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案例頻道 活動鏈接：2013年控制網(wǎng)技術(shù)專題---引領(lǐng)水工業(yè)智能化新時代
摘要：城市污水處理的過程很重要，是為了使污水達到再次使用的水質(zhì)要求，并對其進行凈化的過程。本文詳細介紹了城市污水處理的主要系統(tǒng)集成及運行，并重點介紹了兩套28SV網(wǎng)絡(luò)組態(tài)的詳細應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)組態(tài) 污水處理 變頻器 28SV可編程控制器
1.概述
城市污水處理是指為改變污水性質(zhì)，使其對環(huán)境水域不產(chǎn)生危害而采取的措施。通常城市污水處理以一級處理為預處理，二級處理為主體，三級處理很少使用。
一級處理工藝主要是在初級沉淀池，目的是將污水中懸浮物盡可能地沉降去除，一般初次沉淀池可去除50%左右的懸浮物；二級處理主要是由曝氣池和二次沉淀池構(gòu)成，利用曝氣風機及專用曝氣裝置向曝氣池內(nèi)供氧,主要目的是通過微生物的新陳代謝將污水中的大部分污染物變成CO2和H2O。
污水處理中預處理工藝包括粗格柵處理、細格柵處理、泵房抽升和沉砂處理。格柵處理的目的是截流大塊物質(zhì)以保護后續(xù)水泵管線、設(shè)備的正常運行；泵房抽升的目的是提高水頭，以保證污水可以靠重力流過后續(xù)建在地面上的各個處理構(gòu)筑物；沉砂處理的目的是去除污水中裹攜的砂、石與大塊顆粒物，以減少它們在后續(xù)構(gòu)筑物中的沉降，防止造成設(shè)施淤砂、磨損堵塞，影響管線設(shè)備的正常運行。
2.系統(tǒng)組成及運行方式
⑴ 格柵井及進水泵房包括3臺提升泵（2用1備），采用超聲波液位計控制（最高-7.3m，最低-9.2m），控制為高啟低停；格柵機及螺旋壓榨機根據(jù)格柵前后的水位差自動運行，超過0.2m時開啟。
⑵ 旋流沉砂池部位細格柵機也是根據(jù)水位差自動運行，但格柵前后水位差超0.1m時運行就開始。
⑶ 調(diào)節(jié)池包括3臺提升泵（2用1備），采用超聲波液位計控制（最高-0.2m，最低-3.7），控制為高啟低停。
⑷ MSBR池中:
a.污泥泵2臺控制采用高停，通過儲泥池中的超聲液位計控制(最高+2.6m)；
b.DO儀，主曝氣池中設(shè)DO儀與風機聯(lián)鎖，DO低于2時MSBR曝氣風機（風機房內(nèi)）頻率加大，DO高于4時則風機頻率降低；
c.空氣堰潷水器：設(shè)備自帶控制系統(tǒng)。
⑸ 紫外消毒渠：連續(xù)運行，含流量計，對COD、總磷、PH進行在線監(jiān)控。
⑹ 排海泵房3臺水泵(2用1備)，超聲波液位計控制（最高-0.9m,最低-4.2m），控制為高啟低停。
⑺ 污泥儲池及沖洗水池采用手動控制，無自動。
⑻ 風機房及脫水機房：
a.螺桿泵2臺(1用1備),通過儲泥池中的超聲波液位計控制低停；
b.沖洗泵1臺通過沖洗水池中的超聲波液位計控制（最高+1.00m，最低-0.9m）；
c.調(diào)節(jié)池鼓風機1臺連續(xù)曝氣，MSBR鼓風機3臺采用變頻，控制如第4條中所述。
⑼ MSBR中各時間段運行控制要求如表1所示。
表1 MSBR中各時間段運行控制要求
3.系統(tǒng)控制介紹
系統(tǒng)采用北京開物組態(tài)用MODBUS TCP協(xié)議與2臺(套)28SV組態(tài)控制整個污水處理。第一套28SV包括DVP-EN01-SL+DVP-28SV11T+2*DVP-16SM+DVP-08SM+2*DVP16SP+2*DVP-04AD，第二套28SV包括DVP-EN01-SL+DVP-28SV11T+3* DVP-16SM+2*DVP16SP+2*DVP-04AD+DVP-02DA，兩套臺達28SV系統(tǒng)分別控制污水風機房與污水排海房。其中風機房包括3臺提升泵站的粗格柵池、細格柵池(沉沙池)、調(diào)節(jié)池(控制柜及風機房下面)、污泥貯池、脫水機房；污水排海房包括MSBR池、紫外消毒渠、清水池、排海泵房，在排入大海前有流量計進行水流量統(tǒng)計及流速測量。
整個系統(tǒng)可以在主控室集中操作及監(jiān)控并報警輸出提醒，隨時都可打印報表。系統(tǒng)主畫面如圖1。
圖1 污水處理系統(tǒng)實圖
⑴ 第一套28SV系統(tǒng)控制進入污水工廠的污水池，用3臺7.5kW提升泵循環(huán)控制，工作時同時有2臺起動，每臺運行16h后停止8h后再運行16h，這樣其實也做到了1臺備用的功效。提升泵起停具有手自動之分，在自動狀態(tài)下由提升泵液位來控制。精格柵采用杭州升籃環(huán)保設(shè)備科技有限公司1.5KW的HG-600回轉(zhuǎn)格柵機，并與其1.5kW螺桿輸送壓榨機同時工作，它們工作也是受粗格柵液位控制。見圖2。
圖2 粗格柵、提升泵房控制盤
⑵ 細格柵池也叫沉沙池，包括0.55kW細格柵機1臺，型號為JG-350-800，其運行速度為1.3m/min;；1.1kW旋流除沙器1臺，型號為ZXS-1000,上面的電機型號是Y2-90S-4-12014；0.37kW砂水分離器1臺，型號為SF-260，其處理能力為15L/s。與其一起完成這道工序的還有一臺1.5kW無軸螺旋輸送機1臺，型號為WZS-220，其處理能力為3m3/t。在細格柵、除沙器、砂水分離器以及螺桿輸送機跟隨沉沙池液位差動作時，需同時打開砂水分離器上面的兩個電磁閥。見圖3。
圖3 旋流沉砂池控制盤
⑶ 在調(diào)節(jié)池房中，跟提升泵電機一樣控制3臺4kW水泵循環(huán)控制，其中一臺具有備用功能；在此房中有4臺風機，均采用臺達F系列變頻器控制。其中18.5kW風機為常開風機，型號為南京華調(diào)電機廠的Y180M-4配VFD185F43A變頻器。還有3臺安徽皖南電機股份有限公司的22kW風機循環(huán)啟動，電機型號為Y2-180L-4，配合VFD220F43A控制，其啟動及頻率給定通過485通訊控制，但其使能及速度受第二臺28SV可編程控制器中MSBR池中兩處檢測出的含氧量大小來自動調(diào)節(jié)。風機與調(diào)節(jié)泵手自動控制采用同一旋鈕控制，同時在主控臺有其故障報警及手自動控制顯示。見圖4。
圖4 調(diào)節(jié)控制盤
⑷ 在脫水機房采用兩臺4kW螺桿泵配合板寬壓泥機一起工作，板寬壓泥機為上海力匯電機有限公司生產(chǎn)的型號為Y132M1-6機，在脫水機房還有2臺2.2kW瀘誠電機有限公司生產(chǎn)的Y90L-2清水泵電機，采用手動控制，可用來清洗房間等。另外此處還有4臺軸流風機的起停控制，其中有2臺裝在調(diào)節(jié)池房間。見圖5。
圖5 脫水泵房控制盤
⑸ 第二個28SV控制MSBR池，主要控制對象有4臺攪拌機的手自動運行監(jiān)控及其主控室手動控制,6臺回流泵的自動運行監(jiān)控及其主控室手動控制,以及2臺空氣堰控制信號,根據(jù)不同控制時間段來控制1#、2#電動閥正反轉(zhuǎn)，1#、2#進氣閥與排氣閥的打開與關(guān)閉用來控制2個空氣堰的曝氣放水。見圖6。
圖6 MSBR控制盤
⑹ 在排海泵房主要控制對象有2臺排海泵自動運行監(jiān)控，主控室手動控制。見圖7。
圖7 排海泵房控制盤
⑺ 在系統(tǒng)內(nèi)部做有系統(tǒng)報警設(shè)置，進入此畫面時可實時更改各處液位、液位差值、1與2號檢測含氧量、1 與2號空氣堰壓力上下報警數(shù)值。當任意報警值超出設(shè)定值時在任意畫面中跳出顯示，以提醒工作人員注意。見圖8。
圖8 報警值設(shè)定
⑻ 因通訊時一個位與一個字通訊計量是一樣收費的，在組態(tài)中為了減少PLC與工控機的通訊數(shù)據(jù)，所以盡量把開關(guān)量I/O轉(zhuǎn)化成字來傳輸。見圖9。
圖9 通訊示意圖
⑼ 開物組態(tài)使用MODBUS TCP協(xié)議，各PLC中需與工控機通訊的地址對應(yīng)見表2和表3，此表反應(yīng)臺達PLC各個數(shù)據(jù)寄存器相對應(yīng)地址。
1# PLC對應(yīng)地址如表2。
表2 1# PLC組態(tài)地址
表3 2# PLC組態(tài)地址
⑽ 整個系統(tǒng)硬件組成如圖10所示。
圖10 系統(tǒng)硬件組成圖
⑾ 兩臺28SV左側(cè)帶DVP-EN01-SL時PLC的通訊設(shè)置采用如圖11設(shè)置方式。
圖11 PLC通訊設(shè)置圖
4.總結(jié)
28SV利用左側(cè)加網(wǎng)絡(luò)模塊DVP-EN01-SL與開物工控機組態(tài)能在大、中、小型污水處理中提供穩(wěn)定安全的控制，并集中進行監(jiān)控；通過組態(tài)能做到多臺PLC分開布置，從而減少布線成本，提高產(chǎn)品市場競爭能力。
作者簡介：
周智軍，出生于1977年9月，畢業(yè)于中國石油大學機械設(shè)備制造及自動化專業(yè)，現(xiàn)任中達電通股份有限公司杭州分公司高級應(yīng)用工程師，從事臺達各種自動化產(chǎn)品的應(yīng)用，協(xié)助產(chǎn)品營銷推廣，有著豐富的業(yè)界經(jīng)驗。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號