PLC集中控制系統在色連礦井礦井水及污水處理站的應用

【摘 要】介紹了PLC集中控制系統在礦井水及污水處理系統中的應用。PLC的應用提高了自動化控制水平，降低了工作人員的勞動強度，提高了生產效率，提高了系統可靠性。本文介紹了色連礦井礦井水及污水處理站自動控制系統的結構、配置、功能及特點。

【關鍵詞】PLC集中控制系統；水處理；應用

隨著全球能源供應緊張和自動化程度要求的不斷增加，我國的水處理站必然向高度自動化和無人職守的方向發展。通過PLC集中控制系統色連礦井礦井水及污水處理站各工藝流程的設備實現自動化檢測與控制、保護，實現對設備的遠程監控操作。所有設備工況、電氣參數實現實時采集，并實現信息處理自動化、事件提示及故障報警智能化、查詢網絡化，具備先進性、可靠性、實用性、經濟性。

1.水處理系統概述

色連礦井礦井水及污水處理站監控系統采用計算機控制技術，核心部分采用西門子S7-300PLC，由PLC對礦井水處理系統、污水處理系統的所有設備的各項工藝參數進行采集、處理，并通過設于集控室的上位機進行遠程控制、工作狀況監視和動態畫面顯示。監控系統配置與上級管理系統的通訊接口。當調試、現場檢修或集控系統出現故障時，設備可由就地按鈕箱或現場配電柜上按鈕進行操作。監控系統采用設備分散控制，故障分散處理，全站集中監控，提高了系統安全可靠性，為水處理站安全高效的生產建設提供有力的保證。

2.監控系統功能

（1）采集、顯示污水處理、礦井水處理各設備運行的工藝參數、電氣參數、電氣設備運行的狀況。

（2）實現各設備與工藝參數之間以及設備相互之間工藝要求的閉鎖。

（3）在現場控制站顯示污水處理、礦井水處理動態流程圖、工藝參數表、電氣參數、設備運行狀態（工作、停止、故障）以及報警參數表等。

（4）自動建立數據庫，對于重要的工藝參數、電氣參數自動生成趨勢曲線。

（5）打印運行報表（班、日、月、年）和報警、故障實時報表。

（6）報警：具備實時報警和歷史報警，實時報警可實時顯示每個測點參數（如超限）及系統工況（如設備狀態、系統通訊故障等情況），同時發出聲、光或語音報警信號。歷史報警允許用戶隨時查詢、打印所有報警記錄。

（7）顯示：具有良好的人機界面，實時動態顯示系統工藝流程畫面、設備工況、工藝及電氣參數等，實現各參數及設備開停工況的歷史趨勢顯示，并進行相應的數據處理、記錄、顯示等。

（8）系統具備先進的綜合診斷功能，能快速正確地識別模塊配置錯誤、模擬量超程、線路斷線等故障，并在上位機上自動報告故障。

（9）通訊：系統與礦井綜合自動化系統聯網，實現在礦井調度指揮中心全方位監視。

3.監控系統的軟、硬件構成

監控管理系統由監控管理計算機及相關輔助儀表、設備等組成。PLC控制系統的輸入/輸出回路及電源系統具有可靠的抗干擾隔離措施，系統的抗干擾指標符合GB/T13926第二嚴酷等級以上要求，能確保系統安全可靠。

3.1硬件

監控系統由一臺2kVA的山特UPS不間斷電源供電，采用一臺P4級研華工控機做主機、監視器選用22寸寬屏液晶顯示器。監控系統配置與上級管理系統的通訊接口。

3.2軟件平臺

系統選用西門子WINCCv6.2版工控組態軟件進行上位監控軟件的組態開發，概念簡單，操作顯示畫面簡潔直觀，帶有標準的Windows風格的圖形界面和動畫效果便于管理人員的操作。

下位PLC控制軟件采用西門子STEP7v5.3，編制采用模塊化結構，能確保數據采集的實時性、可靠性和真實性，對瞬動信號采取有效的處理措施確保動作可靠。

3.3顯示

實時監控畫面分為礦井水處理系統流程圖、污水處理系統流程圖2個主畫面，以實物模擬形式和動態方式，實時跟蹤監視水處理站內工藝過程的設備運行狀況，并對設備的各種狀態通過變換顏色的方式加以區分，輔以數值形式直觀顯示各工藝參量；當系統出現故障或參量越限時，自動彈出畫面提示信息或以故障點處色彩變化引起管理操作人員的注意。

模擬屏用于動態顯示礦井水處理各在線監測數據和各動力設備的運行工況。

4.監測儀表

礦井水及污水處理系統的監測儀表包含：

（1）熒光法溶氧儀：選用天健創新LDO10AC型。

（2）濁度儀：選用天健創新TSS10AC型。

（3）超聲波液位計：選用德菲ULI600型。

（4）超聲波流量計：選用深圳建恒DCT1158型。

（5）PH計：選用國內專業生產分析儀表的蘇州立天機電TITOP20-MP型。

（6）余氯儀：選用國內專業生產分析儀表的蘇州立天機電TITOCL10-M型。

（7）壓力變送器：選用美國麥克MPM型。

5.礦井水處理及污水處理監控系統的操作

5.1礦井水處理系統監控的范圍包括

生產泵房、煤泥泵房內的水泵設備狀態的監測和控制；初沉調節池吸泥機、水力循環澄清池電動排泥閥的狀態監測和控制；初沉調節池進水管、泥漿攪拌站供水泵出水管、選煤廠供水泵出水管各安裝一臺電磁流量計，檢測各進出水管的流量；初沉調節池、生產水池、煤泥濃縮池、排水池各安裝一套超聲波液位計，檢測各水池的液位；在生產泵房的吸水管、初沉調節池的進水管各安裝一套在線濁度儀，檢測進水濁度。

污水處理系統監控的范圍包括：污水處理綜合池至污水調節池水管安裝一臺電磁流量計，檢測水管的流量；污水調節池安裝一套超聲波液位計，檢測水池的液位。

5.2水處理的流程及監測

礦井水處理及生活污水處理系統按預先編制的控制程序，對各控制系統和各設備進行控制和操作指導。

在操作站顯示礦井水處理及生活污水處理系統動態流程圖、各控制系統的控制流程圖、供電系統圖、工藝參數表、電氣參數、設備運行狀態以及報警參數表等。用戶可以點擊圖上的水處理設施，以獲取詳盡的資料和信息。

系統自動建立數據庫，對于重要的工藝參數如：各水池水位、礦井水進、出水濁度、流量以及污水處理綜合池的溶解氧和污水出水的流量等自動生成趨勢曲線。打印運行報表（班、日、月、年）和報警、故障實時報表。

當變送器發生斷線故障時，控制系統便會自動識別和判斷，發出報警音響信號，并在監視器顯示變送器斷線故障的名稱。

6.結語

PLC系統具有實時性好、可靠性高、數據處理迅速等特點，采用了PLC系統的水處理站功能齊全、智能化運行。通過自動化集中控制系統，在控制室實現對控制系統的監視，還可使用軟件對系統進行監控、調試和編程。降低了設備維護和維修量，減輕了員工的負擔。提高了礦井水處理系統及污水處理系統的可靠性，加強了生產的安全性。