kāi)關(guān)。砂池控制,回流污泥泵站控制,剩余污泥泵站控制，上位機設定排污泵的工作周期、工作時(shí)長(cháng)。工藝要二沉池控制，氧化溝控制。當組織塊運行時(shí),控制器求:設置兩種控制方式:①定時(shí)控制:以一個(gè)星期為自動(dòng)按規定的掃描周期執行塊內的程序。一個(gè)周期,設定電機的開(kāi)啟時(shí)間、關(guān)閉時(shí)間、工作時(shí)2.2.1污水處理廠(chǎng) 主站長(cháng)、啟動(dòng)順序。②液位控制:通過(guò)E +H液位計檢測主站主要包括鼓風(fēng)房、回流泵房、消化泵房、三消化泵房污泥池液位高度實(shí)現污泥自動(dòng)外排:液位級處理間(水泵房)。整個(gè)污水處理系統的中央控到達上限液位,開(kāi)啟電機外排污泥;液位到達下限液制室設在污水處理廠(chǎng)內,中控室內設置上位機，上位位,關(guān)閉電機。消化泵房現狀態(tài)為:15 KW排污泵機可以顯示整個(gè)水處理流程,日常運行監視、數據庫每周1.3.5開(kāi)半小時(shí)。開(kāi)啟15 KW排污泵:必須先維護與使用。打開(kāi)初沉池排污閥或二沉池排污閥(初沉池閥門(mén)、在總出水口處增加一臺流量計,用于計算每日二沉池閥門(mén)不能同時(shí)開(kāi)) ,開(kāi)啟排污閥的數量、開(kāi)啟處理水量,同時(shí)用于成本核算。流量計采用E+H .順序.工作時(shí)長(cháng)由中控室設定。2.2 KW維修泵主電磁流量計,并將出水量信息反饋給上位機。設置要負責排除維修井內積水，要通過(guò)適當方式實(shí)現維總電能計量裝置,有助于進(jìn)行成本考核,在操作界面中國煤化工實(shí)時(shí)顯示噸水能耗。系統保留-定余量,可隨時(shí)對臺37 KW水泵,4現場(chǎng)情況進(jìn)行更改與調整。在初沉池排污閥泵房添臺5."MYHC N MH G內配置中心控制加DN200不銹鋼電動(dòng)調節閥2套,可根據現場(chǎng)情況柜、配電柜、上位機、UPS電源,系統采用西門(mén)子公司對閥進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)開(kāi)閉。在污泥池到消化泵房之S7-300PLC,以此作為項目的控制中心。工藝要.第4期杜窗瑞，等:基于PLC的污水處理系統設計9求:三級處理間現有2臺37 KW水泵,4臺5.5 KW液位到達上限液位時(shí),關(guān)閉閥門(mén)。針對600T水池潛水泵。當西山600 m'水池液位低于1.6m,且液面“晃蕩”問(wèn)題,乙方應采取適當方式消除電動(dòng)閥50 m'水池液位高于0.9 m時(shí),則開(kāi)啟37 KW水泵，門(mén)的誤動(dòng)作,避免頻繁啟停。要將600T水池的液西山水池液位至上限液位時(shí),關(guān)閉37 KW水泵;4臺位信息及時(shí)反饋到上位機，上位機操作員可以遠程潛水泵一般不開(kāi)(潛水泵抽水為咸水) ,在生產(chǎn)用水控制電動(dòng)閥門(mén)的開(kāi)啟與關(guān)閉。緊張且水池內無(wú)水時(shí)才開(kāi)啟。開(kāi)啟與關(guān)閉各個(gè)水泵2.2.4上位機系統的順序數量和工作時(shí)長(cháng)以及兩個(gè)水池的工作液位監控系統以中央控制室為核心,采用西門(mén)子高度可由上位機設定,上位機可以實(shí)時(shí)顯示西山水WINCC軟件,充分利用其圖形界面功能，報警、報池液位高度.50 m'水池液位高度。表、趨勢等功能,實(shí)現對格柵、泵、刮泥機攪拌器鼓2.2.2礦 部污水泵房分站風(fēng)機脫泥機、閥門(mén)等工藝設備的控制和管理,為生生活區污水泵房現有1臺7.5 KW潛水泵、3臺產(chǎn)提供人機界面。中央控制室隨時(shí)監視整個(gè)污水廠(chǎng)15 KW離心泵和2.2 KW維修泵。添加PLC、觸摸的運行狀態(tài),顯示各種檢測值及參數,以圖形形式顯屏及低壓元器件,使用MOXA工業(yè)以太網(wǎng)交換機通示現行及歷史值,給出各種臨界提示和錯誤,越限報過(guò)礦區千兆以太網(wǎng)與主站進(jìn)行通信。通過(guò)添加液位警,顯示及打印分析報表。用戶(hù)畫(huà)面分為3類(lèi),第一計、PLC控制器、觸摸屏及全新控制柜。觸摸屏同時(shí)類(lèi):工藝流程圖(剖面圖、平面圖):第二類(lèi):回路控實(shí)現現場(chǎng)巡檢考勤功能。工藝要求:設置三個(gè)液位制圖,實(shí)時(shí)數據表;第三類(lèi):趨勢圖、報警總覽、報表。高度:超高液位，中高液位,較低液位。當液位到達“中高液位”時(shí),開(kāi)啟15 KW水泵向配水井送水,當3結束語(yǔ)水位至“較低液位”時(shí),關(guān)閉15 KW水泵;當遇突發(fā)情況水量較大時(shí),水位至“超高液位" ,開(kāi)動(dòng)7.5 KW環(huán)境保護已經(jīng)成為我們生活中重要的一-部分，潛水泵,向外排水。水泵的開(kāi)啟數量、開(kāi)啟順序、工污水處理作為環(huán)境保護的一部分,對處理精度要求作時(shí)長(cháng)可由中控室或現場(chǎng)觸摸屏設定。開(kāi)啟各個(gè)水越來(lái)越高,將先進(jìn)的自動(dòng)控制技術(shù)應用到污水處理泵的液位高度可以通過(guò)觸摸屏進(jìn)行設置。2.2 KW系統中 ,對系統大有裨益。本系統現已投入使用,運維修泵負責清除泵房?jì)炔糠e水,要通過(guò)適當方式實(shí)行情況良好,大大提高了污水處理的自動(dòng)化控制水現維修井積水的自動(dòng)外排。平和管理水平,降低了人工成本,提高了生產(chǎn)效率, .2.2.3 西山礦區水池分站收到了很好的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益?，F場(chǎng)添加PLC控制器、1臺超聲波液位計、參考文獻:DN100(1套)不銹鋼電動(dòng)閥及全新控制箱,實(shí)現對600 T生產(chǎn)水池液位的檢測及調控。使用MOXA以[1] 皮狀行.可編程序挖制器的系統設計與應用實(shí)例[J].機械工太網(wǎng)交換機通過(guò)以太網(wǎng)與污水處理廠(chǎng)主站進(jìn)行通業(yè)出版社,2001 ,3:13-14.信?？刂葡湓O置手動(dòng)自動(dòng)轉換開(kāi)關(guān),控制箱采用德[2] 黃云龍可編程控制器教程[ M].北京:科學(xué)出版社,003.[3]周世輝.城市生活污水強化--級處理中絮凝劑的選擇研究國威圖品牌,防水防腐,不銹鋼殼體,并采用雙層結[J].給水排水1999 ,25(11):14-17.構,外部帶鎖。600 m'水池:通過(guò)檢測600 T水池液位,控制電動(dòng)閥門(mén):液位到達下限液位時(shí),打開(kāi)閥門(mén)，中國煤化工MYHCNMHG