基于PLC的远程监控系统在污水处理中的应用.pdf

第2 2 卷第 2 期 2 0 1 5 年 4 月 仪器仪表用户 NS lT RUM E N 1 _A T l ON EI C V o1 ． 2 2 2 01 5 N o． 2 基于P L C 的远程监控系统在污水处理 中的应用 唐靖伟 ，王鹏 ，许德浩 1 ． 盘锦北方沥青股份有限公司，辽宁 盘锦 1 2 4 0 2 2 ；2 ． 天津中环 自动化技术控制设备有限公司，天津 3 0 0 3 8 4 摘要 随着现代化工业的发展，P L C 技术在工业生产中的应用越来越广泛。本文针对沥青厂中的污水处理问题 ， 设计了一种基于P L C 的远程监控系统 。系统可根据污水处理的工艺特点，对相关设备进行 自动控制，实现无人值 守。通过该系统在沥青厂的实际应用，排水检测结果达到国家污水综合排放标准二类二级标准。同时系统运行稳 定 、故障率低 、自动化程度高 ，为企业节省了大量运行成本 ，取得了良好的运行效果。 关键词P L C ；污水处理； 自动控制 中图分类号T H 文献标识码A 文章编号1 6 7 1 - 1 0 4 1 2 0 1 5 0 2 - 0 0 0 3 0 - 0 3 Th e App l i c a t i o n o f PLC Re m o t e M o n i t o r i n g S ys t e m i n W a s t e wa t e r Tr e a t m e n t T a n gJ i n g we i ， Wa n gPe n g 2 ，Xu De h a o 1 ． P a n J i n No r t h e r n As p h Mt C o ． ， L TD， L i a o n i n g P a n J i n ， 1 2 4 0 2 2 ， C h i n a ； 2 ．Ti a n J i n Z h o n g Hu a n Au t o ma t i o n T e c h n i c a l Co n t r o l Eq u i p me n t C o ． ， L T D， T i a n J i n ， C h i n a Abs t r a c t Wi t h t h e d e v e l o p me n t o f mo d e r n i n d u s t r y ， P LC t e c h n i q u e i s a p p l i e d mo r e a n d mo r e e x t e n s i v e l y i n i n d u s t r i a l p r o d u c t i o n ． Ai mi n g a t t h e p r o b l e m o f s e w a g e t r e a t me n t i n t h e a s p h alt p l a n t ， t h i s a r t i c l e d e s i g n s a k i n d o f a u t o ma t i c c o n t r o l s y s t e m o f mu l t i l i n k b a s e d o n P L C． T h i s s y s t e m c a n a c h i e v e a u t o ma t i c c o n t r o l a n d u n a t t e n d e d o p e r a t i o n o n r e l a t e d e q u i p me n t a c c o r d i n g t o t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e w a s t e wa t e r t r e a t me n t ． T h r o u g h the a c t u a l u s e i n t h e a s p h alt p l a n t o f t h i s s y s t e m， t h e d r a i n a g e t e s t r e s u l t s r e a c h c l a s s t wo l e v e l t wo g r a d e o f t h e n a t i o n al i n t e g r a t e d wa s t e wa t e r d i s c h a r g e s t a n d a r d ． Me a n t i me ， t h e s y s t e m r u n s s t e a d i l y ， i t als o h a s l o w f a u l t r a t e an d h i g h d e g r e e o f a u t o ma t i o n ， i t s a v e s a l o t o f o p e r a t i n g c o s t s f o r t h e e n t e r p r i s e s ， a c h i e v e d g o o d r e s u l t s ． K e y wo r d s p r o gra mm a b l e l o g i c c o n t r o l l e r P L C ； s e w a g e d i s p o s a l ； a u t o m a t i o n 0 引言 水是人类生活和国民经济发展的不可或缺的重要部 分。随着现代化社会的发展 ，水污染成为阻碍社会发展的 重要问题。其 中，工业水污染问题尤为严重。工业废水 具有污染物种类多 、成分复杂 、化学需氧量 C O D浓度 高 、可生化性差、毒害性大等特点。如果不对其进行有效 的综合治理 ，必将造成严重的环境污染和生态破坏，危害 人类健康 ，阻碍经济的可持续发展。早期 的工业污水处理 进 出水切换复杂，控制设备多，非常不便于运行与管理 ， 限制了其发展。随着科学技术的不断发展，计算机和 自动 控制技术的加入 ，污水处理问题迎刃而解。本文设计了一 种基于P L C的远程监控系统 ，对污水处理过程进行 自动控 制和远程监控，大大提高了污水处理系统的工作效率和稳 定性。 1污水处理工艺流程及系统构成 目前，污水处理的主导工艺有A B 法与S B R法⋯。本文 中的污水处理选用S B R 法 ，是序批式活性污泥法的简称， 是一种连续进水 、间歇曝气、间歇排水的工艺。它的原理 是通过微生物的活动来净化污水。 S B R 污水处理 系统组成及工艺流程如 图l 所示 。 污水通过主管道进人格栅间，通过粗格栅将体积较大 的固体物过滤 ，再通过细格栅将体积较小的固体物进一步 过滤。适时开启栅渣压榨输送一体机将过滤出的固体堆积 物进行压榨并外运。经过预处理后 ，通过大型潜水泵将污 水输送至调节池，等待下一步处理。污水进入调节池后 ， 通过提升泵 ，将污水输送至沉砂池进行砂水分离 ，污水进 入S B R 池 。适时将砂水分离器分离出的干砂外运，清液回 流至调节池 。S B R 反应池为整个工艺的核心 ，处理周期由 进水、反应 曝气 、搅拌、闲置和滗水5 个过程组成 ，反 收稿 日期2 0 1 5 一 叭一 2 8 作者简介唐靖伟 1 9 7 2 一，男，本科，高级工程师，从事石油化工自动化控制， 供热工程技术管理工作。 3 2 仪器仪表用户I N S T R U ME N T A T I O N 第2 2 卷 控制二氧化氯消毒机 、排泥泵等电气设备。连接余氯监测 仪作为模拟量输入信号，实时监测消毒后清水中的余氯指 标 ，以满足排放标准。连接污泥界面仪作为模拟量输入信 号，实时监测污泥池 中污泥界面高度 ，达到设定高度时 ， 自动启动排泥泵 ，将污泥外排 ，低于设定高度时，停止排 泥泵 。 3监控中心的设计 监控中心设上位机两台作为操作员站 其 中一台兼工 程师站 ，打印机一台用于打印历史趋势、运行报表等。 软件采用西门子Wi n c c 上位机软件 ，与下位机通讯简单，组 态方便。主监控系统界面如图3 所示。 主监控系统界面将工艺流程 、仪表数据显示、流量累 计 、自动运行参数设定 、设备运行状态反馈及各设备控制 功能集中显示，非常便于操作员对现场运行状态的观察和 控制。各设备均设手动、自动两种运行模式，可根据实际 运行情况投入 自动运行。对反应池中的曝气、搅拌、闲置 等过程可进行 自动运行时间及运行次数的设定 ，并可往复 循环运行。另外 ，监控系统集历史趋势查询、操作记录查 询、报警记录查询、运行报表查询等功能与一体，并可通 过中控室设立的打印机实时打印。 该系统主要特点为 1 各潜水泵 、提升泵可根据液位自动启停；各泵可根 据运行时间优先启动运行时间相对较少的泵，避免长期运 行某泵导致磨损过大。 2 曝气 时间 、曝气 间隔时间 、搅拌时间 、搅拌间隔时 间 、循环运行次数等参数均可根据实际运行情况在监控画 面实时调整 ，方便用户对于污水处理过程的控制 ，可实现 无人值守，节省了大量人力及运行成本。 4通讯网络的设计 通讯网络是上位机监控系统和下位机P L C 控制系统的 连通介质，其稳定性和实效性直接决定了整个系统的运行 状况好控制功能【4 1 。本文设计的通讯网络以E t h e me t ／ I P 协议 为基础。利用光纤将分布式P L C 和上位机连接 ，在中控室 设立以太网交换机，组成以太网络 ，确保通讯的稳定和实 效性 。同时，由于采用光纤以太网通讯 ，将各P L C 分布在 相应的工艺区域，使得仪表、电气等设备的连接电缆长度 大大减少 ，节省了大量施工成本[ 5 - 6 ] 。 通讯网络除以太网外 ，还对外开放Mo d b u s 通讯接口， 可通过R S 4 8 5 通讯协议方便扩展连接第三方设备 ，系统的扩 展性 、可兼容性大大提高。 系统预留G P R S 无线通讯模块，方便将运行数据实时无 线上传到环保部门的监控中心。 5结论 本系统自投入运行以来 ，日处理污水能力可达5 0 0 0 t 。 经检测 p H值 、悬浮物浓度 S S、5日生化需氧量 B O D 5、化学需氧量 C O D、氨氮 、总余氯等检测 指标均符合国家排放标准，污水处理达到理想效果 。由于 采用基于P L C 的远程监控系统 ，整个污水处理系统运行平 稳，故障率极低 ，自动化程度高，操作灵活简便 ，基本实 现了无人职守运行 ，为企业节省了大量运行成本。 参考文献 ⋯ 1 王曙光． s 7 3 0 0 ／ 4 0 0 P L C 入门与开发实例 Ⅱ 1 _2 0 0 9 ， 2 1 1 5 1 8 ． 【 2 ] 李建平， 石奋苏．基于P r o fi b u s D P 总线的污水处理系统U 】 ． 微计 算初信息， 2 0 0 9 2 5 5 2 - 5 4 ． 【 3 1 李亿， 张莉娜． 污水处理工程中的自动控制系统Ⅱ 】 l 漳州师范学院 学报． 2 0 0 6 ， 1 5 4 5 8 ． 【 4 1 苏云， 潘丰， 肖应旺． 基于组态王与P L C 的远程控制系统U ． 工业 仪表与自动化装置， 2 0 0 4 ， 2 ． [ 5 】 邵裕森，戴先中． 过程控制工程【 M】 ． 北京 机械工业出版社， 2 0 0 0 ． 【 6 l6 雷 霖 ． P L C通 信技 术及其 应用研 究 ⋯ ． 自动 化与 仪器仪 表． 1 9 9 9 ， 5 2 5 2 7 ． 上接 第2 9 页 录，确保计量数据的准确度和可靠性。在实际维护修理过 程中，各种故障的现象 比较复杂 ，沉着冷静，灵活运用， 才能在第一时间排除零点漂移 、间隔漂移 、皮带跑偏、没 有流量等各种易发故障。此外 ，管理人员应科学管理，强 化责任 ，发挥设备最大效率。 参考文献 ⋯邢真 武 ． 浅 谈I C S 电子皮带 秤 的应用 与维修 [ J 】 ． 矿 山机 械， 2 0 0 7 0 9 9 5 - 9 6 ． [ 2 1 李松严，曹国法． 基于D c s ／ ME s ／ E R P 三层架构的铝冶炼企业管 控一体化数据采集策略Ⅱ 】 ． 工业控制计算机， 2 0 0 9 ． 【 3 ] 徐州三原电力测控技术有限公司． 电子皮带秤3 0 1 型称重仪表使 用说明书[ z 】 ．徐州． 【 4 ] 李冬 ． 传 感器在 电子 皮带秤 中的 应用 ⋯ ． 机 械制造 与研 究， 2 0 0 9 ， 3 8 0 1 4 3 - 4 4 ，6 8 ． [ 5 】 柯小毛． I C S 电子皮带秤计量精度影响因素分析卟 中国西部科 技， 2 0 1 3 ， 1 2 0 5 4 1 - 4 2 ． [ 6 J 张治国， 刘响． 电子皮带秤的故障检查及处理 U 】 l计量与测试技 术， 2 0 0 2 0 4 3 0 3 1 ．