PLC在化工廢水處理廠自動控制系統(tǒng)中的應用研究

摘 要：本文以某化工廢水處理廠為研究對象，分析了PLC在該處理廠自動控制系統(tǒng)中的具體應用和控制功能。實踐表明，PLC在化工廢水處理中可實現(xiàn)良好的運行效果和穩(wěn)定性。

關鍵詞：PLC；化工廢水；自動控制系統(tǒng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.106

0 引言

隨著處理工藝技術的提升和自動化控制技術的深入發(fā)展，我國工業(yè)污水處理已進入自動化、智能化控制階段。在工業(yè)污水處理領域，PLC控制器因具有諸多優(yōu)點，得到了越來越廣泛的應用。PLC已成為工業(yè)污水處理廠自動控制系統(tǒng)中的主要設備。

1 PLC的優(yōu)點

PLC，也稱為可編程控制器，具有以下諸多優(yōu)點：一是控制程序可變。由于工業(yè)廢水的種類多，因此處理工藝技術復雜多變。而采用PLC，隨著工藝的變更，只需改變相應程序即可滿足處理需要。二是可靠性強。PLC的使用壽命較長。且應用可靠、穩(wěn)定，故障率較低，能有效的提升污水處理效率。三是功能全，易維護。PLC常被用于開關量控制系統(tǒng)。同時，PLC還具備模擬量輸入/輸出、邏輯和算術運算等多種功能。PLC采用通用語言即可進行編程、調試，易于掌握。具有故障查找功能，易于維護。

2 污水處理系統(tǒng)控制方案

本研究以東部某市某化學工業(yè)有限公司化工廢水處理廠為研究對象。其廢水主要來源于生產車間的生產廢水及設備清洗廢水。該企業(yè)日產生廢水規(guī)模為2400t/d。該污水處理廠進水水質及排放標準見下表1：

該廢水處理工藝為生化處理方法，采用“接觸氧化法+UASB”工藝進行處理，這是典型的好氧法+厭氧法的組合。工藝流程見圖1。

本研究的污水處理廠自控系統(tǒng)采用分層分布式結構網(wǎng)絡控制方式。該控制系統(tǒng)包含中央控制室和PLC現(xiàn)場控制子站等。通過相應控制層設備進行監(jiān)視、操控、網(wǎng)絡通信連接等操作，實現(xiàn)污水處理廠的生產控制和管理要求。

3 PLC自動控制系統(tǒng)

3.1 中控室

該化工廢水處理廠的中央控制室設置在該公司綜合樓內。該中央控制系統(tǒng)包含兩套監(jiān)控工作站，以及打印機等設施。并配備了高容量的UPS電源，為中控系統(tǒng)提供高質量電源。當中控系統(tǒng)發(fā)生故障時，互為備用，可有效的確保污水處理的穩(wěn)定性。中控系統(tǒng)配備了以太網(wǎng)交換器，通過光纜連接污水處理現(xiàn)場各PLC控制站。中控室還配備了顯示屏，可實時顯示污水處理廠各工藝的運行參數(shù)和處理設備的運行狀態(tài)。

3.2 PLC現(xiàn)場控制站

本廢水處理廠工程電控系統(tǒng)中的可編程控制器（PLC）采用西門子公司的產品。其規(guī)格為S7-300，主要有中央處理單位（CPU模塊）、負載電源模塊（PS）和信號模塊等組成。其中，CPU模塊為CPU 315-2 DP模塊；電源模塊為PS 307/10A。此外，I/O模塊有3 塊。其數(shù)字輸入量19點，數(shù)字輸出量17點。該化工廢水處理現(xiàn)場的PLC通過與傳感器、變送器、儀表等進行連接，實現(xiàn)對運行數(shù)據(jù)和參數(shù)的管理。

根據(jù)該化工廢水處理廠的處理工藝特點，結合工藝構筑物的布置和現(xiàn)場控制的分布情況，在污水處理現(xiàn)場設置了4座PLC控制子站。其中：1#PLC控制子站為預處理和污泥處理子站；2#PLC控制子站為鼓風機和變配電子站；3#PLC控制子站為接觸氧化子站；4#PLC控制子站為UASB處理子站。廢水處理廠自動控制系統(tǒng)的中控室與現(xiàn)場PLC控制子站之間通過光纜和先進的控制網(wǎng)絡進行連接，中控室可對各子站進行遠程控制。在廢水處理站運行過程中，各電氣設備的運行狀態(tài)通過通訊線路傳送至中控室，實現(xiàn)中控系統(tǒng)對于廢水處理現(xiàn)場的實時監(jiān)控。

PLC為模塊化結構，且PLC控制子站與相應的MCC位于同一地點。當中控室或連接通道發(fā)生故障，導致運行退出或通訊中斷時，現(xiàn)場控制站可獨立運轉?？赏ㄟ^現(xiàn)場控制單元對廢水處理現(xiàn)場進行控制和監(jiān)視，從而保障了運行穩(wěn)定。

（1）1#PLC控制站。該控制站設置在污泥處理間。主要負責對格柵間內KRG1000-5（細格柵除污機）和KRG-1000-10（粗格柵除污機）、進水泵房各種功率型號的提升泵、XMY30/800-UK廂式壓濾機、污泥提升泵等設備的控制。該控制站可通過PLC自動控制格柵清污，并與皮帶輸送機聯(lián)動，收集雜物。通過高、低水位監(jiān)測，控制提升水泵的啟閉。還可控制污泥濃縮脫水設備對剩余污泥進行脫水壓縮。（2）2#PLC控制站。該控制站位于變配電間內。通過PLC自動控制變配電間和鼓風機房的3臺GRB125羅茨鼓風機的變頻運行和風量調節(jié)等功能。（3）3#PLC控制站。該控制站位于鼓風機房，通過PLC控制接觸氧化池和UASB池的曝氣調節(jié)、污水提升等功能。（4）4#PLC控制站?？刂普疚怀鏊梅績龋ㄟ^PLC自動控制系統(tǒng)對消毒池的攪拌泵、加藥泵等消毒設備的運行，以及出水泵房的提升泵的啟閉等。

4 結論

受限于由于運行成本和處理效率，我國工業(yè)廢水處理的經濟效益很低。因此，提升污水處理的自動化程度，可有效的降低成本，提升處理效率，對于工業(yè)廢水處理具有積極的影響。PLC因其具有諸多優(yōu)勢，在本研究的化工廢水處理廠中獲得了良好的運行效果和穩(wěn)定性。

參考文獻：

[1]劉磊.淺談PLC在污水處理廠中的實際應用[J].儀器儀表用戶，2017（08）：46-49.

[2]郝佳，劉軍.基于PLC的污水處理自動控制系統(tǒng)研制[J].自動化技術與應用，2017（05）：68-71.

作者簡介：王浩（1986-），男，安徽馬鞍山人，大專，助理工程師，從事水污染控制方面的研究。