PLC在污水处理系统中的应用

现代商贸工业２０１８年第２６期１９７　　作者简介:谢红莉(１９８１－),女,汉族,重庆开县人,四川豹变科技有限公司总经理/工程师,研究方向:PLC在化工工艺中的应用.PLC在污水处理系统中的应用谢红莉(四川豹变科技有限公司,四川成都６１００００)摘　要:近年来公司为了降低污水排放量,提高水资源利用率,规划和建设了自己的污水处理分厂.目前我公司污水处理分厂采用了生化处理工艺,其运行经济可靠,处理能力强、效果好,但运行工艺过程复杂,机电设备品种多、数量大.为了精简机构,提高系统控制的稳定性及自动化程度,PLC成为污水处理自动化方面的首选.本系统针对我公司污水处理分厂的具体要求,用SIEMENS的S７系列可编程序控制器来实现污水处理分厂生产过程的监控和数据采集,从而达到运行成本经济、系统稳定、自动化程度高.关键词:PLC;功能图;污水处理中图分类号:TB　　　　　文献标识码:A　　　　　　doi:１０．１９３１１/j．cnki．１６７２Ｇ３１９８．２０１８．２６．０９５１　工艺流程我公司污水分厂是针对公司工业污水进行处理,工业污水处理一般为二级处理.一级处理主要除去较大悬浮固体物,二级处理主要是酸碱度的调节.工艺流程图如图１所示.图１　工艺流程图在图１中,废水通过排水管网收集,流入污水处理部分,流经格栅去除较大悬浮固体物.出水再送入平流式初沉池,在初沉池中去除小部分BOD５(生化需氧量),大部分悬浮物在自重下沉淀形成污泥,经管网收集进入污泥浓缩池.经初沉池后的废水再流经曝气池,采用表面曝气,投加悬浮填料使活性污泥体系稳定,去除绝大部分BOD５(生化需氧量).废水进入二沉池进一步去除BOD５(生化需氧量),使水达标.二沉池中的部分污泥进行回流,流至曝气池进行污泥接种,剩余污泥送至污泥浓缩池,对初沉池和二沉池中的混合污泥进行浓缩,然后进入后续处理(外运).２　PLC硬件选型根据对工艺流程和控制要求的分析得出输入/输出的分配,如表１所示.从I/O分配表中统计出开关量输入为１５点,开关量输出为１３点,模拟量输入为４点,模拟量输出为１点.I/O点数估算应考虑适当的余量,通常根据统计的输入输出点数,再增加１０％~２０％的可扩展余量,作为输入输出点数估算数据.所以需要的点数为DI１８点、DO１５点、AI５点、AO２点.PLC在控制过程中主要完成开关量的逻辑控制和模拟量的连续PID控制.根据I/O统计和功能分析,结合PLC的性能指标,选择西门子S７－２００,CPU选择CPU２２４XP.CPU２２４XP的开关量输入/输出为１４/１０,而系统需要的开关量I/O点数为１８/１５.所以需要增加开关量扩展模块,选择EM２２３,它的输入/输出点数是８/８.系统需要的模拟量I/O点数为５/２,CPU２２４XP的模拟量I/O点数是２/１,也需要增加模拟量扩展模块.选择EM２３５,它的模拟量输入/输出点数是４/１.模块地址分配如表２所示.表１　I/O地址分配表符号地址说明符号地址说明I０．０系统启动信号Q０．０打开０＃阀LL２I０．１２＃池低液位Q０．１打开１＃阀LH１I０．２１＃池高液位Q０．２打开２＃阀LH２I０．３２＃池高液位Q０．３打开３＃阀LL１I０．４１＃池低液位KM１Q０．４１＃泵SB１I０．５手动启动按钮KM２Q０．５２＃泵SB２I０．６手动关闭按钮KM３Q０．６３＃泵SB３I１．１鼓风机启动信号KM４Q０．７鼓风机SB４I１．２鼓风机停止信号KM５Q１．０回流泵SB５I１．３回流泵启动信号KM６Q１．１搅拌器SB６I１．４回流泵停止信号Q２．２４＃阀SB７I１．５手/自动选择按钮Q２．０５＃阀SB１０I１．７搅拌机启动信号Q２．１６＃阀SB１１I１．０搅拌机停止信号SB１２I２．０系统关闭信号FTAIW０流量输入AQW０流量控制输出LTAIW２液位输入TTAIW４温度输入PHTAIW６pH值输入工程管理与技术现代商贸工业２０１８年第２６期１９８　　　表２　模块地址分配表CPU２２４XPEM２２３EM２３５DIDOAIAODIDOAIAOI０．０I１．０Q０．０Q０．５AIW０AQW０I２．０Q２．０AIW４AQW２I０．１I１．１Q０．１Q０．６AIW２I２．１Q２．１AIW６I０．２I１．２Q０．２Q０．７I２．２Q２．２AIW８I０．３I１．３Q０．３Q１．０I２．３Q２．３AIW１０I０．４I１．４Q０．４Q１．１I２．４Q２．４I０．５I１．５I２．５Q２．５I０．６I２．６Q２．６I０．７I２．７Q２．７３　程序设计整个污水处理系统是很复杂的,其控制过程及其程序体系也比较庞大,在这里只针对其中一小部分———沉淀池的控制作详细介绍.图２　沉淀池控制功能图表３　沉淀池控制的I/O地址分配表符号地址说明符号地址说明I０．０系统启动信号Q０．０打开０＃阀LL２I０．１２＃池低液位Q０．１打开１＃阀LH１I０．２１＃池高液位Q０．２打开２＃阀LH２I０．３２＃池高液位Q０．３打开３＃阀LL１I０．４１＃池低液位SB１I０．５手动启动按钮SB２I０．６手动关闭按钮　　控制分析:系统开始运行时打开０＃阀,污水进入１＃沉淀池.当１＃沉淀池为高液位时,打开２＃阀,污水就进入２＃池.当２＃池为高液位时,如果１＃池为低液位,就打开１＃阀.如果１＃池为高液位,就手动打开３＃阀.之后,如果１＃或２＃任一个池为低液位,就打开起阀.其功能图如图２所示.程序设计如图３.图３　程序设计图系统初始化后,即SM０．１在PLC上电后自动为ON.在I０．０打开的条件下得到Q０．１动作(打开１＃阀).如果达到I０．２(高液位)时,就打开Q０．２(打开２＃阀).又到达I０．３(高液位)时,转入等待.如果条件是I０．４(１＃池低液位),动作就转入Q０．１,如果条件是I０．２,就执行Q０．３(打开３＃阀).如果条件是I０．１或I０．４就动作Q０．２或Q０．１.其它控制过程的程序编制过程与此类似,只要我们根据工艺绘制出流程图就可以运用编程软件编制出控制程序.参考文献[１]黄明琪,可编程控制系统[M]．重庆:重庆大学出版社,２００３．[２]董刚,汪秉文,PLC在污水处理工程中的应用[J]．工业控制计算机,１９９９．[３]许德,可编程控制器(PLC)应用技术[M]．济南:山东科学技术出版社,２００１．