PLC在污水深度处理中的应用

PLC在污水深度处理中的应用
韦建全
【摘要】介绍了PLC污水控制系统工艺流程、系统配置及软件设计,并对PLG自
动控制系统的主要功能进行了说明.上位机通过组态软件设计实现监控和管理,下位
机采用PLC实现实时数据采集和自动控制功能,在实际运行过程中取得了良好的控制效果.
【期刊名称】《甘肃科技》
【年(卷),期】2011(027)022
【总页数】3页(P82-84)
【关键词】污水深度处理;PLC;控制系统
【作者】韦建全
【作者单位】兰州石化公司污水处理厂,甘肃兰州730060
【正文语种】中文
【中图分类】X703
为了降低公司总能耗，实现污水的0排放目标，兰州石化公司建立高度自动化的
污水深度处理装置，实现处理过的污水循环使用，此项措施是降低能耗的有效途径。

为确保炼油污水深度处理工艺和设备能够长期安全可靠的运行，采用西门子 S7－300PLC可编程序控制器和检测仪表组成下位机，实现对现场设备的监控。

上位机采用intouch 10.1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。

该系统具有可靠性高、控制性能优越等优点，对指导工艺及设备的正常运行，
提高自动化控制发挥了重要的作用。

污水深度处理工艺流程如图1所示。

从出水检测池(污水2#池)排放的污水自流进入进水调节池，经提升泵抽取进入气
浮池，气浮池设有专利曝气机，通过曝气效果达到固－液或液－液分离目的。

经过分离后的污水自流进入曝气生物滤池，曝气生物滤池内使用新型陶粒填料，在其表面及开口内腔空间生长有微生物膜，此微生物膜吸收污水中的有机物，在曝气供氧的条件下，使有机物得到好氧降解，并进行硝化脱氮，将有机物分离出来。

曝气生物滤池出水自流进入絮凝沉淀池，沉淀单元采用斜板沉淀工艺，在加药混凝的作用下除去悬浮物及其他杂质。

经过预处理的污水经过泵抽取进入超滤系统，超滤是一种膜分离技术，采用全流过滤、频繁反洗的全自动PLC控制连续运行方式，进一
步除去水中的胶体、细菌以及大分子有机物。

超滤产水经过加压泵输送至反渗透系统，反渗透系统利用半透膜透水不透盐的特性去除水中溶解盐类、有机大分子及前阶段未去除的小颗粒。

经过此流程处理的污水，最终出水达到一级除盐水指标。

2.1 工艺控制要求
1)在进水调节池单元和气浮池单元，利用液位变送器、泵和PLC构成一个简单控
制回路，液位变送器将液位信号传送给PLC，PLC根据信号调节执行机构－泵，
通过控制泵的启停控制进水调节池单元的液位。

2)在絮凝沉淀池单元，PLC编程实现自动排泥，系统根据设定的排泥周期、排泥阀的开启、关闭时间实现全自动排泥。

3)清水池出现高报警时，停止进水调节池的一台提升泵运行，出现高高报警时，停止所有提升泵运行。

4)超滤单元是整个处理工艺的重要部分之一，总共有五套超滤设备，通过PLC编
程实现全自动连续运行，整套超滤系统根据运行程控步序表循环运行(运行时间可
根据操作要求进行设置)，同时与超滤产水池构成联锁，超滤产水池液位高报警时，
自动停止两套超滤设备的运行，液位高高报警时，自动停止全部超滤设备的运行;同时超滤单元还与清水池进行联锁，当清水池液位低报时，停止两套超滤设备，当清水池液位低低报时，停止全部超滤设备运行。

5)反渗透单元也是整个处理工艺的重要部分之一，总共有5套反渗透设备，通过PLC编程实现全自动连续运行，整套反渗透系统根据运行程控步序表循环运行(运行时间可根据操作要求进行设置)，同时与淡水缓冲池构成联锁，淡水缓冲池液位高报警时，自动停止两套反渗透设备的运行，液位高高报警时，自动停止全部超滤设备的运行。

6)反渗透入口电导率、氧化还原电位、PH值等在线仪表可监控反渗透单元，超过设定的报警值时，出现报警，操作人员即可进行强制清洗等操作，避免对反渗透膜造成影响。

2.2 控制系统的功能实现
2.2.1 下位机系统的功能实现
1)手动操作;
2)PLC远程手动操作;
3)全自动操作。

第一种方式在设备调试时使用，系统主要以后两种操作方式为主，其中进水调节池单元、气浮池单元、曝气生物滤池单元及絮凝沉淀池单元采取PLC远程手动操作方式，各类泵、风机、刮渣机、曝气机等设备的开、停，各种工况的切换在上位机上手动操作。

超滤单元及反渗透单元由PLC按照预先编制的程序自动运行，操作人员只需要在上位机上点击“启动”“停止”按钮来控制整套设备的启停。

每种工况的运行时间及各种测量参数均可调整，每台设备的运行情况都可以由上位机进行监控。

这样，既能对设备开关量进行控制，也能对现场的量进行监控，使整套装置的工艺、设备运行得到全面的控制。

2.2.2 上位机系统的功能实现
1)提供工艺过程流程图，模拟量显示图、趋势图及主要设备运行时间参数设置画面等，据此操作人员或工艺员对整个工艺和设备有一个详细的了解。

2)提供系统报警信号，以分析设备运行情况，进一步改进控制方案，提高系统的运行效率。

出现设备故障及超越仪表设定值时，显示闪烁报警，提醒操作人员采取相应措施，确保生产安全的同时，给出可能的故障原因。

3)可通过键盘(或鼠标)直接控制现场设备。

4)进入和退出系统的口令保护，以免操作人员进入系统更改系统参数。

3.1 PLC配置
PLC采用西门子S7－300系列，根据系统要求，PLC总体配置如下:
1)电源模块:6ES7 307－1EA00－0AA0;
2)中央处理器:6ES7 315－2AG10－0AB0;
3)以太网模块:6GK7 343－1EX11－0XE0;
4)Profibus接口模块:6ES7 153－1;
5)数字量输入模块:6ES7 321－1BL00－0AA0;
6)数字量输出模块:6ES7 322－1BL00－0AA0;
7)模拟量输入模块:6ES7 331－7KF02－0AB0;
8)模拟量输出模块:6ES7 322－1BL00－0AA0。

所有模块均为SIEMENS公司生产，I/O站间通讯为Profibus总线方式。

3.2 上位机配置
上位机采用DELL工业计算机:CPU Dual－core E5200，1GB内存，300GB硬盘，21英吋液晶彩显。

通过MOXA厂家的工业网络交换机，实现工控机与PLC之间
的数据通讯。

4.1 下位机程序设计
下位机PLC用户程序是在SIEMENS公司的SMATIC STEP7 V5.4软件平台上完
成硬件组态、地址和站址分配以及程序的设计开发。

STEP7主要有3种编程方法:
线性编程、分布式编程、模块化编程。

本系统采用模块化编程方法，根据所控制设备的实际情况，把整个流程分为若干个分流程，每个分流程对应一个功能块。

把程序分成若干程序块，各程序块包含设备和任务的程序指令，每个功能区被分成不同的块进行编程，整个程序通过组织块控制调用各功能。

4.2 上位机程序设计
上位机的监控软件采用 wanderware公司 intouch 10.1组态软件，根据要求，设计了以下几个主要界面:
1)弹出式主菜单:包括各池子总貌、实时趋势、历史趋势、报警记录、参数设定表
等功能选项。

用鼠标点击不同的选项按钮，就会弹出相应的画面，各画面之间可以自由切换。

2)总貌画面:用以实时显示整套装置工艺流程、工艺参数和现场设备运行状态。

3)趋势画面:实时趋势画面可显示参数的变化曲线，历史趋势画面可保留15天的参数变化曲线。

4)报警画面:在报警框显示报警信息、故障位置，并做历史记录。

用PLC设计的自动控制系统在兰州石化污水处理厂污水深度处理装置使用以来，
大大降低了操作人员的劳动强度，改善了操作人员的工作环境。

系统具有调试简单、操作方便、使用安全、运行可靠、污水处理效果好的特点，且软硬件均采用模块化结构，方便工程技术人员的安装、调试和维护，确保污水处理的高效运行。

【相关文献】
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