西門子S7-1200 PLC在水處理污泥脫水工段的應用

李靜宇

(唐山首信自動化信息技術有限公司，河北 唐山 063000)

西門子S7-1200 PLC在水處理污泥脫水工段的應用

李靜宇

(唐山首信自動化信息技術有限公司，河北 唐山 063000)

介紹西門子S7-1200 PLC在水處理污泥脫水工段的應用，并闡述其主要工藝、整體結構、系統功能、自動控制實現及監控畫面等。

污泥脫水；PLC；工藝；S7-1200

1 概述

水處理廠工程監控系統涵蓋了污泥脫水工段工藝流程的監測和控制。在整個水處理系統中污泥脫水工段包括了脫水機間、貯泥池、廠區污水池等工藝設備，通過本監控系統能夠對這些過程設備進行全面監測和控制。該工段的自動化系統采用西門子S7-1200 PLC作為其主要的控制系統，在實際應用中對提高水處理生產效率、減少現場操作人員勞動強度、提高生產安全性發揮著重要的作用。

2 工藝

污水處理廠的污泥貯泥池具有兩個作用。第一是匯集管道輸送過來的稀污泥；第二是起到污泥調質池的作用，調質池的作用是調勻污泥，使進入污泥濃縮機的污泥濃度比較均衡。

在脫水機房主要完成對污泥投加絮凝劑、混合、濃縮、脫水功能，最后生成污泥餅外運。

絮凝劑配置、加藥設備主要包括加藥罐、投藥泵和靜態混合器組成。加藥罐按全自動方式工作，首先將聚合物粉末在配藥池內與工業用水進行混合，并進行均勻攪拌，使聚合物在配藥池內充分溶解，然后將配好的聚合物藥液暫時貯存在投藥池里。

濃縮是降低污泥含水率的一種方式，在污泥處置過程中，常采用重力濃縮的方法作為污泥脫水的預處理，帶式濃縮機是連續運轉的污泥濃縮設備，帶式濃縮機和帶式壓濾機直接連接，因而污泥濃縮后可直接進入帶式壓濾機進行脫水。

3 功能

水處理污泥脫水工段自動化系統實現的以下基本功能：

(1)實時監測全廠主要設備的運行狀態，并對其信號進行采集顯示。對水處理污泥脫水工段重要設備的開/關次數和運行時間進行累計并生成設備管理報表，使用戶能夠科學合理的安排生產設備檢修時間。

(2)在中控室可以實現對全廠設備和儀器儀表的監測和控制。

(3)上位機采用全中文操作界面。界面友好美觀，操作簡便易學，響應迅速，可以實現實時動態顯示過程參數、水質參數、電氣參數的趨勢圖；可以動態顯示全廠生產工藝流程圖和各工藝單元流程圖，并且可以在流程圖上選擇彈出多級細部詳圖。具有自動生成各種生產統計報表。

(4)本自控系統具有以下三種控制方式，三種方式的控制級別由高到低為：手動控制、遙控控制、自動控制。

手動模式：通過就地控制盤上的按鈕實現現場對部分設備的啟停操作，這種操作模式主要在單機調試或發生故障需要人為操作的情況下使用。

遙控模式：操作人員通過操作面板或中控系統操作站的監控畫面用鼠標器或鍵盤來控制現場設備，也稱為“半自動控制”，主要是指操作人員通過對受控對象的某一環節或設備進行簡單的參數設定或發出控制指令，這一環節或設備即按照控制要求執行控制，操作人員只需查看其狀態以及有無報警顯示等。如鼓風機遠程風量調整、提升泵房的一步化控制等。

自動方式：主要是指操作人員通過對受控對象的關鍵運行參數進行簡單的設定或發出控制指令，系統或過程即按照要求進行閉環自動控制，操作人員只需觀察系統或過程的狀態以及有無報警顯示等。

4 硬件、軟件

水處理生物濾池工段采用西門子S7-1200PLC作為其可編程邏輯控制器，并采用西門子TP1200面板做為人機界面，方便操作人員現場修改參數，并在主控室配置了操作員站，實現雙地同時監控，提高了系統的實效性和安生性；軟件編程采用TIA軟件。

4.1 S7-1200

西門子S7-1200采用模塊化結構，設計人員可根據控制要求的不同，選用不同型號和不同數量的模塊，各種模塊及人機界面可進行廣泛的組合和擴展，同時還具有配置靈活、安裝簡單、維護容易、擴展方便等優點。S7-1200PLC主要模塊：包括電源模塊、CPU模塊、數字輸入模塊、數字輸出模塊、模擬輸入模塊、模擬輸出模塊、功能模塊、接口模塊等。

4.2 TP1200

西門子TP1200面板具有較高的功能特性，可實現快速圖像構建。TP1200面板均具有歸檔、可瀏覽各種工廠文檔等功能。實現了系統診斷與西門子S7-1200控制器的完美交互，維護人員可直接通過TP1200面板讀取相應的診斷信息，方便維護人員后期進行系統維護，省去了用工程師站聯機在線調取PLC硬件診斷數據的繁瑣操作。

西門子TP1200面板可集成到PROFINET和PROFIBUS網絡中，TP1200面板集成有USB接口，配備一個雙端口以太網交換機接口和一個千兆以太網接口，方便編程人員及用戶的不同需求。

西門子TP1200面板可顯示各種復雜操作畫面，而且操作與監控更為清晰，高分辨率可詳盡顯示所有操作過程。顯示屏的亮度可全范圍調節，因而可根據具體需求進行優化調整，可大幅降低能源損耗。

4.3 TIA軟件

TIA是可用于西門子S7-1200站創建可編程邏輯控制程序的軟件，可使用梯形邏輯圖、功能塊圖和語句表。水處理生物濾池工段的操作員站安裝Windows7Professional操作系統，可很好的兼容TIA軟件。

TIA標準軟件包支持三種編程語言：梯形圖LAD、語句表STL和功能塊圖FBD。其中LAD和FBD都是圖形化的編程語言，特點是容易理解，易于編程人員及初學者使用；語句表STL是更接近程序員的語言，能夠實現指針等非常靈活的控制。為了充分發揮不同編程語言的優勢，TIA支持這三種語言的混合編程以及之間的轉化。LAD和FBD程序都可以通過TIA自動轉換成STL程序，方便不同水平的編程人員的使用。

5 結論

S7-1200PLC在水處理生物濾池工段的應用，提高了整個工段的自動化生產水平，也促進了整個工段的生產管理和設備管理，在全面提升企業的管理水平和生產效率的同時，更加提高了企業的生產效益。

[1] 王志偉,王秀娟,朱云朋.S7-200系列PLC在低水分熄焦中的應用[J].電工技術,2015,12:49-50.

李靜宇(1985-),男，漢族，河北唐山人，本科，助理工程師，從事現場自動化設備的維護工作。

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1671-1602(2016)24-0005-01