水廠污泥脫水系統(tǒng)的升級改造

潘旭峰, 周 敏

新昌中法供水有限公司 浙江紹興 312500

1 水廠工藝流程

新昌中法供水有限公司于2002年由新昌水務(wù)集團(tuán)與法國蘇伊士集團(tuán)合作組建,主要負(fù)責(zé)紹興城區(qū)的自來水生產(chǎn)和供應(yīng),日設(shè)計最大處理能力14萬t。水廠工藝流程如圖1所示。

圖1 水廠工藝流程

2 污泥脫水系統(tǒng)簡介

污泥脫水系統(tǒng)是水廠污水處理的重要一環(huán),主要用于處理絮凝沉淀和濾池反沖后產(chǎn)生的污泥,設(shè)置有污水池、濃縮池、平衡池和脫水機(jī)房,配備一套疊螺式污泥脫水機(jī)。污泥經(jīng)脫水機(jī)脫水后變?yōu)槟囡?定期運(yùn)往郊外進(jìn)行處置,實現(xiàn)污泥水零排放。

典型的污泥處理工藝包括四個處理階段:① 污泥濃縮,使污泥初步減容;② 污泥消化平衡,使污泥中的有機(jī)物得到分解;③ 污泥脫水,使污泥進(jìn)一步減容;④ 污泥外運(yùn),采用綠色填埋等方法實現(xiàn)污泥的有機(jī)利用。

污泥處理工藝的核心是污泥脫水,脫水設(shè)備由上海某環(huán)保公司提供,為TECH-402WG型疊螺式污泥脫水機(jī)。

3 原系統(tǒng)缺陷

(1) 網(wǎng)絡(luò)化程度不高。疊螺式污泥脫水機(jī)與主網(wǎng)未聯(lián)網(wǎng),無法獲取前端兩個平衡池的液位及出口閥狀態(tài),無法實現(xiàn)自動啟停。

(2) 自動化程度不高,變頻器與可編程序控制器(PLC)采用端子接線方式控制啟停,變頻速度由人工設(shè)定,既不方便,又不安全。

(3) 存在進(jìn)泥水箱液位無顯示等其它問題。

4 升級改造方案

升級改造方案包括將原PLC更改為帶以太網(wǎng)功能的施耐德TM218LDAE40DRPHN PLC模塊,并且增加模擬量輸入模塊。對于變頻器,升級改造方案有三種:① 全部Modbus協(xié)議通信;② 部分Modbus協(xié)議+PLC模擬量輸出模塊;③ 電位器調(diào)節(jié)。

采用第一種方案,ACS550變頻器內(nèi)置Modbus協(xié)議,ACS355變頻器需增加四臺FMBA-01現(xiàn)場總線適配器,控制精確,但成本較高,需改動程序。采用第二種方案,ACS550變頻器內(nèi)置Modbus協(xié)議,ACS355變頻器需增加兩個TM2AVO2HT模擬量輸出模塊,控制精確,成本適中,需改動程序。采用第三種方案,控制不精確,價格低廉,不需改動程序。

綜上分析,選擇第二種方案,升級改造后的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D2所示。

圖2 升級改造后系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

Modbus協(xié)議是Modicon公司開發(fā)的應(yīng)用于電子控制器的一種通用語言協(xié)議,已成為通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。M218系列PLC模塊做Modbus從站時,只支持4區(qū)Modbus寄存器,即只支持03、06、16、23功能碼,Modbus主站則只能對%MW區(qū)進(jìn)行讀寫操作。在Modbus通信數(shù)據(jù)信息中,寄存器4XXXX地址為XXXX-1,如40002地址為0001。M218系列PLC模塊內(nèi)可配置兩個 RS485串口、一個RJ45端口SL1、一個端子排接口SL2。SL1用于與觸摸屏通信,SL2用于與第三方設(shè)備通信。

硬件連接安裝完成后,可以在計算機(jī)上運(yùn)行ping 192.168.2.14命令查看是否通信成功。

將兩個平衡池PLC液位變量地址分別定義為單字%MW1000、%MW1030,將疊螺式污泥脫水機(jī)PLC通信得到的液位緩存寄存器分別轉(zhuǎn)換為浮點數(shù),占用兩個字空間,變量地址定義為%MD200、%MD201。疊螺式污泥脫水機(jī)HMIGXU5512觸摸屏對應(yīng)地址分別為40401、40403。%MW3080、%MW3090為兩個平衡池的出口閥狀態(tài)字,其中,第0位表示閥開關(guān)狀態(tài),第2位表示閥自動和手動狀態(tài),第5位表示閥全自動和半自動狀態(tài)。

主站與平衡池PLC通信語句程序如下:

B0(Enable:=true,

Timelow:=t#500ms,

Timehigh:=t#500ms,

Out:=start0)

Addm_0(Execute:=start0,

Addr:=3‘192.168.2.14’,

AddrTable:=addm0001,

Done:=>,

Error:=>

CommError:=>

);

十幾年前，爸爸正紅火的時候，工地上出了個事故，死了一位電工。對于這件事，易非是有印象的，因為爸爸過年回家時，曾跟他的朋友們聊到過這件事。爸爸只說：當(dāng)時是被電了一下，但還沒死，被人背著下樓時，又摔了一跤，所以再送到醫(yī)院去時，就不行了。

read_var1(Execute:=Addm_0_done,

Addr:=add0001,

Timeout:=5,

ObjType:=objecttype.mw,

FirstObj:=1000;

Quantity:=1;

Buffer:=ADR(onlyread1)

Done:=>,

Busy;=>,

Error:=>,

CommError:=>,

OperError:=>,

);

read_var2(Execute:=read_var1_Done or read_var1_Error,

Addr:=add0001,

Timeout:=5,

ObjType:=objecttype.mw,

FirstObj:=1030;

Quantity:=1;

Buffer:=ADR(onlyread2)

Done:=>,

Busy;=>,

Aborted:=>,

Error:=>,

CommError:=>,

OperError:=>,

);

B0為500 ms周期脈沖,輸出start0,觸發(fā)Addm_0通信功能塊。通信功能塊完成,Done標(biāo)志觸發(fā)read_var1讀功能塊。3‘192.168.2.14’表示SL3端口,對方PLC網(wǎng)際協(xié)議(IP)地址為192.168.2.14,讀類型為%MW字,讀起始值分別為%MW1000、%MW1030,緩存寄存器分別為onlyread1、onlyread2。

ACS550變頻器進(jìn)行RS485通信時,需要設(shè)置參數(shù),具體見表1。

表1 ACS550變頻器參數(shù)設(shè)置

主站與變頻器通信語句程序如下:

B1(Enable:=true,

Timelow:=t#500ms,

Timehigh:=t#500ms,

Out:=start)

Addm_1(Execute:=start,

Addr:=‘2.1’,

AddrTable:=addm1000,

Done:=>,

Error:=>

CommError:=>

);

W1_var(Execute:=Addm_1_Done,

Addr:=add1000,

Timeout:=5,

ObjType:=objecttype.mw,

FirstObj:=1;

Quantity:=1;

Buffer:=ADR(fer1)

Done:=>,

Busy;=>,

Aborted:=>,

Error:=>,

CommError:=>,

OperError:=>,

);

B1為500 ms周期脈沖,輸出start觸發(fā)Addm_1通信功能塊。通信功能塊完成,Done標(biāo)志觸發(fā)W1_var寫功能塊。‘2,1’表示SL2端口,變頻器站號為1,類型為%MW,寄存器40002為給定值REF1,因此起始值firstObj為0001。給定值REF1最大值對應(yīng)數(shù)值為20 000,觸摸屏上對應(yīng)地址應(yīng)乘以40。變頻器接線及參數(shù)設(shè)置完成后,可以通過觀察參數(shù)5309確認(rèn)是否通信成功。參數(shù)5319為設(shè)置的頻率。

5 輸入輸出配置

將輸入模塊配置為4～20 mA電流型,自定義PLC內(nèi)部工程值為0～10 000,對應(yīng)FMU30系列超聲液位計量程0～5 m。如電流輸入為12 mA,PLC內(nèi)部工程值為5 000,則對應(yīng)實際量程為2.5 m。反之,當(dāng)PLC內(nèi)部工程值為5 000,實際量程為2.5 m時,可反推得輸入電流為12 mA。

6 結(jié)束語

升級改造后的水廠污泥脫水系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠,通信速度快,降低了運(yùn)維強(qiáng)度,提升了生產(chǎn)效率。隨著自動化技術(shù)的不斷推廣應(yīng)用,水廠污泥脫水系統(tǒng)將發(fā)揮越來越大的作用。