试论城市污水处理中PLC自动控制系统应用.docVIP

试论城市污水处理中PLC自动控制系统应用 　　摘要：本文分析了S7－300的城市污水处理自控系统。根据要求，结合污水特点以及处理工艺和设备布置，该自动控制系统由操作站、通信网络、PLC控制站等组成。该系统为集散型控制系统，可实现污水处理的过程控制和全厂监控管理。 　　 　　关键词: 污水处理；可编程控制器；S7－300；PLC；自控系统 　　 　　1引言 　　 随着工业的不断发展和城市人口的急剧增加,大量工业和生活污水未经处理流入江河湖海,环境被严重污染,使环境保护问题日益成为影响和制约人类社会发展的因素之一。 　　 因此,建立高度自动化的污水处理厂是解决水污染问题的有效途径。为确保污水处理工艺和设备能够长期安全可靠地运行,可编程控制器PLC以其技术成熟、可靠性高、安装灵活、扩展方便、性价比高等一系列优点,在污水处理自动控制中得到了越来越广泛的应用。 　　2 污水处理工艺流程 　　 从当前污水处理工艺和技术研究、开发和应用的情况看,氧化沟工艺普遍地应用于城市污水处理中,例如湖南某城市污水处理厂,处理工艺采用的就是氧化沟工艺。其主要处理的工艺流程见图1。 　　 　　 　　 图1工艺流程图 　　 城市污水经粗格栅去除较大的颗粒物和悬浮物后,由污水泵提升至细格栅去除较小的颗粒物,再流入旋流沉砂池去除小的颗粒物和细砂。经初步处理的污水进入氧化沟,在相应菌种的作用下,进行COD、BOD、磷、氮的脱除。 　　 氧化沟出水经二沉池沉淀后,流入消毒池进行紫外线消毒后达标排放。二沉池污泥部分回流至氧化沟,剩余的污泥经压滤机压缩为泥饼后外运处理。 　　3总体控制要求及功能 　　 污水处理厂自控系统的要求是对污水处理过程进行自动控制和自动调节,使处理后的水质指标达到要求的范围;在中控室发出上传指令时,将当前时刻运行过程中的主要工作参数(水质参数、流量、液位、设备运行时间等)、运行状态及一定时间段内的主要工艺过程曲线等信息上传到中控室。建成后的污水处理自控系统功能包括: 　　3.1控制操作 　　 系统采用三种控制模式即现场手动操作、控制柜远程操作、中控室计算机系统操作。现场操作一般只在设备调试或维修时使用,控制柜远程操作优先于计算机控制系统，主要由操作人员根据配电室检查情况进行操作，中控室计算机系统操作为主要操作,在这种方式下,各类泵、风机等设备的开、停,各种工况的切换,都由中控室根据实际情况进行控制,甚至可以对部分设备进行自动控制，而不需要操作人员干预。 　　 现场的泵类、风机、搅拌器等信号通过PLC的控制转化在上位机上显示,这样,既能对设备开关量,又能对现场的设备等进行调节,使全厂的工艺、设备运行得到全面的控制。 　　3.2显示功能 　　 中控室上位机监控系统以图形或图像的方式形象显示工艺流程、现场设备控制状态和数据、厂区概貌以及工艺布置图等。 　　3.3数据管理 　　 依据不同运行参数的变化快慢和重要程度,建立生产历史数据库,存储生产原始数据,供统计分析使用。利用实时数据库和历史数据库中的数据进行比较和分析,得出一些有用的经验参数,并把一些必要的参数和结果显示到实时画面和报表中去。同时可以根据用户需求定义相关的报表格式。 　　3.4报警功能 　　 系统自动进行报警和事件处理,当报警发生时,如液位超高或风机超温,系统可快速检测并通过画面状态变化提示,并显示、打印相应报警文本,同时根据不同的需要发出不同等级的报警,提醒监控人员注意。 　　3.5打印功能 　　 可以实现报表和图形打印以及各种事件和报警实时打印。打印方式可分为:定时打印、事件触发打印和选择性打印。 　　4 PLC的硬件选择 　　 PLC在现代工业控制领域中早己得到了广泛的应用。以PLC的控制功能而言,PLC具有严谨、方便、易编程、易安装、可靠性高等优点。它通用性强,适应面广,特别在数字量输入输出等逻辑控制领域有无可比拟的优点。 　　 PLC具有丰富的逻辑控制指令和高级应用指令,它提供高质量的硬件、高水平的系统软件平台和易学易编程的应用软件平台。另外,PLC既有自身的网络体系又有开放I/O及通讯接口,很容易组建网络并实现远程访问。在众多的PLC生产厂家中,西门子公司的S7-300系列产品以其较高的性价比成为众多污水处理用户的首选。 　　 S7-300是模块化的中小型PLC系统,能满足中等性能要求的应用。模块化、无排风扇结构,各种单独的模块之间可进行广泛的组合以用于扩展。接口模块(IM)用于多机架配置时连接主机架(CR)和扩展机架(ER),S7-300通过分布式的主机架(CR)和三个扩展机架(ER)可以操作多达32个模块。 　　 中央处理单元(CPU)集成有PROFIBUS- DP和MPI通讯接口,多点接口(MPI)用于同时