基于PLC的電廠廢水處理系統(tǒng)設(shè)計

渠龍龍

（烏蘭察布市環(huán)境在線監(jiān)控中心，內(nèi)蒙古烏蘭察布，012000）

自古以來，我國對于資源的開發(fā)就是非常重視，因此資源的開發(fā)技術(shù)一直走在世界前列。近幾年，資源開發(fā)越來越顯示出其自身的弊端，即給環(huán)境帶來的污染，尤其是在我們電力行業(yè)中污水廢水的處理問題。一個個發(fā)電廠為我們的生活帶來了便利，為我們的經(jīng)濟(jì)提供“動力”，但是卻為我們的環(huán)境帶來一定的負(fù)擔(dān)，因此，國家也越來越重視對于廢水的處理問題。廢水處理問題主要包括廢水的達(dá)標(biāo)排放以及廢水的循環(huán)利用，隨著科技的發(fā)展，我們現(xiàn)在可以將PLC邏輯控制系統(tǒng)與廢水處理自動化系統(tǒng)相結(jié)合，不斷提高廢水的循環(huán)利用率以及處理后水源的質(zhì)量。電廠的工業(yè)廢水量巨大，如果能夠做好電廠的廢水處理工作，不僅能夠產(chǎn)生重大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，而且對于社會主義現(xiàn)代化的建設(shè)能起到推動作用。

1 廢水處理系統(tǒng)流程

在發(fā)電過程中產(chǎn)生的廢水主要包括再生利用廢水、鍋爐污水、清洗污水以及煤炭沖洗污水等。根據(jù)以往的廢水處理經(jīng)驗，本次研究將設(shè)計出新的電廠廢水處理工藝流程，如圖1所示。

電廠廢水首先匯集到固定的集水池內(nèi)，通過收集水泵將廢水收集到過濾器中，過濾器對內(nèi)部廢水進(jìn)行初次過濾，將過濾后的廢水排放到超濾系統(tǒng)中，超濾系統(tǒng)將會對污水進(jìn)行精細(xì)的二次過濾，此次主要是將廢水中的大分子物質(zhì)進(jìn)行過濾，過濾后的水一部分進(jìn)入到污泥池，沉淀后進(jìn)行污泥處理；一部分則進(jìn)入到超濾水箱，小部分水會再次進(jìn)行反洗，大部分水則進(jìn)入到清水池，沉淀后繼續(xù)作為生產(chǎn)用水輸出。

2 PLC的概念及特點(diǎn)

2.1 PLC的概念

PLC稱為可編程邏輯控制器，是一種基于計算機(jī)技術(shù)而興起的工業(yè)生產(chǎn)控制裝置，這種技術(shù)專門用于工業(yè)環(huán)境，它是指采取編程的存儲器，主要用來執(zhí)行內(nèi)部存儲的邏輯順序運(yùn)算、算術(shù)運(yùn)算和計時等操作指令，并且可以通過數(shù)字模擬式的輸入或者輸出，從而達(dá)到控制工業(yè)生產(chǎn)過程的效果。

2.2 PLC的主要特點(diǎn)

PLC用于生產(chǎn)過程中，其主要特點(diǎn)就是可靠性高，并且有較強(qiáng)的抗干擾能力，加上PLC自身有相應(yīng)的自我檢測功能，因此可以及時發(fā)出報警信息；其次，PLC擁有許多系列化的產(chǎn)品，因此具有較強(qiáng)的功能性，并且發(fā)展趨于完善化，且適用于較多的工業(yè)場合。最后，PLC還具有易學(xué)易用，維護(hù)方便，能耗小等實際化的特點(diǎn)。

3 PLC廢水控制系統(tǒng)硬件設(shè)施及工作原理

3.1 系統(tǒng)主要控制對象及設(shè)備

該系統(tǒng)主要針對火電廠的廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行控制，其中主要是對超濾系統(tǒng)、超濾水箱以及反洗泵的控制。其中硬件設(shè)備主要包括7寸的觸摸屏、PLC、開關(guān)電源、指示燈、電源以及壓力變送器等。

圖1 電廠廢水處理工藝流程圖

3.2 系統(tǒng)工作原理

目前我國存在三種水處理的控制模式，第一是手動操作，此種方式成本低，但是效率低下；第二是半自動控制，此種方式依然依靠人工控制，所以有些數(shù)據(jù)會出現(xiàn)一定的偏差，從而導(dǎo)致水質(zhì)不穩(wěn)定；第三是全自動控制的廢水處理，此種方法則是依靠PLC對水處理中的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，從而傳輸至工業(yè)計算機(jī)中。

我們在這里要研究的是基于PLC的水處理控制系統(tǒng)，其中觸摸屏我們則是選擇西門子公司的S7—300系列的PLC與SMART 700v3的顯示屏進(jìn)行連接，DELL T3610 作為主要工控機(jī)。CPU方面選擇西門子CPU317—2PN/DP進(jìn)行操作，通過集成的以太網(wǎng)接口從而實現(xiàn)以太網(wǎng)模塊與下位機(jī)的通信；電源模塊選用的是24V/1.5A的交流電。廢水處理系統(tǒng)首先通過觸摸屏界面設(shè)置相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)，接著把檢測信號輸入到PLC之后，再將信號傳送到觸摸屏反映出監(jiān)控結(jié)果，從而實現(xiàn)人機(jī)之間的交互。

4 PLC廢水處理系統(tǒng)軟件設(shè)計及相關(guān)要求

4.1 PLC系統(tǒng)設(shè)計背景

九十年代初，我們對于工業(yè)廢水處理系統(tǒng)，采用的是繼電器搭建的，模擬量控制的通過單回路調(diào)節(jié)器來實現(xiàn)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，此套系統(tǒng)使用了十幾年的時間，因此設(shè)備老化，每年也會產(chǎn)生昂貴的維修費(fèi)用。并且這種九十年代的產(chǎn)品，運(yùn)行過程中需要有專職人員進(jìn)行值守，并且沒有趨勢分析、報警功能，也為數(shù)據(jù)的采集以及應(yīng)用帶來了一定的困難，因此我們亟須提高工業(yè)廢水的處理系統(tǒng)控制水平，并且解決原技術(shù)在控制上的問題，使得處理控制的方案更加可靠有效。

4.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

本研究中廢水處理系統(tǒng)的軟件設(shè)計可分為兩大部分，包括西門子公司的WinCC6.0和step7—MicroWin SMART。對于廢水的處理流程相對來說較為復(fù)雜，尤其是工業(yè)化學(xué)廢水，因此在廢水處理過程中經(jīng)常采用的是繼電器對程序的控制方法。但是，這種方法也存在一定的弊端，比如程序修改有難度，維護(hù)工作較為繁瑣，因此為了能夠有效的改善繼電器控制的缺點(diǎn)，我們將采用PLC的控制方法，通過實現(xiàn)自動化的監(jiān)控來減少人工自動調(diào)節(jié)而帶來的數(shù)據(jù)不精確的問題，從而盡可能地實現(xiàn)廢水處理過程的自動化。

PLC編程我們采用的是SQL和LAD兩種語言，通過對這兩種語言的使用我們可以提高對于相關(guān)廢水處理程序的操作效率，加上對STEP軟件中PID控制模塊的使用，使得壓力值以及流量值都得到了穩(wěn)定。PID調(diào)節(jié)同時分為手動以及自動兩種模式，自動模式就是通過PLC來監(jiān)控數(shù)據(jù)，按照PID的控制輸出，過程中給出的過程值是一個定值；手動模式則是通過人員的操作來實現(xiàn)調(diào)節(jié)目的。

4.3 PLC控制設(shè)計的相關(guān)要求

為了實現(xiàn)PLC的運(yùn)行要求，在設(shè)計過程中需要滿足以下幾點(diǎn)要求：①除二氧化碳的水箱處于高位時，出水閥關(guān)閉；反之處于低位時，出水閥則會開啟。②當(dāng)出水閥開啟時，風(fēng)機(jī)同時開啟；當(dāng)出水閥關(guān)閉時，風(fēng)機(jī)同時關(guān)閉，即二者同步開關(guān)。③當(dāng)超濾系統(tǒng)工作時，若超過系統(tǒng)數(shù)值，則自動進(jìn)入污泥池；若低于系統(tǒng)數(shù)值，則進(jìn)入超濾水箱。④在超濾水箱中，如果高于系統(tǒng)數(shù)值，則反洗泵開啟，進(jìn)入到超濾系統(tǒng)中；如果低于系統(tǒng)數(shù)值，則進(jìn)入清水池。

4.4 PLC系統(tǒng)的改進(jìn)設(shè)計

PLC系統(tǒng)化作為近幾年常用的工業(yè)控制系統(tǒng)，但也會有一些不足之處，因此為了提高工業(yè)化的生產(chǎn)效率我們可以一些專用的編程軟件對其進(jìn)行維護(hù)，比如Pro fi cy Machine Edition軟件，該軟件可以通過較好的用戶界面，強(qiáng)大的搜索功能以及較為完備的在線服務(wù)功能，不斷對PLC系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。通過項目觀念使得復(fù)雜的開發(fā)內(nèi)容一目了然，更加直觀。使用多樣化的聯(lián)機(jī)方式使得不同的聯(lián)機(jī)自動設(shè)置內(nèi)容，可以簡短程序開發(fā)時間，從而提高開發(fā)效率，通過多窗口的高亮度來顯示畫面，能夠使得各分散組件更加容易被掌握，從而從各方面提高了工業(yè)生產(chǎn)控制的效率。

通過PLC系統(tǒng)可以實現(xiàn)在廢水控制站以及廢水處理控制室的上位機(jī)對現(xiàn)場的控制，如果能夠?qū)崿F(xiàn)廠級管理的聯(lián)網(wǎng)，無疑能夠?qū)ιa(chǎn)過程的監(jiān)管控制以及信息的實時收集提供極大的便利，從而不斷提高發(fā)電廠的生產(chǎn)效率。

5 廢水污染的重點(diǎn)處理以及發(fā)展趨勢

5.1 廢水污染重的重點(diǎn)處理

（1）對于堿元素的處理

對于我們電廠的廢水處理中，堿物質(zhì)的處理是一大難題。因此在正式處理之前，需要進(jìn)行預(yù)處理，所謂的預(yù)處理則是根據(jù)酸堿中和原理，在水中加入強(qiáng)酸，使得水質(zhì)中和。預(yù)處理后可根據(jù)超臨界水氧化處理工藝、濕式氧化處理工藝以及膜分離工藝對廢水進(jìn)行處理，此時可利用PLC監(jiān)控對于水中的堿物質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，確定水質(zhì)臨界值以確保水的PH值達(dá)到7。

（2）對于磷元素的處理

磷物質(zhì)一般都會存在于電工業(yè)化學(xué)廢水中，但是對于其處理確實極其困難。一般通過一些化學(xué)反應(yīng)來對其進(jìn)行處理，比如添加高價金屬離子來轉(zhuǎn)化磷元素；利用A2/O工藝來進(jìn)行生物除磷；或者采取吸附的原理來通過活性泥來去除磷元素。

（3）對于油類物質(zhì)的處理

電廠廢水中一般存在大量的油污，這些油污一般會分為三種狀態(tài)：溶解、乳化以及懸浮。對于溶解狀態(tài)的油污來說，我們可以采用活性炭吸附的方法，難度系數(shù)較小，比較容易除去；對于乳化狀態(tài)的油污來說，是三種狀態(tài)中去除難度比較大的，需要通過臨界水氧化處理工藝來進(jìn)行處理；對于懸浮狀態(tài)的油污來說通過一般的物理方法也是可以將其去除的，難度系數(shù)較小。此類處理一般在超濾系統(tǒng)中先進(jìn)行分類，再進(jìn)行相關(guān)處理，因此PLC的監(jiān)控起到了重要作用。

5.2 關(guān)于電廠廢水處理的發(fā)展趨勢

①通過不斷提高技術(shù)創(chuàng)新能力，合理利用PLC等監(jiān)控系統(tǒng)的功能，加強(qiáng)對處理工藝以及電力技術(shù)的開發(fā)。

②不斷研究并且開發(fā)出新型的電廠廢水處理系統(tǒng)，不斷改進(jìn)原有的電廠廢水處理技能，并且不斷提高自身處理技術(shù)，改進(jìn)原來自身的局限性，使得各種工藝效用得到較好的展現(xiàn)。

③不斷深化電廠廢水的降解機(jī)理，以提高廢水處理效率為最終前提。

④不斷提高人員自身素質(zhì)，培訓(xùn)工作人員能夠更好地使用PLC系統(tǒng)，使得人機(jī)互動的過程能夠更加順暢，從而使得電廠廢水處理流程能夠更有效率。

6 結(jié)語

綜上所述，環(huán)境治理問題是社會主義現(xiàn)代化建設(shè)中的大問題，電廠工業(yè)作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的強(qiáng)大動力，自然也是要為環(huán)境保護(hù)一份力量，其中關(guān)于電廠廢水處理的問題，我們必須有效率的發(fā)揮PLC的高效性和可靠性，從而實現(xiàn)水處理的自動化，提高水處理效率，降低了當(dāng)?shù)厮Y源污染的狀況，節(jié)省了電力制造的運(yùn)行成本，實現(xiàn)了綠色生產(chǎn)生活的偉大目標(biāo)，在帶來較大經(jīng)濟(jì)效益的同時也能創(chuàng)造出良好的社會效益。