乔伊丝自动化W200系列PLC在污水处理中的应用

前言：

 随着行业产业化规模的不断扩大,废水污染已成为当今世界的头号生态杀手, 如何对其进行有效的控制已成为我们的当务之急, 本文从现代化的计算机控制入手,利用PLC 技术的强大逻辑功能, 通过完善的软件与硬件相结合,阐述了一种先进的污水处理系统方案。

一．引言

水与人的生活息息相关。我国淡水资源不断减少，而且污染现象较为严重。城市生活污水是目前江河湖泊水域污染的重要原因，是制约许多城市可持续发展的主要原因之一。耗水量高、重复利用率低、污染严重是我国生活用水系统水资源利用的突出问题。因此世界各国越来越重视水处理和水的再利用，通过各种技术进一步提高供水质量，提高经济效益，并且污水处理过程中，经过厌氧和好氧处理，污水中的热量、沼气等再生能源可以为工业生产提供二次能源，真正实现变废为宝、循环经济的目的。

污水处理是一项紧迫性的任务，它可以避免环境恶化和更大的经济与资源损失。因此，发展污水处理产业具有重要的社会意义。

  在这种形势下，利用PLC 及组态软件对生活污水处理系统进行控制，无疑是一个具有巨大的社会效益、环境效益及经济效益的研究课题。

二 PLC污水处理的系统设计

    用PLC来控制污水处理系统,一方面提高了整个工作流程的速度,使得控制更为方便,且操作程序简单,容易上手,更有利于做远程控制;另一方面使得工作更加的可靠,因为以往的污水处理基本上都是使用的接触器来进行人工操作的,使用起来费时费力,时间一长接触器的触头会发生氧化,导致一系列的事故发生.现在随着PLC技术的不断更新,应用范围也越来越广,我们这次就选用乔伊丝W200系列PLC为例,结合SBR污水处理系统来进行一系列的改造设计。

(一)污水处理系统主要组成部分如图1-1所示.

图1-1 污水处理系统主要组成

1进水系统

进水系统主要有进水管道和进水泵房组成,进水管道主要有粗格栅机

和细格栅机组成,进水泵房主要有两台潜水泵组成。进水管道的主要功能是将污水中的大块物体排除其中的粗格栅机是根据程序的设定时间来进行间歇工作的,清污机的运行和停止是根据粗格栅两边的液位差来决定的,当液位差超过某值时工作,小于某值时停止.潜水泵的动作是通过安装在泵房外的液位传感器来决定的,当液位较高时启动一台泵,当液位较高时启动两台泵,若液为持续升高则发出报警。

2曝气系统

曝气反应系统主要设备是曝气机,在反应池中装有溶解氧仪对污水中的含氧量进行检测,根据其反馈到PLC的值来控制曝气机的运行,改变污水中的搅拌状态,使它们充分混合接触。污泥回流系统的污泥泵将不需要的泥进行处理,该设备的工作状态主要根据泵房外液位传感器的状态当液位低于某个值时停止运行,处于正常时污泥泵正常运行。

3沉淀系统

沉淀系统的主要设备为刮泥机,其功能是对经过曝气以后的进行物理沉淀,将污泥与清水分离,刮泥机在整个系统启动的时候就开始持续运行。

4脱水系统

脱水系统的主要设备为脱水机,其功能为对经过处理过的污泥进行脱水处理.脱水机主要有聚合物泵、污泥机和切割机构成,它们的启动顺序依次为:聚合物泵、污泥机和切割机。

(二)污水处理系统中电气部分介绍

在该系统中PLC为核心控制器,它通过检测面板上按钮的输入、各类传感器的输入,以及相关模拟量的输入,完成相关设备的运行、停止和调速控制，同时还可以对整个系统的工作流程进行监控。污水处理系统总体框图如图1-2所示。

                    图1-2 电气控制系统总体框图

  2 接触器

   在污水处理系统中,所有的设备都是根据控制面板上的按钮情况或者传感器的反馈值进动作的,因此需要PLC根据当前的情况以及按钮的情况来控制所有设备的启停,主要的接触器有:格栅机接触器、清污机接触器、潜水机接触器、曝气机接触器、潜水搅拌机接触器、污泥回流泵接触器.

(1）格栅机接触器  格栅机接触器包括两个：一个是置于粗格栅处，控制粗格栅处的格栅机；一个是置于细格栅处，控制细格栅处的格栅机。根据程序的执行或者操作面板上的按键的情况，控制两个格栅机的启动和停止。

(2 ）清污机接触器  清污机接触器包括两个：一个是置于粗格栅处，控制粗格栅处的清污机；一个是置于细格栅处，控制细格栅处的转鼓清污机。根据格栅两侧的液位差或者控制面板上按键的情况,控制联合个清污机的运行和停止。

(3）潜水机接触器  潜水机接触器有两个,分别控制两台潜水泵,通过潜水泵房的液面高度或者控制面板上按键的情况,控制两台潜水泵的运行和停止。

(4）曝气机接触器  曝气机接触器有四个接触器,每个曝气机都有两个接触器,其中一个接到工频电网,另一个是连接到变频器。根据污水中的溶氧量或者操作面板上的按键情况,控制两台曝气机的运行和停止,以及在运行时是处于变频运行还是工频运行。

(5）潜水搅拌机接触器  潜水搅拌机接触器是连接潜水搅拌机和工频电网的接触器，通过程序的执行或者面板上按键的情况，控制潜水搅拌机的运行与停止。

(6）污泥回流泵接触器  污泥回流泵接触器是连接污泥回流泵和工频电网的接触器，通过污泥回流泵房中液位的高低或者操作面板上的状态，控制污泥回流泵的运行和停止。

  3变频器

 我们所使用的是西门子系列MM430变频器，它是一种风机负载专用变频器，能适用于各种变速驱动系统，尤其使用于工业部门的水泵和风机。具有能源利用率高的特点，优化了部分结构和功能，便于工作人员进行操作。我们在系统中所使用的参数设置如下表2-1所示。

                 图2-1 变频器参数设置表

  4 各类按钮

   在这个控制系统的自动操作中，采用三种机械按钮，控制污水处理系统的启动和停止，自动按钮使用旋钮；自动启动按钮采用触点触发式按钮；急停按钮使用旋转复位按钮，按下后系统停止，旋转后自动弹起复位。

5 传感器

对格栅处的清污机进行控制，需要监测格栅两侧的液面差,在该系统中选用液位传感器,当污水的液位达到传感器的位置时,使传感器接通,同时将该信号传送给PLC控制器,进行分析计算,从而控制清污机的状态。

七．结论

  本文介绍了PLC污水处理的一种实现方法，该系统由于采用乔伊丝自动化科技WESLEY-200PLC充分发挥PLC可靠性高、调试方便和使用灵活等的优点，大大缩短产品的开发周期，降低设计成本，提高产品的可靠性，并且使生产效率增加。由于该系统设计合理，运行至今，系统稳定，性能可靠，得到了用户的肯定和好评。