基于GE_PLC的V型滤池自动化控制系统的设计与应用.pdf

基于G E _ P L C的v型滤池 自动化控制系统的设计与应用钱宏 基 于G E P L C的V型滤池 自动化控制 系统的设计与应用 钱宏 中冶华天南京 自动化工程有限公司 南京，2 1 0 0 1 9 摘要在污水处理工艺中，滤池过滤能力的再生，是滤池稳定高效运行的关键。较好的反冲洗 自动化控制技术，能够使滤池经常处于最优条件下工作，增大滤层 的截污能力，延长工作周期 。本文 针对某污水处理厂的V型滤池阐述其反冲洗 自动控制技术方案与程序设计。 关键词 V型滤池；液位控制；滤层； 自动控制技术 Ab s t r a c t I n s e wa g e t r e a t me n t p r o c e s s ， t h e a b i l i t y o f r e g e n e r a t i o n i s t h e k e y t o s t a b l e a n d e ffi c i e n t o p e r a t i o n f o r Fi l tra t i o n p r o c e s s ．Go o d a ut o ma t i c c o nt r ol t e c hn i q u e of b a c k wa s h c a n ma k e t he fil t e r o f t e n wo r k u n- d e r t h e o p t i ma l c o n d i t i o n s ， i n c r e a s i n g t h e c a r r y i n g c a p a c i ty o f t h e fi l t e r l a y e r a n d l e n g t h e n i n g t h e wo r k i n g c y c l e ．Thi s p a p e r ,t a k e t he V- t yp e fil t e r o f a s e wa g e t r e a t me nt p l a n t f o r e xa mpl e ，e x po u n ds t he s c he m e a nd th e p r o g r a m d e s i g n i n a u t o ma t i c c o n t r o l t e c h n i q u e o f b a c k wa s h ． Ke y wo r d s V- typ e fil t e r ； Le v e l c o n t r o l ； T h e fi l t e r l a y e r ； Au t o ma t i c c o n t r o l t e c hno l o g y 中图分类号 T P 2 7 文献标识码 A 文章编号1 0 0 1 - 9 2 2 7 2 0 1 4 0 5 - 0 1 3 4 - 0 3 0 引 言 滤池是污水厂净水工艺中的重要环节 ，而滤池 过滤 能力的再生 ，是滤池稳定高效运行的关键。若 采用较好的反冲洗 自动化控制技术 ，使滤池经常处 于最优条件下工作 ，不仅可 以节水 、节能，还能提 高水质 ，增大滤层 的截污能力，延长工作周期 ，提 高产 水量“ 。 1 。某污 水处 理厂本 次投入 V型 滤池 1 O 组，其反冲洗采用气、水反冲洗兼表面扫洗技术 。 1 系统组成 1 ． 1 控 制设 备 表 1 V型滤池控 制设备配置一览表 收稿 日期 2 0 1 4 0 3 2 7 作 者简介 钱 宏 1 9 8 3 一 ，男 ，研 士研 究生 ，助理 工程 师，主要从事流程工业综合自动化技术的研究工作。 1 3 4 系统阀组 由滤池进水阀 气动方闸门 、反冲洗 排污 阀 气动圆 闸门 、滤池 出水阀 气动调节蝶 阀 、反 冲洗进水 阀 气动 蝶 阀 、反冲 洗进气 阀 气动蝶阀和排气阀 电磁 阀构成，辅助公共设 施 由鼓风机、空压机、进水泵、反冲洗泵和排污泵 组成。具体配置如表 1 所示。 1 ． 2 自动化 控 制 系统 系统 由G E公 司P A C系列 P L C及模块组 成 ，上 位机监控画面 由西 门子公司 Wi n C C 6 ． 2开发 ，以G e ． n i u s 通讯模块构建现场总线通讯网络，以光纤及转 换器为媒介构建 以太 网通信 网络实现与上位机 的数 据通讯功能 。网络架构如图 1 所示 。 图 1 控制系统通讯监控流程图 主控制器有 一期 工程 MC S 1 I C 6 9 5 C P U 3 1 0 和 二 期扩 建 工程 MC S 2 I C 6 9 5 C P E 3 0 5 组 成 ，独 立完 成 一 、二 期 的生 产 运 营 。 鼓 风 机 房 设 有 西 门 子 S 7 2 0 0 P L C S 7 2 2 6 C N两台，一台以以太网，另一 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 自动化与仪器仪表} 2 0 1 4 年5 期 总第1 7 5 期 台以D P 总线方式与 MC S 2 进行通讯，完成数据采集 和 设备运行控制。过程控制计算机完成全厂控制器 的编程和画面管理，具备工程师站功能 。服务器和 操作员站构成全厂运营数据的采集 、处理、显示和 报 表 自动生成打 印功 能，并实现数据归档和保存 。 系统配置如表2 。 表2自动化控制系统配置 2 程序设计 本项 目的滤池分为 l 0 格，并联运行。滤池控制 分为正常运行控制与反冲洗运行控制两个部分 。 1 正常运行控制 主要是进行恒水位过滤 将相应 的出水气动调节 阀门关闭，开启相应的气动 闸板阀 手动闸板 阀处于开启位置 ，除了某格不运 行 以外 ，其他 情况下 ，该手动 闸板均处于 开启位 置，包括反冲洗时，作为表面扫洗进水 。随着来水 进入滤池 ，水位不断提高 ，当提高到某一设定值时 [ 该 值可 调] ，启动 自动 控制 程序 ，控 制 出水 调节 阀，使得滤池水位在设定值进行恒水位过滤 。随着 过滤过程 的进行，滤层 的水头损失增大，水位继续 上升 ，导致 自动控制处于失控制状态 也即调节阀 开度达 1 0 0 ％，水位仍持续上升 ，但达到反冲洗液 位『 该值 可调1 ，发 出反冲洗信 号，从而进入反冲洗 过 程 。 2 反 冲洗过 程控 制 滤 池 的反冲洗 根据 液 位 、人工与时间[ 该时间间隔值可调整】 3 个参数进行 确定 ，以先到者为决定因素，启动反冲洗程序 若 有几个滤池同时出现反冲洗请求， 按照先后次序进 行反冲洗，后提交请求的处于等待状态 该处可能 出现异常情况，见异常处理 1 。当滤池 的液位达到 反冲 洗设定值[ 该值可调】 ，或滤池的运行时间超过 设定值[ 该值 可调] 时 ，关 闭相应的滤池正常进 水气 动闸板 阀，开启相应的滤池反冲洗排水阀门，关闭 正常 出水气动调节阀门，然后执行气水反冲洗滤池 。 当滤池反冲洗时，公用P L C 的控制过程是① 关 闭待滤水进水 阀，当滤池水位下降到洗砂排水槽 顶时，关 闭滤后 出水调节控制阀，打开反冲洗排水 阀；②打开鼓风机管道上的放空阀，启动鼓风机， 3 O 秒钟 可调后 ，打开滤池反冲洗进气阀，关放 空阀，对滤池进行 1 分钟 可调气预冲；③打开 反冲洗进 水阀，启动反冲洗水泵 ，进行 7 分钟 可 调的气水同时反冲洗；④关闭反冲洗进气阀，同 时 打开放 空 阀到位 ，5秒钟 可 调 后 ，停鼓 风 机 ，打开 空气 隔膜 阀排气，进行 5 分钟 可调清 水反冲洗 漂洗后 ，停反冲洗水 泵 。5 秒钟 可调 后 ，关 闭反冲洗进水 阀，然后关 闭反冲洗排水 阀， 打开待滤 水进水阀，滤池恢复过滤 。继续进行恒水 位 自动控制 ，直到该滤池达到反冲洗条件，再次进 入反冲洗过程。 异常处理 1 若等待时 间过长 ，滤池仍在进行 正常运行状态 ，此时出水 电动调节阀门已经完全开 启，由于滤层的阻力较大，水位可能持续增高，当 液位到达某一设定值 时，关闭滤池正常进水气动 闸 板 阀，同时进行声光报警。 另外 ，P L C还能控制滤池 的开启个数，它根据 滤池进水流量确 定滤池 的开 启个数 ，按 先停先开 ， 先开先停的原则确定某格滤池的开 、停。程序流程 图2 所示 。 I 。 。 ／， 、 ． ． ， 、 、 ． 。 、 l _ I 一 ’ ‘ 芝 _ ’ - 叫 翟 学 l i j ／ - Y J ， 、 - ‘、 ． - _ 一 I 、 ， t ， 。 图2 主程序流程图 3 应用效果 共有 1 0 组 V型滤池 ，当系统正常 自动运行时 ， 每组 V型滤池根据其液位设定值与采集的实 际液位 值的 比较结果进行 P I D运算 ，输出运算结果 ，经手 操器给定 阀门定位器的增量 ，从而控制调节 阀的开 度，保证滤池恒水位过滤过程。随着过滤过程的进 下转第1 3 9页 1 35 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m