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案例頻道 活動(dòng)鏈接：2013年控制網(wǎng)技術(shù)專題---引領(lǐng)水工業(yè)智能化新時(shí)代
摘要：城市污水處理的過(guò)程很重要，是為了使污水達(dá)到再次使用的水質(zhì)要求，并對(duì)其進(jìn)行凈化的過(guò)程。本文詳細(xì)介紹了城市污水處理的主要系統(tǒng)集成及運(yùn)行，并重點(diǎn)介紹了兩套28SV網(wǎng)絡(luò)組態(tài)的詳細(xì)應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)組態(tài) 污水處理 變頻器 28SV可編程控制器
1.概述
城市污水處理是指為改變污水性質(zhì)，使其對(duì)環(huán)境水域不產(chǎn)生危害而采取的措施。通常城市污水處理以一級(jí)處理為預(yù)處理，二級(jí)處理為主體，三級(jí)處理很少使用。
一級(jí)處理工藝主要是在初級(jí)沉淀池，目的是將污水中懸浮物盡可能地沉降去除，一般初次沉淀池可去除50%左右的懸浮物；二級(jí)處理主要是由曝氣池和二次沉淀池構(gòu)成，利用曝氣風(fēng)機(jī)及專用曝氣裝置向曝氣池內(nèi)供氧,主要目的是通過(guò)微生物的新陳代謝將污水中的大部分污染物變成CO2和H2O。
污水處理中預(yù)處理工藝包括粗格柵處理、細(xì)格柵處理、泵房抽升和沉砂處理。格柵處理的目的是截流大塊物質(zhì)以保護(hù)后續(xù)水泵管線、設(shè)備的正常運(yùn)行；泵房抽升的目的是提高水頭，以保證污水可以靠重力流過(guò)后續(xù)建在地面上的各個(gè)處理構(gòu)筑物；沉砂處理的目的是去除污水中裹攜的砂、石與大塊顆粒物，以減少它們?cè)诤罄m(xù)構(gòu)筑物中的沉降，防止造成設(shè)施淤砂、磨損堵塞，影響管線設(shè)備的正常運(yùn)行。
2.系統(tǒng)組成及運(yùn)行方式
⑴ 格柵井及進(jìn)水泵房包括3臺(tái)提升泵（2用1備），采用超聲波液位計(jì)控制（最高-7.3m，最低-9.2m），控制為高啟低停；格柵機(jī)及螺旋壓榨機(jī)根據(jù)格柵前后的水位差自動(dòng)運(yùn)行，超過(guò)0.2m時(shí)開(kāi)啟。
⑵ 旋流沉砂池部位細(xì)格柵機(jī)也是根據(jù)水位差自動(dòng)運(yùn)行，但格柵前后水位差超0.1m時(shí)運(yùn)行就開(kāi)始。
⑶ 調(diào)節(jié)池包括3臺(tái)提升泵（2用1備），采用超聲波液位計(jì)控制（最高-0.2m，最低-3.7），控制為高啟低停。
⑷ MSBR池中:
a.污泥泵2臺(tái)控制采用高停，通過(guò)儲(chǔ)泥池中的超聲液位計(jì)控制(最高+2.6m)；
b.DO儀，主曝氣池中設(shè)DO儀與風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖，DO低于2時(shí)MSBR曝氣風(fēng)機(jī)（風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)）頻率加大，DO高于4時(shí)則風(fēng)機(jī)頻率降低；
c.空氣堰潷水器：設(shè)備自帶控制系統(tǒng)。
⑸ 紫外消毒渠：連續(xù)運(yùn)行，含流量計(jì)，對(duì)COD、總磷、PH進(jìn)行在線監(jiān)控。
⑹ 排海泵房3臺(tái)水泵(2用1備)，超聲波液位計(jì)控制（最高-0.9m,最低-4.2m），控制為高啟低停。
⑺ 污泥儲(chǔ)池及沖洗水池采用手動(dòng)控制，無(wú)自動(dòng)。
⑻ 風(fēng)機(jī)房及脫水機(jī)房：
a.螺桿泵2臺(tái)(1用1備),通過(guò)儲(chǔ)泥池中的超聲波液位計(jì)控制低停；
b.沖洗泵1臺(tái)通過(guò)沖洗水池中的超聲波液位計(jì)控制（最高+1.00m，最低-0.9m）；
c.調(diào)節(jié)池鼓風(fēng)機(jī)1臺(tái)連續(xù)曝氣，MSBR鼓風(fēng)機(jī)3臺(tái)采用變頻，控制如第4條中所述。
⑼ MSBR中各時(shí)間段運(yùn)行控制要求如表1所示。
表1 MSBR中各時(shí)間段運(yùn)行控制要求
3.系統(tǒng)控制介紹
系統(tǒng)采用北京開(kāi)物組態(tài)用MODBUS TCP協(xié)議與2臺(tái)(套)28SV組態(tài)控制整個(gè)污水處理。第一套28SV包括DVP-EN01-SL+DVP-28SV11T+2*DVP-16SM+DVP-08SM+2*DVP16SP+2*DVP-04AD，第二套28SV包括DVP-EN01-SL+DVP-28SV11T+3* DVP-16SM+2*DVP16SP+2*DVP-04AD+DVP-02DA，兩套臺(tái)達(dá)28SV系統(tǒng)分別控制污水風(fēng)機(jī)房與污水排海房。其中風(fēng)機(jī)房包括3臺(tái)提升泵站的粗格柵池、細(xì)格柵池(沉沙池)、調(diào)節(jié)池(控制柜及風(fēng)機(jī)房下面)、污泥貯池、脫水機(jī)房；污水排海房包括MSBR池、紫外消毒渠、清水池、排海泵房，在排入大海前有流量計(jì)進(jìn)行水流量統(tǒng)計(jì)及流速測(cè)量。
整個(gè)系統(tǒng)可以在主控室集中操作及監(jiān)控并報(bào)警輸出提醒，隨時(shí)都可打印報(bào)表。系統(tǒng)主畫(huà)面如圖1。
圖1 污水處理系統(tǒng)實(shí)圖
⑴ 第一套28SV系統(tǒng)控制進(jìn)入污水工廠的污水池，用3臺(tái)7.5kW提升泵循環(huán)控制，工作時(shí)同時(shí)有2臺(tái)起動(dòng)，每臺(tái)運(yùn)行16h后停止8h后再運(yùn)行16h，這樣其實(shí)也做到了1臺(tái)備用的功效。提升泵起停具有手自動(dòng)之分，在自動(dòng)狀態(tài)下由提升泵液位來(lái)控制。精格柵采用杭州升籃環(huán)保設(shè)備科技有限公司1.5KW的HG-600回轉(zhuǎn)格柵機(jī)，并與其1.5kW螺桿輸送壓榨機(jī)同時(shí)工作，它們工作也是受粗格柵液位控制。見(jiàn)圖2。
圖2 粗格柵、提升泵房控制盤(pán)
⑵ 細(xì)格柵池也叫沉沙池，包括0.55kW細(xì)格柵機(jī)1臺(tái)，型號(hào)為JG-350-800，其運(yùn)行速度為1.3m/min;；1.1kW旋流除沙器1臺(tái)，型號(hào)為ZXS-1000,上面的電機(jī)型號(hào)是Y2-90S-4-12014；0.37kW砂水分離器1臺(tái)，型號(hào)為SF-260，其處理能力為15L/s。與其一起完成這道工序的還有一臺(tái)1.5kW無(wú)軸螺旋輸送機(jī)1臺(tái)，型號(hào)為WZS-220，其處理能力為3m3/t。在細(xì)格柵、除沙器、砂水分離器以及螺桿輸送機(jī)跟隨沉沙池液位差動(dòng)作時(shí)，需同時(shí)打開(kāi)砂水分離器上面的兩個(gè)電磁閥。見(jiàn)圖3。
圖3 旋流沉砂池控制盤(pán)
⑶ 在調(diào)節(jié)池房中，跟提升泵電機(jī)一樣控制3臺(tái)4kW水泵循環(huán)控制，其中一臺(tái)具有備用功能；在此房中有4臺(tái)風(fēng)機(jī)，均采用臺(tái)達(dá)F系列變頻器控制。其中18.5kW風(fēng)機(jī)為常開(kāi)風(fēng)機(jī)，型號(hào)為南京華調(diào)電機(jī)廠的Y180M-4配VFD185F43A變頻器。還有3臺(tái)安徽皖南電機(jī)股份有限公司的22kW風(fēng)機(jī)循環(huán)啟動(dòng)，電機(jī)型號(hào)為Y2-180L-4，配合VFD220F43A控制，其啟動(dòng)及頻率給定通過(guò)485通訊控制，但其使能及速度受第二臺(tái)28SV可編程控制器中MSBR池中兩處檢測(cè)出的含氧量大小來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)。風(fēng)機(jī)與調(diào)節(jié)泵手自動(dòng)控制采用同一旋鈕控制，同時(shí)在主控臺(tái)有其故障報(bào)警及手自動(dòng)控制顯示。見(jiàn)圖4。
圖4 調(diào)節(jié)控制盤(pán)
⑷ 在脫水機(jī)房采用兩臺(tái)4kW螺桿泵配合板寬壓泥機(jī)一起工作，板寬壓泥機(jī)為上海力匯電機(jī)有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為Y132M1-6機(jī)，在脫水機(jī)房還有2臺(tái)2.2kW瀘誠(chéng)電機(jī)有限公司生產(chǎn)的Y90L-2清水泵電機(jī)，采用手動(dòng)控制，可用來(lái)清洗房間等。另外此處還有4臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)的起停控制，其中有2臺(tái)裝在調(diào)節(jié)池房間。見(jiàn)圖5。
圖5 脫水泵房控制盤(pán)
⑸ 第二個(gè)28SV控制MSBR池，主要控制對(duì)象有4臺(tái)攪拌機(jī)的手自動(dòng)運(yùn)行監(jiān)控及其主控室手動(dòng)控制,6臺(tái)回流泵的自動(dòng)運(yùn)行監(jiān)控及其主控室手動(dòng)控制,以及2臺(tái)空氣堰控制信號(hào),根據(jù)不同控制時(shí)間段來(lái)控制1#、2#電動(dòng)閥正反轉(zhuǎn)，1#、2#進(jìn)氣閥與排氣閥的打開(kāi)與關(guān)閉用來(lái)控制2個(gè)空氣堰的曝氣放水。見(jiàn)圖6。
圖6 MSBR控制盤(pán)
⑹ 在排海泵房主要控制對(duì)象有2臺(tái)排海泵自動(dòng)運(yùn)行監(jiān)控，主控室手動(dòng)控制。見(jiàn)圖7。
圖7 排海泵房控制盤(pán)
⑺ 在系統(tǒng)內(nèi)部做有系統(tǒng)報(bào)警設(shè)置，進(jìn)入此畫(huà)面時(shí)可實(shí)時(shí)更改各處液位、液位差值、1與2號(hào)檢測(cè)含氧量、1 與2號(hào)空氣堰壓力上下報(bào)警數(shù)值。當(dāng)任意報(bào)警值超出設(shè)定值時(shí)在任意畫(huà)面中跳出顯示，以提醒工作人員注意。見(jiàn)圖8。
圖8 報(bào)警值設(shè)定
⑻ 因通訊時(shí)一個(gè)位與一個(gè)字通訊計(jì)量是一樣收費(fèi)的，在組態(tài)中為了減少PLC與工控機(jī)的通訊數(shù)據(jù)，所以盡量把開(kāi)關(guān)量I/O轉(zhuǎn)化成字來(lái)傳輸。見(jiàn)圖9。
圖9 通訊示意圖
⑼ 開(kāi)物組態(tài)使用MODBUS TCP協(xié)議，各PLC中需與工控機(jī)通訊的地址對(duì)應(yīng)見(jiàn)表2和表3，此表反應(yīng)臺(tái)達(dá)PLC各個(gè)數(shù)據(jù)寄存器相對(duì)應(yīng)地址。
1# PLC對(duì)應(yīng)地址如表2。
表2 1# PLC組態(tài)地址
表3 2# PLC組態(tài)地址
⑽ 整個(gè)系統(tǒng)硬件組成如圖10所示。
圖10 系統(tǒng)硬件組成圖
⑾ 兩臺(tái)28SV左側(cè)帶DVP-EN01-SL時(shí)PLC的通訊設(shè)置采用如圖11設(shè)置方式。
圖11 PLC通訊設(shè)置圖
4.總結(jié)
28SV利用左側(cè)加網(wǎng)絡(luò)模塊DVP-EN01-SL與開(kāi)物工控機(jī)組態(tài)能在大、中、小型污水處理中提供穩(wěn)定安全的控制，并集中進(jìn)行監(jiān)控；通過(guò)組態(tài)能做到多臺(tái)PLC分開(kāi)布置，從而減少布線成本，提高產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。
作者簡(jiǎn)介：
周智軍，出生于1977年9月，畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)機(jī)械設(shè)備制造及自動(dòng)化專業(yè)，現(xiàn)任中達(dá)電通股份有限公司杭州分公司高級(jí)應(yīng)用工程師，從事臺(tái)達(dá)各種自動(dòng)化產(chǎn)品的應(yīng)用，協(xié)助產(chǎn)品營(yíng)銷推廣，有著豐富的業(yè)界經(jīng)驗(yàn)。
北京市公安局海淀分局備案號(hào)：11010802023656號(hào)