PLC控制系統(tǒng)在電廠廢水處理中的應(yīng)用

1  引言

        公司工程技術(shù)人員針對電廠生產(chǎn)廢水處理的特點和工程實例，經(jīng)過數(shù)百次的反復(fù)試驗研究，成功研制一種新型、高效、低運行成本的處理工藝，并將該工藝應(yīng)用于佛山市光明發(fā)電廠有限公司的污水處理中。經(jīng)過一年多的調(diào)試運轉(zhuǎn)，經(jīng)檢測，該工藝的各項指標(biāo)均達到了國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)GB 8978-1996中的一級排放標(biāo)準(zhǔn)。

        由于污水處理的環(huán)境惡劣且一些工藝參數(shù)要求嚴(yán)格，在人工操作時，會因操作人員的錯誤判斷而影響處理效果，甚至造成不可挽回的損失。因此在該工程中，我們設(shè)計了PLC自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了污水處理過程的自動控制，工藝過程的操作和工藝參數(shù)顯示均通過觸摸屏實現(xiàn)，工作人員通過觸摸屏設(shè)置好必要的參數(shù)后，只需監(jiān)控處理過程，進行一些必要的干預(yù)。

2  污水處理工藝流程簡介

        電廠含油廢水是由離心分離機脫水及維修設(shè)備時產(chǎn)生，廢水的酸堿度變化大，水質(zhì)的含油量變化大，乳化程度高，一般的處理系統(tǒng)受各種因素影響比較大(水量、含油量、酸堿度)，造成各項排放指標(biāo)超標(biāo)(電廠廢水排放標(biāo)準(zhǔn)COD≤100ppm. SS≤70ppm,含油率≤5ppm)。以下介紹一種新型的處理工藝，其流程如圖1所示。

        廢水的處理過程:前級采用旋流分離器對含油廢水進行預(yù)處理，它利用兩種不相溶液體的比重差，在壓差的條件下，產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)，使得密度高的水拋出，密度小的油溢出，實現(xiàn)油水的高效分離，它相對于自然重力沉降平流隔油高效得多，離心分離后能有效地除去大部分的浮重油，降低次級負荷(降低加藥量)，次級采用豎流沉淀池進行破乳、絮凝沉淀，在豎流沉淀加藥池的混凝方式是加藥方向與被處理的廢水相對流，保證充分、快速混凝。為配合發(fā)揮藥物的最佳功效，采用特殊的控制方式響應(yīng)系統(tǒng)各種因素的變化，通過絮凝沉淀完成對石油及SS的有效處理，后級采用氧化-過濾器對COD進行有效降解。系統(tǒng)的COD主要由維修分廠的廢水產(chǎn)生，成分主要為芳烴族類，氧化—過濾器通過撞擊流的方式，利用氣水高速相撞，改變芳烴族類的理化特性，從而降解系統(tǒng)的COD。廢水經(jīng)過以上工藝處理后環(huán)保考核的主要三項指標(biāo)COD、SS、含油率達到了國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)(COD≤100ppm. SS≤70ppm,含油率≤5ppm)。

3  PLC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

        3.1 硬件結(jié)構(gòu)

        自控系統(tǒng)分為兩級:上位監(jiān)視級和下位控制級，如圖2所示。監(jiān)視級由一臺日本Hakko公司的V606i型觸摸屏和一臺打印機組成，實現(xiàn)現(xiàn)場工作狀態(tài)的同步監(jiān)視，并可隨時打印現(xiàn)場的運行數(shù)據(jù)。控制級由一臺S7-200 CPU224 型可編程邏輯控制器(PLC)及一個模擬量采集模塊EM 235、一個I/O擴展模塊EM 223和觸摸屏組成。其中，PLC用于流量采集、1＃、3＃計量泵的輸出信號處理和反洗水泵、攪拌泵、空壓機、抽水泵的控制;EM 235用于PH計的信號輸入和2＃計量泵的輸出信號處理;EM223用于水位信號采集和漩流分離器、撞擊流裝置的控制;觸摸屏除了提供監(jiān)視功能，也具有控制功能，可通過它設(shè)定參數(shù)及實現(xiàn)對每個系統(tǒng)設(shè)備的單獨控制。觸摸屏和PLC之間通過RS-442/485轉(zhuǎn)換線通信。

        3.2 軟件構(gòu)成

        S7-200型PLC的組態(tài)編程采用STEP 7軟件，該軟件基于WIN32或以上版本，具有在PC上對S7-200控制系統(tǒng)進行常規(guī)配置、程序編輯、編譯及反編譯、監(jiān)控和在線命令等功能。V606i型觸摸屏的編程采用V-SFT軟件設(shè)計，這是HAKKO公司V6系列觸摸屏用戶畫面的專用軟件。它運行于Windows 95/98/NT操作系統(tǒng)，僅需指定PLC的型號，當(dāng)向V6下載畫面數(shù)據(jù)時，對應(yīng)的PLC通訊程序就會自動下載到V6中，因此兩者之間的兼容不存在任何問題。

4  PLC控制系統(tǒng)的功能

        為提高處理效率，減輕工人的勞動強度，保證設(shè)備正常運行，PLC控制系統(tǒng)具有生產(chǎn)過程自動控制、在線監(jiān)視、故障顯示報警、生成報表等基本功能。

        4.1 生產(chǎn)過程自動控制

        本控制系統(tǒng)的檢測儀表為多種類、在線連續(xù)檢測，其中包括液位、流量、pH值的測量和控制。pH計測量的4～20mA信號和流量計的脈沖信號輸入PLC，經(jīng)程序運算處理后傳輸至觸摸屏監(jiān)視和打印，并通過程序里的公式運算，分別輸出高速脈沖和4～20mA信號至兩個計量泵，進行污水的絮凝劑PAC(聚合氯化鋁)和PAM(聚丙稀酰胺)的自動調(diào)節(jié)。檢測儀表的控制信號(液位上下限)送至PLC參與系統(tǒng)的邏輯控制。主要控制回路介紹如下: