PLC系統(tǒng)在某改建污水處理廠的應(yīng)用

孟維娜

(上海電氣集團(tuán)國(guó)控環(huán)球工程有限公司，山西 太原 030000)

1 PLC系統(tǒng)概述

1.1 PLC含義

PLC控制系統(tǒng)全稱(chēng)為可編程控制系統(tǒng)(programmable logic controller)，主要應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境等大型場(chǎng)所。PLC控制系統(tǒng)的工作原理：基于可編程存儲(chǔ)器，采取數(shù)字或模擬量等模式，實(shí)現(xiàn)連續(xù)過(guò)程控制、批量控制和邏輯控制的功能[1-2]。

1.2 PLC系統(tǒng)特點(diǎn)

PLC控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)包含兩種連接方式：1)傳統(tǒng)方式：一臺(tái)PC作主站，一臺(tái)或多臺(tái)PLC為從站；2)特殊方式：一臺(tái)PLC作主站，多臺(tái)同型PLC為從站。后者的優(yōu)勢(shì)，體現(xiàn)在程序?qū)懭氲暮?jiǎn)便上，避免了通信協(xié)議的要求。PLC除順序控制外，還可具有閉環(huán)功能。

1.3 PLC較DCS與FCS優(yōu)勢(shì)

DCS包含功能模塊強(qiáng)大，幾乎可達(dá)到各種規(guī)?？刂埔?，所以在近十年得到了普遍應(yīng)用。但因其通信協(xié)議的封閉性，導(dǎo)致了購(gòu)買(mǎi)及后續(xù)改造的局限性，很難實(shí)現(xiàn)各家DCS與上層網(wǎng)絡(luò)的兼容性。DCS傳輸?shù)哪M信號(hào)精度差，易受外界干擾。再加上系統(tǒng)的傳輸線過(guò)長(zhǎng)，增加了系統(tǒng)的誤差與成本[3]。

FCS是在DCS基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，它保證了儀表和設(shè)備之間的信號(hào)傳輸精度。FCS具有智能化、分散控制、相互通信便捷的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)具有超高的預(yù)判性和可控性。但相較于PLC，它的成本高昂，除了系統(tǒng)本身以外，對(duì)智能儀表也有很高要求，其中，機(jī)械儀表均要被替換。針對(duì)污水處理改造項(xiàng)目，PLC已足夠使用要求，選擇FCS反而會(huì)導(dǎo)致資源浪費(fèi)及成本增高，沒(méi)有達(dá)到經(jīng)濟(jì)性目的[4-5]。

2 某污水處理廠改造概況

本項(xiàng)目是改造項(xiàng)目，本系統(tǒng)接收總水量66 t/h，其中，60 t/h來(lái)自現(xiàn)有污水處理站SBR生化出水，6 t/h來(lái)自于廠區(qū)除鹽站RO濃水，廢水總量核定為66 t/h，設(shè)計(jì)規(guī)模為80 t/h，總體要求系統(tǒng)經(jīng)膜法濃縮回收率達(dá)到83%，膜法濃水經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶處理后達(dá)到零排放。

2.1 污水處理

廢水處理單元由絮凝軟化沉淀+過(guò)濾+離子交換+脫碳器+UF+RO+蒸發(fā)預(yù)處理+三效蒸發(fā)系統(tǒng)組成，RO用于廠區(qū)循環(huán)水補(bǔ)水，濃水進(jìn)入三效蒸發(fā)系統(tǒng)。

反滲透濃水經(jīng)蒸發(fā)預(yù)處理后，進(jìn)入三效蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)。通過(guò)采用熱法蒸發(fā)結(jié)晶實(shí)現(xiàn)高鹽廢水零排放。

2.2 污泥處理

本工程產(chǎn)生的污泥采用非濃縮壓濾技術(shù)進(jìn)行處理。本工程污泥處理系統(tǒng)包括污泥池及污泥脫水機(jī)等設(shè)施，高密沉淀池及斜板沉淀池排出的污泥由螺桿泵至板框壓濾機(jī)進(jìn)行處理，泥餅外運(yùn)。

2.3 工藝流程(見(jiàn)圖1)

圖1 污水處理改造項(xiàng)目工程流程

3 PLC在污水處理廠的應(yīng)用

3.1 在污水處理中有效控制pH值的應(yīng)用

在該工程中，由于水質(zhì)的獨(dú)有特點(diǎn)，通過(guò)加入燒堿和碳酸鈉等軟化劑，達(dá)到除堿除硬的目的。所以，嚴(yán)格控制污水池的pH值具有重要的意義。加入帶有遠(yuǎn)傳功能的酸度儀和堿度儀，利用PLC系統(tǒng)控制各儀表，將采集到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確實(shí)時(shí)地傳入控制室，使這些數(shù)據(jù)得到存儲(chǔ)、分析及處理。設(shè)置高高限和低低限，隨時(shí)控制酸閥、堿閥等開(kāi)關(guān)閥的啟停，達(dá)到穩(wěn)定pH在合理范圍的目的。這種利用PLC系統(tǒng)控制的方法簡(jiǎn)單、安全、快捷、準(zhǔn)確，達(dá)到了良好的工作效率和經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 在泵等電機(jī)中啟停頻率控制的應(yīng)用

該污水處理項(xiàng)目中，包含三大系統(tǒng)：蒸發(fā)預(yù)處理系統(tǒng)共計(jì)27臺(tái)泵，其中，一用一備12臺(tái)，其他功能電機(jī)10臺(tái)，這37臺(tái)電機(jī)中需變頻控制的共計(jì)9臺(tái)；蒸發(fā)系統(tǒng)共計(jì)19臺(tái)泵，一用一備7臺(tái)，其他功能電機(jī)10臺(tái)，其中需變頻控制的有1臺(tái)；加藥系統(tǒng)共計(jì)50臺(tái)泵，其中，一用一備25臺(tái)，其他功能電機(jī)9臺(tái)，這59臺(tái)電機(jī)中需變頻控制的共計(jì)18臺(tái)。

通過(guò)以上數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，可見(jiàn)泵等電機(jī)是污水處理系統(tǒng)中非常重要的部分，它們不僅需要簡(jiǎn)單的啟停，還包含了頻率控制。如一臺(tái)污泥循環(huán)泵，變頻調(diào)節(jié)信號(hào)來(lái)自高密池進(jìn)水流量計(jì)。只有通過(guò)PLC系統(tǒng)將流量數(shù)據(jù)采集輸入控制室，才能夠?qū)ξ勰嘌h(huán)泵的運(yùn)行情況實(shí)時(shí)控制，保證其正常運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)泵站的高度自動(dòng)化，滿(mǎn)足污水處理廠對(duì)循環(huán)池水量的需求。

PLC控制系統(tǒng)保證了整個(gè)系統(tǒng)的高度自動(dòng)化，將各儀表與電機(jī)實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖，確保達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)液位數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)控制電機(jī)啟停的目的。并可通過(guò)模擬量模塊，改變變頻器頻率，使泵的轉(zhuǎn)速在固定區(qū)間平滑變化。

3.3 在壓力、液位、流量、溫度中的常規(guī)應(yīng)用

該污水處理工程中各系統(tǒng)均包含帶有遠(yuǎn)傳功能的壓力、液位、流量、溫度儀表，這些儀表數(shù)據(jù)均能實(shí)時(shí)傳入控制室終端，顯示在操作站屏幕界面，使操作人員隨時(shí)可以看見(jiàn)現(xiàn)場(chǎng)狀況，通過(guò)報(bào)警、聯(lián)鎖功能，真正實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，節(jié)省了大量人力、物力、財(cái)力。PLC系統(tǒng)的靈活性，還在于可以隨時(shí)對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使工作效率、效益再次優(yōu)化。

4 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合我國(guó)國(guó)情，環(huán)保、節(jié)能、安全是當(dāng)下化工廠改造的主體方向。自控系統(tǒng)的發(fā)展，尤其是PLC系統(tǒng)的發(fā)展，極大地改善了化工廠的工作環(huán)境和安全性，并使其智能化得到了實(shí)現(xiàn)。PLC系統(tǒng)在污水處理廠的改造技術(shù)，更得到了使其得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，確保了智能化、安全化的化工環(huán)境的實(shí)現(xiàn)。