三菱PLC在污水處理自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　改革開放以來，我國的經(jīng)濟得到了飛速的發(fā)展，人民的生活水平也隨之得到了很大的提高。但經(jīng)濟的發(fā)展是一把雙刃劍，給人民帶來利益的同時，也給我們的生活帶來了很多問題。比如環(huán)境問題，特別是關(guān)乎到我們生命與健康的水污染問題，而這一問題在中國城市化進程中表現(xiàn)得尤為明顯。隨著國家對水資源保護的不斷重視和人們環(huán)保意識的不斷增強，城市生活污水處理問題也成為了人們關(guān)注的熱點。
　　隨著人們對處理后的水質(zhì)要求越來越高，污水處理工藝也越來越復(fù)雜，污水處理過程中需要的設(shè)備也越來越多，而且污水處理是一個連續(xù)的過程，如果一個環(huán)節(jié)出錯就會影響后面的全部環(huán)節(jié)，這就對污水處理過程中的管理水平提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。為了確保污水處理工藝和設(shè)備能夠安全、有效、科學(xué)的進行，建立自動化控制系統(tǒng)已成為污水處理不可避免的趨勢。
　　1　AOE污水處理工藝及控制難點
　　污水處理工藝主要分為物理處理、化學(xué)處理，物化處理和生物處理四類，在我國的城市生活污水處理中多采用物理處理和生物處理。生物處理工藝有很多，例如UNITANK法、MSBR法，A／O法等，下面對AOE生化工藝做簡單介紹。
　　AOE生化工藝由法國開發(fā)，分為水處理和泥處理兩個系統(tǒng)，工藝流程如圖1所示。
　　城市污水由污水管網(wǎng)到達污水處理廠，經(jīng)過節(jié)流井進入柵格間，在柵格間分離出較大懸浮渣物，然后進入污水提升泵房，利用水泵把污水的水位提高到最高的細柵格，以使污水能夠靠重力完成后續(xù)工序。在細柵格中將污水中的細小懸浮渣物攔截后，污水進入曝氣沉砂池，出去更細小的固體廢物及油脂，并且進行預(yù)曝氣，之后進入整個系統(tǒng)中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)——曝氣池。曝氣池由A(厭氧區(qū))、O(好氧區(qū))和E(兼氧區(qū))組成，污水在曝氣池中與活性污泥充分接觸混合，鼓風(fēng)機能夠提供微生物所需的氧氣，以使活性污泥中的各種微生物將污染成分降解并實現(xiàn)生物增值。處理后的污水流入二沉池，經(jīng)過沉淀后，上層清夜流入回用水池，達標后就可排放，下層的污泥則進入污泥泵房。污泥泵房中的污泥大部分被抽回曝氣池中，即所謂的外回流，這是為了保證曝氣池中有足夠的微生物完成降解作用。剩下的污泥進入重力濃縮池，根據(jù)水和泥的比重不同使污泥濃縮，濃縮后的污泥由污泥泵抽入脫水機房，制成千泥餅后運往垃圾場處理。
　　
　　污水處理工藝過程復(fù)雜，涉及到眾多單元間以及各單元設(shè)備間的相互聯(lián)系和配合，為了保證處理后的水質(zhì)達到標準，必須確保各單元間能夠協(xié)調(diào)工作。此外，污水處理廠一般占地面積比較大，各處理單元比較分散，因此自動控制系統(tǒng)一般采用集散控制系統(tǒng)并具有較強的通訊網(wǎng)絡(luò)能力。
　　2　基于三菱PLC的自動化系統(tǒng)
　　集散控制系統(tǒng)的特點是分散控制，集中監(jiān)控，由于它是分散控制，能夠分散危險，降低出現(xiàn)故障對整個系統(tǒng)的影響。
　　三菱FX2N系列PLC具有高速處理及可擴展大量滿足單個需要的特殊功能模塊等特點，可以為污水處理廠自動化控制系統(tǒng)提供最大的靈活性和控制能力。因此，主控系統(tǒng)選用一臺FX2N-128MR-001的CUP主機加一塊FX2N-16EX擴展模塊，組成疊裝式結(jié)構(gòu)，作為自動化控制系統(tǒng)的控制核心。為了防止出現(xiàn)意外而損壞PLC模塊而影響系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)，我們用中間繼電器作為輸出接口，使系統(tǒng)控制核心與外部電路隔離，從而保護PLC控制模塊。這樣做的另外一個好處就是可以增加輔助觸點，提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。
　　FX系列的PLC控制器采用的是422電氣接口標準，考慮到兼容性和穩(wěn)定性，系統(tǒng)選用FX2N-485-BD通信板實現(xiàn)N：N的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，通訊方式采用串行通訊，通訊協(xié)議使用TCP／IP協(xié)議。要注意的是在RDA和SDA之間必須接人一個端子電阻，否則通信將無法進行，這是因為485總線上只能傳送差模信號。考慮到遠程通信可能出現(xiàn)反應(yīng)慢或者誤動作等情況，必須增強通信過程中的抗干擾能力，因此須將PLC輸入端的熱繼電器常開觸點通過中間繼電器轉(zhuǎn)換成中繼的常開觸點，采用帶屏蔽的多芯電纜實現(xiàn)以點對點的輸入方式接入，I／O分配表不變。
　　使用MX Sheet實現(xiàn)數(shù)據(jù)的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測，該軟件只通過簡單設(shè)置即可實現(xiàn)通過Excel收集PLC軟元件數(shù)據(jù)，并且可以通過PLC的網(wǎng)絡(luò)模塊實現(xiàn)計算機利用以太網(wǎng)同步接收PLC的監(jiān)測數(shù)據(jù)。主控系統(tǒng)使用0～5V電壓對輸入信號進行模擬，電壓經(jīng)過A／D轉(zhuǎn)換輸入寄存器，從而轉(zhuǎn)化成數(shù)字量的輸入點，再通過一系列的對比、計算和校驗等過程，對輸入信號做出相應(yīng)的控制命令。以輸出信號形式傳送到信號源，從而使相關(guān)設(shè)備做出動作。
　　系統(tǒng)共有4個控制站，1號控制站控制預(yù)處理段，通過水位變化控制水泵開啟或斷開的臺數(shù)及時間，從而控制污水的流量。2號控制臺控制曝氣池、風(fēng)機和沉降池?？刂婆_通過采集曝氣池內(nèi)氧氣的溶解量并結(jié)合供風(fēng)管路的壓力值控制供風(fēng)管路調(diào)節(jié)閥的開度，以及根據(jù)供風(fēng)管路中的壓力值控制鼓風(fēng)機開啟的臺數(shù)。3號控制臺負責(zé)污泥處理段，包括污泥泵房、重力濃縮池以及脫水機房等?？刂婆_通過采集溫度等數(shù)值控制三相閥的開度以及電磁閥的開啟或斷開。4號控制臺控制主控室的模擬顯示屏，在模擬顯示屏上實時顯示整個系統(tǒng)中各種重要的信息。
　　3　結(jié)語
　　城市污水自動化處理已成為勢必在行的趨勢，隨著計算機控制技術(shù)的飛速發(fā)展，以及硬件制作工藝逐步成熟，自動化系統(tǒng)的自動化程度越來越高，完全可以實現(xiàn)污水的半自動或者全自動處理，這樣不僅可以減輕城市污水處理廠工作人員的勞動強度和降低污水處理的運行成本，還可以帶來巨大的社會效益。系統(tǒng)采用集散控制，通過以太網(wǎng)通訊和無線網(wǎng)通訊技術(shù)，將現(xiàn)場控制、實時監(jiān)控和高層管理聯(lián)系在一起，提高了管理的實時性、高效性，效果良好，具有很高的實用