探討GE PLC控制系統(tǒng)在污水處理裝置上的應(yīng)用

李福星

摘 要 本文通過(guò)以GE PLC控制系統(tǒng)在污水裝置中的應(yīng)用為例詳細(xì)介紹了此系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和配置方案， 并對(duì)日常維護(hù)中遇見的典型問(wèn)題及處理方案進(jìn)行了舉例說(shuō)明，探討了GE PAC RX 3i和VERSAMAX在污水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 GE;污水;系統(tǒng);故障;VersaMax

引言

污水處理在環(huán)境保護(hù)中是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié) ，隨著新型污水處理工藝的發(fā)展，控制參數(shù)越來(lái)越多，控制響應(yīng)時(shí)間要求越來(lái)越快，對(duì)控制系統(tǒng)的通信功能越來(lái)越高。

1 工藝流程

來(lái)自全廠所有生產(chǎn)和生活污水進(jìn)入污水預(yù)處理系統(tǒng)經(jīng)生化處理后進(jìn)入綜合水池，池內(nèi)設(shè)有預(yù)曝氣管網(wǎng)，對(duì)污水進(jìn)行鼓風(fēng)攪拌防止污泥沉淀。水質(zhì)均勻后由提升泵打入SBR池進(jìn)行好氧反應(yīng)，SBR池處理后再進(jìn)入中水回用裝置進(jìn)行超濾和反滲透深度處理后的產(chǎn)水補(bǔ)給作為第一循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)充水，濃水達(dá)標(biāo)排放。污泥通過(guò)帶式污泥壓濾機(jī)進(jìn)入公司渣場(chǎng)，濾液再進(jìn)行循環(huán)處理[1]。

2 控制系統(tǒng)構(gòu)成

該裝置控制系制統(tǒng)由美國(guó)通用電氣（GE）公司的PAC RX3i 系列和VersaMax遠(yuǎn)程 I/O分站PLC構(gòu)成。污水裝置采用PAC RX3i作為主站，5套超濾系統(tǒng)，3套反滲透系統(tǒng)，2套公用I/O系統(tǒng)共計(jì)10個(gè)分站系統(tǒng)采用VersaMax。操作站和工程師站均為DELL品牌工控機(jī)和iFIX人機(jī)界面組態(tài)軟件。

GE PAC RX3i主站CPU選用IC695CPU315，通訊模塊 IC695ETM001采用以太網(wǎng)的方式與上位機(jī)通信。IC695PBM300模塊采用Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線與遠(yuǎn)程I/0分站通信，10個(gè)分站采用GE VersaMax遠(yuǎn)程I/O模塊，通過(guò) IC200PBI001與主站采用Profibus通訊。開關(guān)量輸入、輸出模塊均采用24VDC模塊，模擬量輸入模塊采用4-20mA模塊和RTD（熱電阻）模塊。VersaMax主要有6個(gè)單元組成：

2.1 CPU

CPU執(zhí)行用戶程序，直接控制本地1/0模塊或通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線控制分布1/0模塊，還可以與其他PLC通信。

2.2 NIU

NIU提供從站通信協(xié)議將1/0模塊和主機(jī)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線連接起來(lái)，主機(jī)可以是PLC也可以是DCS系統(tǒng)。

2.3 I/O模塊

VersaMax產(chǎn)品提供了多種類型的1/0模塊，除了常規(guī)的開關(guān)量、模擬量模塊外，還有熱電阻RTD、熱電偶TC和高速計(jì)數(shù)器HSC等特殊模塊。

2.4 I/O底座

I/O底座支持所有類型的VersaMax 1/0模塊的安裝，背板總線通訊和現(xiàn)場(chǎng)接線端子，1/0模塊裝卸時(shí)無(wú)須變動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)接線。

2.5 通信模塊

提供了VersaMax PLC與其他設(shè)備的通訊。目前支持的通訊模塊有：Genius，DeviceNet（主）， Profibus-DP（從）。

2.6 電源及電源輔助底座

電源模塊通過(guò)背板總線向1/0模塊供電。在系統(tǒng)配置中當(dāng)CPU上的電源支持的負(fù)載電流能力不能滿足配置的1/0模塊需要時(shí)，可增加一個(gè)或多個(gè)電源，其安裝在電源輔助底座上[2]。

3 操作站、工程師站和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：

3.1 操作站、工程師站

該裝置控制系統(tǒng)共配置了一臺(tái)操作員站和一臺(tái)工程師站，安裝了iFIX3.5組態(tài)軟件，通過(guò)工控機(jī)配置的以太網(wǎng)卡連接在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上 ，兩臺(tái)上位機(jī)可同時(shí)接收或發(fā)送 PLC的數(shù)據(jù)，工程師站安裝有上位軟件iFIX3.5開發(fā)版和下位Proficy Machine Edition 9.5編程軟件，以便工程師開發(fā)或修改組態(tài)畫面和PLC應(yīng)用程序。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)層

PAC RX3i控制器通過(guò) PROFIBUS-DP ，向VersaMax I/O分站發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。人機(jī)界面控制層 ES（工程師站）和OS（操作員站）與PAC RX3i以太網(wǎng)模塊組成局域網(wǎng)，以iFIX的G90協(xié)議實(shí)現(xiàn)與控制器的通訊進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)控和操作。

4 故障實(shí)例分析與處理

實(shí)例1：中水回用超濾系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中不能正常工作，操作員畫面上不能給超濾進(jìn)水泵頻率輸出，遠(yuǎn)程控制站PLC接受不到4-20Ma的信號(hào)，進(jìn)水泵不能遠(yuǎn)程啟動(dòng)運(yùn)行。

此故障可能發(fā)生如下情況：①程序丟失;②梯形圖內(nèi)部保持功能起作用;③部分梯形圖復(fù)位功能失去;④通信失常。

針對(duì)上述情況，對(duì)每種情況都做了試驗(yàn)，檢查發(fā)現(xiàn)：通過(guò)CPU狀態(tài)燈確認(rèn)可編程控制器CPU內(nèi)的程序并沒(méi)有丟失，梯形圖內(nèi)部程序未保持，程序運(yùn)行正常，經(jīng)檢查1#超濾系統(tǒng)控制柜通信頭通訊線有短路現(xiàn)象，重新接線后污水超濾系統(tǒng)運(yùn)行正常。

實(shí)例2：中水回用3套反滲透系統(tǒng)和5套超濾系統(tǒng)不能運(yùn)行。

此故障可能發(fā)生如下情況：①程序丟失;②梯形圖內(nèi)部保持功能起作用;③PLC模塊故障 。

經(jīng)檢查，邏輯程序正常，梯形圖內(nèi)部程序未保持。檢查發(fā)現(xiàn)公用I/O點(diǎn)的分站柜內(nèi)進(jìn)水，通訊模塊、電源模塊I/O模塊故障，更換上述模塊和模塊底座后，超濾系統(tǒng)和反滲透系統(tǒng)還是不能工作，分析不能工作的原因?yàn)楦鼡Q通訊模塊IC200PBI001后，需要在I/O分站下載硬件配置程序，重新組態(tài)硬件程序下載至I/O分站PLC后系統(tǒng)運(yùn)行正常。

實(shí)例3：污水處理裝置PLC控制系統(tǒng)大檢修后系統(tǒng)不能運(yùn)行，I/O輸入輸出故障，畫面過(guò)程測(cè)點(diǎn)顯示問(wèn)號(hào)。

此故障可能發(fā)生如下情況：①程序丟失;②通信故障。

檢查發(fā)現(xiàn)通訊正常，主站程序丟失，因檢修停電再加上CPU電池電量低導(dǎo)致控制系統(tǒng)主程序丟失。重新下載主站程序后系統(tǒng)運(yùn)行正常。

5 結(jié)束語(yǔ)

該系統(tǒng)投入運(yùn)行后提高了污水處理控制系統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)行水平，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控功能 ，降低了操作人員的工作強(qiáng)度。而VERSAMAX遠(yuǎn)程 I/O分站將系統(tǒng)分站安裝在現(xiàn)場(chǎng)控制柜受制于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境因素，故障率較高，這就需要我們做好現(xiàn)場(chǎng)控制柜的防護(hù)措施，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)的巡檢。

參考文獻(xiàn)

[1] 謝萬(wàn)鋒.基于GE VersaMax PLC的水電站控制系統(tǒng)實(shí)例解析[J].小水電，2016，（1）：23-28.

[2] 張偉輝，吳君.GE VersaMax PLC在土賢莊水電站控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].新技術(shù)，2019，（4）：64-65.