PLC在城市污水处理厂中的应用

2022-09-11

1 PLC的主要特点

由于控制对象的复杂性, 使用环境特殊, 运行工作的连续长期性, 使得PLC在设计结构上具有许多控制器无法相比的特点。

(1) 可靠性高, 抗干扰能力强, 适应工业生产的恶劣环境。

(2) 程序设计简单、易学、易懂。

(3) 安装简单、调试方便、维护工作量小。

(4) 采用模块化设计、系统组合灵活, 功能完善, 通用性强。

(5) 系统设计周期短。

(6) 体积小、能耗低、性价比高污水处理厂过程控制有一个共同的特点, 就是开关量多, 模拟量少, 以逻辑控制为主, 闭环控制为辅, 因此, 以此见长的PLC在污水处理厂中得到了越来越广泛的应用。

2 PLC的基本组成

(1) 电源:

开关式稳压电源, 供内部电路使用。

(2) CPU:

系统核心, 通过输入装置读入外设的状态, 有用户程序处理, 并根据处理结果通过输出装置控制外设。

(3) 存储器:

主要用于存储系统程序、用户程序和工作状态数据。

(4) 输入/输出部件:

统称I/O单元或I/O模块。PLC通过I/O模块实现与被控设备或工业生产过程的联系, 以实现控制。

(5) 编程装置及编程软件:

现在大多使用便携式计算机代替简易编程器, 把用户编写的程序送到PLC中, 它的任务就是输入程序、调试程序和监控程序的执行;编程软件就是实现人机对话, 把人的控制思想通过软件转化为PLC可以识别的语言。

3 PLC的工作方式

PLC采用循环扫描的方式工作, CPU从第一条指令开始, 顺序的逐条地执行用户程序直到用户程序结束, 然后返回第一条指令开始新一轮的扫描。每扫描一次, 用户程序都被执行了一次。由于PLC扫描用户程序的时间一般是几十ms, 因此可以满足大多数工业控制的要求, 而响应速度远远高于其他控制器, 即使是更高级的PLC中, 其主程序也是以扫描的方式执行的。

污水处理厂工艺流程:

污水处理工艺流程如图1所示, 从厂区外的主污水管道而来的污水进入粗格栅, 将污水中体积较大的污物拦住, 送到螺旋压榨输送机将其送到专门容器外运。通过格栅机的污水进入到提升泵房, 将污水提升到高处, 以使污水能够靠重力作用流经其他处理阶段, 细格栅是将污水中较小的污物拦截, 同样经过压榨输送机将杂物外运, 沉砂池是将污水中的沙子分离出来, 同样分离出的沙子也是外运。经过沉砂池的污水在重力作用下进入氧化沟, 经过生化作用进一步将有害物质分离出来。然后污水进入二沉池, 经过刮吸泥机的运动, 池上面的浮渣进入浮渣井中, 池下的污泥送到回流/剩余污泥泵房, 一部分污泥回流至氧化沟, 另一部分污泥经储泥池, 送到污泥脱水机房, 经浓缩脱水将泥饼外运。经二沉池沉淀处理后的污水经消毒后就可以外排了。

自控系统构成:

污水处理厂控制系统设集中管理站一个、控制站四个。分别为:进水泵房、沉砂池PLC工作站;配电中心、氧化沟PLC工作站;加氯间、污泥泵房PLC工作站;脱水车间PLC工作站 (设备厂家成套供货) 。现场控制站可巡回采集工艺参数和电气参数, 并对其做相应的数据处理, 独立自主地对设备进行控制并将系统的运行状态、控制结果、越限、故障等信息实时送至集中管理计算机, 并随时准备优先接受集中管理站发来的各种指令。集中管理站设在中心控制室, 采用双工作站形式。日常运行采用二台相互备用的工业计算机进行控制。可对现场控制站送来的实时数据进行分析、处理、贮存, 并具有故障警告、越限报警、打印制表、图形显示、趋势图显示等功能。同时, 在必要的时候可向现场控制级发布指令, 对工艺设备进行遥控, 改变其运行状态, 协调整个系统经济安全地运行。集中管理站和现场控制站均有准确的分工, 它们能各自独立工作, 又能在集中管理站的统一指挥下协调工作。控制计算机故障不影响系统其它部分正常运行, 集中管理计算机采用双机同时运行、互为备用方式。当集中管理级计算机失效时, 系统可降级运行, 由现场控制站PLC按预置的程序独立完成各自控制任务。通讯系统采用有线通讯方式, 通讯媒体采用光纤, 通讯网络的拓扑形式为环状采用工业以态Ethernet控制网络。

控制方式为以下几方面。

(1) 就地控制方式:当电气控制柜上的转换开关设置在就地位置时, 操作人员可在就地控制箱上启动或停止设备运行。

(2) 集中管理站遥控控制方式:在中心控制室利用工业计算机的键盘或鼠标控制设备开停。

(3) 自动控制方式:根据预置的程序由PLC自动控制全厂工艺设备运行。