PLC在污水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用

一、 引言

目前，我國(guó)大多數(shù)污水處理控制系統(tǒng)自動(dòng)化水平不高、安全性低、管理不當(dāng)，效率普遍低于世界標(biāo)準(zhǔn)。污水處理系統(tǒng)中的曝氣過程控制、數(shù)據(jù)通訊和監(jiān)控管理是急需解決的主要問題。中國(guó)污水處理自控系統(tǒng)相對(duì)落后，污水處理成本居高不下，排放的處理過的污水的水質(zhì)不穩(wěn)定，所以如何建立有效的自控系統(tǒng)，優(yōu)化運(yùn)行效果，減少運(yùn)行費(fèi)用，具有重要意義。

針對(duì)目前高速公路服務(wù)區(qū)污水處理效率較低，自動(dòng)化程度不高，人力成本較高等問題，正航公司和江蘇某研究所聯(lián)合對(duì)服務(wù)區(qū)污水處理系統(tǒng)進(jìn)行改造，目前正在試點(diǎn)階段，并準(zhǔn)備向全省的高速公路服務(wù)區(qū)推廣。

二、工藝流程

正航PLC在污水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用

如上圖所示，污水由隔油池和化糞池通過進(jìn)水管，依次經(jīng)過粗格柵、細(xì)格柵，然后進(jìn)入調(diào)節(jié)池，由1#提升泵提升至SBR反應(yīng)池進(jìn)行曝氣生物處理，SBR周期運(yùn)行，一周期共8小時(shí)，其中包括4個(gè)階段（①進(jìn)水階段，t=1.0h；②曝氣階段，t=5.0h；③靜置階段t=1.0h；④潷水器排水階段，t=1.0h）。SBR出水進(jìn)入中間池再由2#提升泵提升至混凝池，在混凝池由加藥泵添加混凝劑，混合進(jìn)入沉淀池，上清液出水排入邊溝。

其中，SBR池和混凝池、沉淀池，均設(shè)排泥管，并各設(shè)一電動(dòng)排泥閥，由污泥泵進(jìn)行定期排泥，排泥進(jìn)入污泥池，人工對(duì)污泥池進(jìn)行定期外排。

三、 控制要求

（1）隔油池控制

配置超聲波液位差測(cè)量?jī)x，如果隔油池中，測(cè)量值超過設(shè)定值警報(bào)，表明隔油池管道已被堵塞，提醒工作人員需要人工疏通隔油池。

（2 ）調(diào)節(jié)池1#提升泵的控制

當(dāng)?shù)竭_(dá)進(jìn)水時(shí)刻，調(diào)節(jié)池中檢測(cè)水位低于啟動(dòng)水位時(shí), 電動(dòng)水閥開啟，1#提升泵開泵運(yùn)作，水位降低到停泵水位時(shí)，1#提升泵停止運(yùn)作。

（3） SBR 反應(yīng)池的控制

周期運(yùn)轉(zhuǎn)的SBR 反應(yīng)池，每周期分4階段：①進(jìn)水階段，t=1.0h；②曝氣階段，t=5.0h；③靜置階段t=1.0h；④潷水器排水階段，t=1.0h。其中，

①進(jìn)水階段控制：進(jìn)水電動(dòng)閥開啟，如調(diào)節(jié)池1#提升機(jī)組控制；

②曝氣階段控制：主要是根據(jù)進(jìn)水量，來(lái)控制曝氣量，通過風(fēng)機(jī)的恒壓變頻來(lái)實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)流量的變化。

進(jìn)水階段，調(diào)節(jié)池中超聲波液位差儀把數(shù)值傳入系統(tǒng)，根據(jù)顯示的液位來(lái)控制曝氣階段風(fēng)機(jī)的變頻運(yùn)轉(zhuǎn)。

③靜置階段控制：曝氣運(yùn)轉(zhuǎn)5.0h，即停止曝氣，開始靜置，靜置時(shí)間控制t=1.0h。

④潷水器潷水階段控制：靜置1.0h后，潷水器閥門啟動(dòng)，開始潷水。直至水位達(dá)到設(shè)定水位時(shí)，潷水關(guān)閉,且時(shí)間控制為1.0h，1.0h時(shí)間一到，即進(jìn)入下一周期，開始1#提升泵進(jìn)水。

（4）中間池2#泵的控制和加藥泵的控制

每天24小時(shí)不間斷運(yùn)行，只要2#泵運(yùn)行，加藥泵就運(yùn)行，2#泵一停，加藥泵即停，即加藥泵和2#提升機(jī)組是聯(lián)機(jī)操作的。

當(dāng)中間池顯示水位低于最低水位設(shè)定值時(shí)，2#提升泵和加藥泵停止。

（5）排污系統(tǒng)控制

污泥主要是來(lái)自SBR池、混凝池及沉淀池，通過設(shè)定時(shí)間定時(shí)進(jìn)行排污。

四、 控制系統(tǒng)構(gòu)成

本系統(tǒng)中共有模擬量輸入5路，分別是隔油池、調(diào)節(jié)池、中間池配置的超聲波液位差測(cè)量?jī)x表， SBR反應(yīng)池、污泥池配置的污泥界面計(jì)。模擬量輸出兩路，分別是1#、2#變頻器頻率。開關(guān)量輸入12個(gè)，分別為1#提升泵（一用一備）故障，2#提升泵（一用一備）故障，1#、2#風(fēng)機(jī)故障，1#、2#變頻器故障，加藥泵故障，1#、2#、3#電動(dòng)排污泵故障。數(shù)字量輸出13個(gè)，分別為1#提升泵（一用一備）運(yùn)行，2#提升泵（一用一備）運(yùn)行，1#、2#風(fēng)機(jī)運(yùn)行，1#、2#變頻器運(yùn)行，加藥泵運(yùn)行，1#、2#、3#電動(dòng)排污泵運(yùn)行，故障報(bào)警。模擬量采集的各項(xiàng)參數(shù)、用戶設(shè)定的各項(xiàng)參數(shù)、手動(dòng)/自動(dòng)切換、自動(dòng)啟動(dòng)/停止以及各設(shè)備獨(dú)立啟動(dòng)/停止由觸摸屏顯示、設(shè)定。

采用：CPU224XP一個(gè)，數(shù)字量輸出模塊EM222-R8一個(gè)，模擬量輸入輸出模塊EM235一個(gè)以及7寸觸摸屏一個(gè)。

五、 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

曝氣階段控制，通過模擬量模塊讀取超聲波液位差儀的反饋，將電流信號(hào)4-20mA轉(zhuǎn)換為相對(duì)應(yīng)的液位值，并在觸摸屏上顯示出來(lái)。

根據(jù)超聲波液位差儀反饋的信號(hào)，PLC通過改變模擬量輸出的值，改變風(fēng)機(jī)變頻器的頻率，從而更好地節(jié)約了能源，提高了效驗(yàn)。

在定時(shí)控制中，由于定時(shí)時(shí)間較長(zhǎng)，PLC內(nèi)部定時(shí)器無(wú)法完成這一時(shí)間定時(shí)，則通過計(jì)數(shù)器與定時(shí)器的配合使用，設(shè)定較長(zhǎng)時(shí)間的定時(shí)，完成控制要求。

根據(jù)污水處理的工藝流程以及控制要求，畫出順序流程圖，通過順序控制指令S，將污水處理的各個(gè)工藝流程步驟有效地銜接在一起，完成所需的控制要求。

程序中同時(shí)設(shè)定了手動(dòng)和自動(dòng)功能，方便設(shè)備保養(yǎng)，調(diào)試或故障時(shí)，更好地維護(hù)系統(tǒng)，保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。

通過實(shí)時(shí)監(jiān)控各水池的液位，自動(dòng)控制相應(yīng)水泵的啟停。通過時(shí)間設(shè)定，定時(shí)自動(dòng)完成水泵切換，泥水排放、間歇暴氣等操作，從而高效、節(jié)能、環(huán)保地完成污水處理工作。