基于PLC的垃圾滲透液處理控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉小棠

摘 要：目前我國(guó)垃圾滲濾液日均產(chǎn)生量已達(dá)十幾萬(wàn)噸，垃圾填埋場(chǎng)溢出的滲濾液排入河流和周?chē)r(nóng)田，隨著雨水進(jìn)入地下，周邊水體遭到嚴(yán)重污染。隨著PLC控制技術(shù)的發(fā)展，其在垃圾滲透液的處理上的已得到廣泛應(yīng)用。文章首先分析了處理滲透液的意義，然后分析了國(guó)內(nèi)外控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀，介紹控制系統(tǒng)的內(nèi)容和解決的問(wèn)題，最后重點(diǎn)介紹了完善的工藝流程和控制技術(shù)在垃圾滲透液處理系統(tǒng)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：PLC；垃圾滲透液；控制系統(tǒng)；應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：R124.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）23-0100-02

《生活垃圾填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定了生活垃圾滲濾液的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，確定了現(xiàn)有和新建垃圾填埋場(chǎng)水污染排放濃度的限值。在國(guó)務(wù)院已批準(zhǔn)的《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市生活垃圾處理工作意見(jiàn)》中規(guī)定到2015年，城市生活垃圾無(wú)害化處理率將達(dá)到80%以上。上述標(biāo)準(zhǔn)與意見(jiàn)的出臺(tái)及實(shí)施對(duì)垃圾滲濾液處理既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。

1 垃圾滲透液處理的意義

焚燒廠垃圾滲透液來(lái)源于焚燒前的垃圾儲(chǔ)坑，主要是垃圾自身含水和代謝水，其水質(zhì)的成分相當(dāng)復(fù)雜，污染物種類(lèi)多，又因?yàn)榧竟?jié)天氣的原因，其濃度存在短期波動(dòng)性和長(zhǎng)期復(fù)雜性，可見(jiàn)處理其的難度較大。因此如何能選擇一套合理可行的滲透液處理工藝路線(xiàn)，處理系統(tǒng)又不僅能滿(mǎn)足我國(guó)所提倡的低能耗、低污染、低排放的要求，同時(shí)其控制系統(tǒng)滿(mǎn)足穩(wěn)定可靠、可操作性和可維護(hù)性好是垃圾滲透液技術(shù)發(fā)展的方向，是該設(shè)計(jì)的研究意義所在。

2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

在垃圾滲透液處理方面，直到本世紀(jì)初，國(guó)內(nèi)開(kāi)始引入垃圾焚燒的處理方式，并由歐洲引進(jìn)先進(jìn)的工藝技術(shù)-膜處理，并將其成功的應(yīng)用在滲濾液的處理上。由于它這種技術(shù)可以根據(jù)不同的進(jìn)水水質(zhì)、出水要求和工程成本，通過(guò)組合工藝的方式，使經(jīng)過(guò)處理的滲濾液達(dá)到國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。盡管從工藝技術(shù)上來(lái)說(shuō)垃圾滲濾液是可以處理達(dá)標(biāo)的，但處理效果仍然受季節(jié)和變化和填埋時(shí)間的影響，表現(xiàn)為效果不穩(wěn)定、不達(dá)標(biāo)等缺點(diǎn)。受此影響，企業(yè)對(duì)滲透液處理的控制技術(shù)的要求也水漲船高，特別是在控制系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，是否能及時(shí)監(jiān)控各處理系統(tǒng)的各流程的運(yùn)行狀況以及工藝參數(shù)的變化，能優(yōu)化各工藝流程的運(yùn)行，確保出水水質(zhì)，壓低處理成本，提升運(yùn)行管理水平，使企業(yè)長(zhǎng)期正常穩(wěn)定地運(yùn)行，取得最佳效益。

3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容

本次研究以發(fā)電廠垃圾滲透液處理站的自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)為背景，分析整個(gè)工藝流程，從整個(gè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)到最終實(shí)現(xiàn)，其中經(jīng)歷了設(shè)計(jì)工藝流程，配置系統(tǒng)、構(gòu)架網(wǎng)絡(luò)、編程調(diào)試、設(shè)計(jì)組態(tài)界面等，從設(shè)計(jì)的視角來(lái)研究工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)抗電磁干擾措施的應(yīng)用、工業(yè)組態(tài)技術(shù)、可編程控制器技術(shù)等在污水處理工藝中的應(yīng)用，并研究總結(jié)一些可供推廣的經(jīng)驗(yàn)，為焚燒廠垃圾滲透液工程提供性?xún)r(jià)比高、安全可靠的系統(tǒng)自動(dòng)控制方案。

設(shè)計(jì)將針對(duì)項(xiàng)目特點(diǎn)，分析處理工藝要求和系統(tǒng)控制功能需求，擬定總體控制方案，根據(jù)總體方案進(jìn)行控制設(shè)備的選型，編制控制系統(tǒng)的電氣原理圖，設(shè)計(jì)監(jiān)控程序和控制單元PLC程序。

4 系統(tǒng)解決的關(guān)鍵問(wèn)題

本次設(shè)計(jì)主要解決了以下幾個(gè)問(wèn)題：

（1）設(shè)計(jì)適合處理現(xiàn)場(chǎng)的工藝流程，保障系統(tǒng)的可靠性；（2）控制系統(tǒng)操作復(fù)雜，對(duì)運(yùn)營(yíng)人員的要求較高；（3）缺少故障診斷功能，設(shè)備的可維護(hù)性低，維護(hù)維修難度大。

5 滲透液處理的工藝流程

此次滲透液處理的工藝流程如圖1所示：

6 滲透液處理控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

6.1 儀控設(shè)計(jì)

滲濾液處理系統(tǒng)采用 PLC控制， PLC與DCS進(jìn)行通訊，系統(tǒng)出水的在線(xiàn)檢測(cè)信號(hào)應(yīng)以硬接線(xiàn)方式進(jìn)入 DCS。其他信號(hào)以通訊方式進(jìn)入DCS，并能在DCS上監(jiān)測(cè)。

考慮到滲濾液處理系統(tǒng)與主廠房滲濾液處理收集系統(tǒng)的聯(lián)鎖關(guān)系，提供了聯(lián)鎖必須的一次元件，并充分考慮聯(lián)鎖在PLC和DCS上的實(shí)現(xiàn)。

6.2 運(yùn)行監(jiān)視設(shè)計(jì)

運(yùn)行監(jiān)視應(yīng)具有數(shù)據(jù)采集、液晶顯示器屏幕顯示、參數(shù)顯示和處理、越程報(bào)警、制表、計(jì)算等功能。液晶顯示器屏幕在顯示滲透液處理的工藝流程、運(yùn)行中的測(cè)量參數(shù)、控制方式、運(yùn)行狀況、被控對(duì)象的狀態(tài)的同時(shí)，也能顯示出成組的參數(shù)。當(dāng)參數(shù)出現(xiàn)越程報(bào)警或被控對(duì)象發(fā)生故障或出現(xiàn)狀態(tài)變化時(shí)，可以用不同顏色進(jìn)行警示。整個(gè)監(jiān)控畫(huà)面將按照工藝流程圖來(lái)顯示，并且有足夠的幅數(shù)來(lái)保證工藝、被控對(duì)象以及整個(gè)系統(tǒng)的完整的運(yùn)行和控制狀況。

操作員站基本功能如下：

（1）程序開(kāi)發(fā)，對(duì)程控系統(tǒng)進(jìn)行編程；（2）系統(tǒng)狀態(tài)診斷；（3）控制系統(tǒng)組態(tài)；（4）數(shù)據(jù)庫(kù)的管理和維護(hù)；（5）上位機(jī)畫(huà)面的編輯和修改；（6）監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)每一個(gè)模擬量的數(shù)值和數(shù)字量的狀態(tài)顯示并確認(rèn)報(bào)警信息；（7）顯示操作指導(dǎo)和幫助；（8）建立趨勢(shì)畫(huà)面并獲取趨勢(shì)信息；（9）自動(dòng)定時(shí)生成報(bào)表，并自動(dòng)或手動(dòng)打印報(bào)表；（10）遠(yuǎn)程控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的開(kāi)、關(guān)、啟、停等；（11）遠(yuǎn)程手動(dòng)和遠(yuǎn)程自動(dòng)方式的切換；（12）對(duì)模擬量的設(shè)定值和偏置在上位機(jī)可開(kāi)放式設(shè)定；（13）基本的二次計(jì)算。

6.3 自控技術(shù)設(shè)計(jì)方法

本設(shè)計(jì)是在滲濾液車(chē)間設(shè)集中控制室，采用PLC與上位機(jī)方式實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，讓操作人員在控制室內(nèi)就可以對(duì)整個(gè)滲濾液處理系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)視、管理和操作控制，并可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程手動(dòng)操作，其中PLC能獨(dú)立工作以保證系統(tǒng)和設(shè)備的安全性。

系統(tǒng)中所采用的儀控儀表除設(shè)備和管道應(yīng)帶的壓力儀表、流量計(jì)及其他常規(guī)儀表外，尚包括以下在線(xiàn)儀表：流量?jī)x，在線(xiàn)檢測(cè)，設(shè)置位置包括垃圾滲濾液處理系統(tǒng)總進(jìn)水管，滲濾液處理系統(tǒng)總出水管。所有在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀器儀表滿(mǎn)足工藝監(jiān)測(cè)控制的要求。

7 結(jié)束語(yǔ)

本次控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)在規(guī)定工況下能確保整個(gè)項(xiàng)目達(dá)到相關(guān)環(huán)評(píng)目標(biāo)：處理后回用水執(zhí)行《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》GB/T18920-2002的道路清掃、城市綠化、車(chē)輛沖洗標(biāo)準(zhǔn)和《城市污水再生利用工業(yè)水水質(zhì)》GB/T19923-2005中敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。濃縮液回用于出渣機(jī)冷卻，剩余部分回噴至焚燒爐，最終濃縮液不大于處理規(guī)模的15%。另外控制系統(tǒng)具有較好的可操作性，相關(guān)運(yùn)營(yíng)人員經(jīng)過(guò)兩周短期培訓(xùn)即可上崗；同時(shí)系統(tǒng)具有故障自動(dòng)診斷功能，常見(jiàn)故障能顯示故障代碼及相關(guān)維護(hù)提示，降低故障維修時(shí)間。

由此證明此設(shè)計(jì)方法適用于焚燒廠垃圾滲透液的處理。

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