基于PLC的污水处理厂自动控制系统.pdf

第 3 2卷第 3期 2 0 1 2年 9月 黑 龙 江 冶 金 He i l o n g j i a n g Me t a l l u r g y Vo1 ． 3 2 No． 3 S e p t e mb e r 2 0 1 2 基于 P L C的污水处理厂 自动控制 系统 李星野 黑龙江省冶金研究所 。 哈尔滨1 5 0 0 4 0 摘要由于一个城市的工业门类较多， 废水排量大 ， 因此城市污水处理是一个非常复杂而庞大的工程。若不 经处理直接排放则不仅影响人民的健康， 还危害农业和工业的生产 ， 严重污染 自然水体， 因此必须对污水进行 综合治理， 以使其达到国家排放标准。 关键词 污水处理； P L C ； 控制系统 Au t o ma t i c Co n t r o l S y s t e m Ba s e d o n PLC f o r S e wa g e Tr e a t me n t P l a n t L i Xi n gy e Me t a l l u r g i c a l I n s t i t u t e o f H e i l o n g j i a n g ，H a r b i n 1 5 0 0 4 0 C h i n a Abs t r a c t As a c i t y mo r e c a t e g o rie s o f i n d u s t rial wa s t e wa t e r d i s c h a r g e， t he r e f o r e mu n i c i p al s e wa g e t r e a t me n t i s a v e r y c o mp l e x a n d l a r g e p r o j e c t s ．I f n o t t r e a t e d d i r e c t l y e mi s s i o n s n o t o n l y a f f e c t t h e h e a l t h o f p e o p l e a n d e n d a ng e r a g r i c u l t u r a l a n d i nd u s t r i al p r o du c t i o n，b u t als o s e r i o u s p o l l u t i o n o f n a t u r al wa t e r ，i t i s ne c e s s a ry t o c a r r y o u t c o mp r e h e n s i v e t r e a t me n t o f s e wa g e，a n d t o ma k e i t r e a c h t he s t a t e e mi s s i o n s t a nd a r d s ． Ke y W o r d s S e wa g e t r e a t me n t ；PL C；Co n t r o l S y s t e m 目前 ， 全球一半 以上 的河 流水量减少 或被严 重污染 。8 0个 国家， 占全球 4 0 ％ 的人 口严重缺 水。如这一趋势得不到遏制， 3 0年内全球 5 5 ％以 上的人 口面临水荒。可见污水处理势在必行 ， 通 过污水处理能缓解水资源 的污染且创造出可利用 的淡水资源又 降低 污水对环 境 的污染 改善 了环 境。 1 硬件设计 采用 中和池实现污水中和处理是 国内目前使 用较多的污水处理装置。设计 的污水处理 中和池 的主要工作原理是采用可编程序控制器 自动控制 整个污水处理过程 ， 而在其 中也可 以通过手动调 节。通过 自动或者手动开关控制整个 系统的工作 起始或者停车 自动控制是在条件满 足如液 面到 达上限时， 而手动开关可 以在任意时刻启动 以控 制整个系统的运行 。通过一个检测机构可 以得 知这个系统所需 的重要数据 如污水池 中污水 的 P H值 ， 所配 中和用 的碱液浓度等等 通过这些数 据和软件实现整个系统 的正常运行。而这些重要 的数据则需要一个传感机构测 出并将数据传送给 检测机构。通过可编程序控制器即 P L C的控制就 可以使相关的数据达到吻合 ， 使整个控制机构能 够正常有效 的运行 。而整个 系统的稳定性 、 有效 性 、 可实现性全要靠 P L C的各个功能来实现。整 个污水处理机构的简易工作原理图如图 1 。 手 动 ， 自 动 开 l - 可 编 程 I 传 感 部 件 卜 一 序 控 l 检 测 部 件 一 制 器 收稿 日期 2 0 1 2 0 1 0 9 作者简介 李星野， 毕业于沈阳航空航天大学， 计算机专业， 高级工程师。 5 0 图1 污水处理机构工作原理图 下转第 5 2页 黑龙江冶金 第 3 2卷 散料的7 胶带机 ， 箱体下部采用三个漏斗收集粉 尘 ， 然后用螺旋输送机直接将粉尘输送到 7 胶带 机， 再到配料圆盘参与配料 ， 不需要另外增加循环 系统及设备。 根据 除尘装置系统及设备设计选用手册 以下简称手册 对除尘能力进行计算。由于受场 地限制 ， 先行确定了重力 降尘室的外型尺寸 ， 现利 用 已知参数校核除尘能力 原始参数 的选 择 和确 定。进 口流 量 8 0 0 0 m ／ mi n ， 原管道最大截 面积 4 6 ． 7 2 m ， 流速 2 ． 8 5 m／s 。 新设计 的降尘 室外形尺寸 h一降尘室 的高 5 ． 0 3 m； L一 降尘室的长 1 4 ． 4 m； b 一 一降尘室的宽 4 ． 2m。 算 出重力 降尘室截面积 7 2 ． 4 3 I I f ， 进 口流量 8 O 0 0 m ／ mi n ， 计算 出流速 1 ． 8 4 m ／ s 。 V 。V 0 h ／L 1 ．8 4m／s 5．03 m 1 4．4m 0． 6 4m／s 式 中 V 。 一烧结尘粒 的沉降速度 ， m ／ s ； V 。一气 体在沉降室内水平方向的运动速度 ， m ／ s 。 上接第 5 O页 2 ． 软件设计 可编程序控制器 的工作原理与计算机的工作 原理是基本一致 的。它通过执行用户程序来实现 控制任务 。但是， 在时间上 ， 可编程序控制器执行 的任务是串行的 ， 与继 电器逻辑控制系统 中的控 制任务的执行有所不同。 可编程序控制器的整个工作过程是与循环扫 描的方式进行的。循环扫描方式是指在程序执行 过程的周期 中， 程序对各个过程输入信号进行采 样 ， 对采样的信号进行运算 和处理 ， 并把运算结果 输 出到生产过程的执行机构去。在这个执行周期 中， 一些输入变量可能没有变化 ， 相应地有些输出 变量有变化 ， 有些输 出变量没有变化 。在可编程 序控制器中， 采用循环扫描的方式 ， 不断地对输入 和输出变量进行采样 和输 出， 使得 变量满足程序 条件时及 时有相应 的输 出使执 行机构 动作。这 里， 与计算机执行过程的区别是， 在计算机的工作 过程中， 如果 变量 的条 件没有 满足时 ， 程序将 等 待 ， 直到该条件满足。而在可编程序控制器 中， 程 序执行时 ， 如果这一个扫描周期变量的条件未满 5 2 查手册 图 63 ， 该 沉 降室 可捕集 粒径 大于 7 0 tx m， 密度为 5 g ／ c m 以上的烧结尘粒 。 沉降室设计方案确定之后 ， 对其箱体、 漏斗尺 寸 、 支架及基础 、 螺旋 输送机及 基础 都进行 了设 计。为防止箱体 内负压过大 ， 导致箱体变形 ， 在箱 体内外都 设 置 了槽钢 支 撑框 架 ； 漏 斗下 料角 度 5 2 。 ， 大于烧结粉尘 自然堆角 2 8 。 ， 可以保证下料畅 通 ； 卸料螺旋输送机利用 了电除尘改造后剩余 的 一 台螺旋输送机及传动装置 ， 没有额外增加设备。 3 重力降尘室使 用情况及效益分析 此重力 降尘 室在 2 0 0 7年 l 0月份 投入使用 ， 2 0 0 8年一年 内减排回收粉尘颗粒 2 0 0余 吨， 重新 加入烧结配料 ， 创造效益约 1 2万元 ； 减 少叶轮维 修 4次 ， 每次费用 5 ． 1 万元 ， 计 2 O ． 4万元 ； 节约转 子 1 个 ， 计节约 2 1 ． 8万元 ； 每年直接节约费用总计 5 4 ． 2万元 。间接经济效益 每年更换 4次叶轮 ， 每 次更换时间为 1 2 h ， 合计 4 8 h ， 按照每 2 4 h生产2 8 0 0 t 烧结矿计算 ， 可以增加 5 6 0 0 t 烧结矿产量 。 足 ， 程序将继续执行下去 ， 到下面的某一个 扫描周 期 ， 变量的条件满足时， 满足条件的运行结果就被 执行 。采用循环扫描的方式 ， 由于扫描周期的时间 很短 ， 只要变量满足条件的时间大于扫描周期， 该 变量满足条件就能被可编程控制器的程序执行。 可编程序控制器 的输入输 出处理也 因可编程 序控制器采用循环扫描 的工作方式而与计算机的 处理方式有所 区别。即只有在程序扫描到该变量 时， 才进行采样 ， 而该变量可能在扫描前 的某一时 刻已经发生了变化。为了即时得到变量的变化信 息 ， 缩短扫描周期是可 以采取 的一个措施 ， 也可 以 只有只能输入输 出模块 ， 它有独立 的微处 理器和 存储器， 语言中央处理单元分别进行处理。 3 结语 所谓污水处理 系统就是利用 酸碱 中和原理 ， 将污水 酸性 自动进行中和处理 以达到标准合格 污水 的过程。在这个过程 中， 利用可编程序控制 器为中心控制， 而利用风机、 水泵等设备使整个系 统 自动运行。利用智能管理软件实现远程 自动控 制 ， 这样就使其不仅具有较高 的科技含量而且具 有较强的实用性。