PLC在污水处理中的应用.doc
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1、PLC在污水处理中的应用 The Application of PLC in the Sewage Disposal摘要:本文介绍了西门子PLC在污水处理厂自动控制中的应用,主要介绍了PLC控制系统的系统配置方案、软件设计思想和程序结构,实际运行表明该方案是合理和有效的。关键词: 污水处理; PLC ; WINCC; STEP7ABSTRACT: This paper introduce the application of SIEMENS PLC in the automation of the sewage disposal, and mainly says the system cons
2、truction plan, the software design and program construction. Practical operating has proved that this project is rational and effective.KEY WORDS: Sewage Disposal PLC WINCC STEP71 引言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。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,使环境和饮用水被严重污染。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
3、艺和设备能够长期安全可靠地运行,我们采用西门子S-300 PLC可编程序控制器和智能检测仪表组成下位机,实现对现场设备的监控。上位机采用西门子“WINCC V5.1”组态软件,实现整个系统的画面监测、参数设定和指令控制等功能。该系统集过程控制和科学管理于一体,具有可靠性高、控制性能优越、管理功能完善等优点,对指导工艺及设备的正常运行,提高自动化控制和管理水平发挥了重要作用。2污水处理工艺流程提升泵房污水回流污泥清水外排鼓风供氧隔栅沉砂池二沉池反应池剩余污泥剩余污泥浓缩消化脱水图1污水处理工艺流程 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格间,由2台粗格栅和两台细格栅将污水
4、中体积较大的污物拦住,形成栅碴,送到栅碴压实机,经螺旋输送机将其输送到专门容器,继而外运。通过格栅机的污水继续前行流入进水泵房。该处为全厂区标高的最低处,进水泵房底部放置有5台大功率潜水泵,主要用于将污水提升到高处,以使污水只靠重力作用流经其余的处理阶段。钟式沉砂池的作用是将污水中的砂子分离出来,防止其对后续工作的设备产生磨损,分离出来的含水砂子由吸砂泵打入到砂水分离器进行砂与水的分离,分离出的砂子外运。经过钟式沉砂池的污水靠重力进入到初次沉淀池,经过初次沉淀池处理后的污水进入AO池,AO池为厌氧好氧生物反应池,污水首先进入厌氧池中进行厌氧处理,使厌氧池中污泥吸收污水中的一些有害物质之后,污水
5、进入2个好氧池中,由鼓风机通过曝气头向池中吹入定量氧气,经过生物作用,进一步将有害物质分离出来。然后污水进入二次沉淀池,经过刮泥桥的运动,池上面的浮碴进入浮碴井中,池下部的污泥由真空泵吸出并送到回流剩余污泥泵房。回流剩余污泥泵房按一定的比例将一部分污泥送人到AO池入口,以保证厌氧池中含有一定量的污泥,另一部分被3台剩余污泥泵送入到污泥调节池。经过二次沉淀处理后的污水已达标准,可以外排。3 系统的硬件组成 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
6、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即有自身的网络体系又有开放I0及通讯接口,很容易组建网络并实现远程访问。污水处理主要是顺序逻辑控制,这正是PLC控制的优势所在。 在众多的PLC生产厂家中,西门子公司的S7300系列产品以其较高的性价比成为众多用户的首选。S7300是模块化的小型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),S7300通过分布式的主机架(CR)和二个扩
7、展机架(ER)可以操作多达24个模块。中央处理单元(CPU)集成有PROFIBUSDP和MPI通讯接口,多点接口(MPI)用于同时连接编程器、PC机和人机界面等。信号模块(SM)用于数字量和模拟量的输入输出。 在设计当中,根据设备的情况和厂方用户的要求,对主控制器PLC的硬件配置如下图。在这个配置中, CPU模块采用3152DP,数字量输入(DI)采用SM321模块,数字量输出(DO) 采用 SM322模块,模拟量输入(AI) 采用 SM331模块,模拟量输出(AO) 采用 SM332模块。在现场实际中,数字量输入输出(DI/DO),模拟量输入输出(AI/AO)都有部分冗余,以备系统临时扩充需
8、要。由ET200M模块组成的远程从站可就近放置在现场,利用 SIEMENS公司工业现场总线PROFIBUSDP完成主从通讯。通过设置从站的方法可把地理位置相对分散的设备的控制信号,用一根现场总线送到PLC主站,这样不但可节约大量的电缆,同时系统的可靠性也有了很大的提高。在本系统中,PLC主站共下设2个 ET200M远程从站。从站1放置在鼓风机房,实现对鼓风机房的数据采集和控制。从站2放置在污泥泵房,实现对污泥泵房的数据采集和控制。上位机监控系统使用一台工程师站和一台操作员站。两台工业计算机分别采用SIEMENS公司CP5611网卡通过PROFIBUSS7数据通讯网络完成计算机与PLC主站之间的
9、数据通讯。操作员站的画面组态软件选用SIEMENS公司的WINCC完成用户二次软件的开发。办公室上位机控制室上位机打印机PCPCPROFIBUSDP 对整个控制系统的软硬件进行实时监控PLC主站 PROFIBUSDP 通过与主站通讯,实现对污泥泵房数据采集和控制PLC从站1PROFIBUSDP通过与主站通讯,实现对污泥泵房数据采集和控制PLC从站2 图2 系统硬件示意图 4 控制系统的功能实现 根据对现场污水处理工艺的了解和操作人员的具体要求和建议 ,以及以往系统的开发经验,可把系统的控制功能实现分为上位机实现和下位机实现。下面将依次分别介绍。4.1 下位机PLC控制系统的功能实现:l 手动操
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