淺談水電站污水處理電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析

黃小東

（四川馬回電力股份有限公司，四川 南充 637800）

高線拌污水處理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)凈水過程的自動(dòng)化。具體來說，系統(tǒng)可根據(jù)需要自動(dòng)添加凈水器，定期排放污水，并能自動(dòng)維持水的平衡。另外，該系統(tǒng)具有以下明顯的優(yōu)點(diǎn)：一是可以節(jié)省凈水器的用量；二是可以減少整個(gè)清洗過程的人工需求；三是可以降低污水不及時(shí)排放造成的設(shè)備維護(hù)成本，降低生產(chǎn)成本；四是由于整個(gè)系統(tǒng)是污水的自動(dòng)排放，可以大大減少人員的勞動(dòng)時(shí)間。間歇?jiǎng)趧?dòng)強(qiáng)度能有效提高整個(gè)工作的效率。

一、水電站污水處理電氣控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

上述水電站污水處理系統(tǒng)是一個(gè)小型工業(yè)控制系統(tǒng)。但為了安全、可靠、高效地運(yùn)行，設(shè)計(jì)人員將整個(gè)工作系統(tǒng)分為六個(gè)小型化模塊。這種方法的優(yōu)點(diǎn)也很明顯。一旦某個(gè)模塊在運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障，工作人員可以用新的模塊替換它，從而保證系統(tǒng)工作的連續(xù)性。本水電站污水處理系統(tǒng)分為上位機(jī)控制模塊、PLC 控制模塊、凈水劑添加模塊、污水泵啟停控制模塊、污水渾濁度采集模塊、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)采集模塊六個(gè)子模塊。

二、水電站污水處理系統(tǒng)各模塊功能設(shè)計(jì)

（一）高線拌和污水處理系統(tǒng)的監(jiān)視控制模塊

該子模塊是在MCGS5.1 的基礎(chǔ)上開發(fā)的，MCGS5.1 是污水處理過程的上位機(jī)控制部分。本部分的功能是對(duì)整個(gè)污水處理過程進(jìn)行有效的監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)控除污水外的各個(gè)環(huán)節(jié)。通常包括模塊間的動(dòng)態(tài)關(guān)系處理、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)檢查等。這也是我國(guó)工業(yè)體系發(fā)展的現(xiàn)狀。

（二）水電站污水處理過程中的PLC 控制模塊

此模塊的實(shí)現(xiàn)方法與上一模塊的實(shí)現(xiàn)方法基本一致，也是在開發(fā)的過程中利用到了一種名為V4.0 STEP7 Micro WIN SP4 的編寫程序的軟件。它根據(jù)外部傳入各種數(shù)字信號(hào)實(shí)時(shí)的掌握系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，能夠在系統(tǒng)發(fā)生故障和不正常運(yùn)行時(shí)提供實(shí)時(shí)并且準(zhǔn)確的控制。此外，本模塊還能夠儲(chǔ)存一段時(shí)間內(nèi)的系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，為故障分析等過程提供了十分可靠的保障。

（三）水電站一次污水渾濁度采集模塊

本模塊包含兩個(gè)實(shí)時(shí)污水渾濁度采集儀ZDGD-1000。這兩個(gè)設(shè)備的位置也非常精致。一個(gè)位于水電站污水入口的泵端，另一個(gè)位于水電站污水處理池的出口。在正常工作條件下，兩臺(tái)儀表將采集到的信息以電的形式傳送給PLC 控制器，使控制模塊能夠及時(shí)掌握污水處理過程的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)與其它模塊的協(xié)調(diào)，使整個(gè)過程不受控制，提高了處理效率。

（四）水電站凈水劑添加與遠(yuǎn)程控制模塊

該模塊在整個(gè)水電站系統(tǒng)中的任務(wù)是實(shí)時(shí)接受PLC 的控制，準(zhǔn)確地添加凈水器，實(shí)現(xiàn)凈水器添加的自動(dòng)化和準(zhǔn)確性。此外，由于整個(gè)系統(tǒng)采用電廠輔助電源作為電源，該模塊除具有上述功能外，還具有保護(hù)水電站電氣系統(tǒng)異常運(yùn)行和故障運(yùn)行的能力，使系統(tǒng)在各種情況下都能非常可靠地工作。

（五）水電站一次污水抽取水泵的控制模塊

在開發(fā)過程中，該模塊利用了現(xiàn)場(chǎng)原有的泵系統(tǒng)，技術(shù)人員對(duì)原有的泵控制柜進(jìn)行了全面的升級(jí)改造。除了保留一些原有的水電站電氣系統(tǒng)保護(hù)功能外，技術(shù)人員還創(chuàng)造性地增加了儲(chǔ)液罐的液位高度采集傳感器。該功能的加入使獨(dú)立于整個(gè)系統(tǒng)的抽油桿與中央控制單元PLC 的控制過程相結(jié)合。因此，可編程控制器可以實(shí)現(xiàn)抽油桿的自動(dòng)控制。

（六）水電站設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)采集模塊。

該模塊在整個(gè)水電站污水處理系統(tǒng)中的功能是從系統(tǒng)內(nèi)各種傳感器采集數(shù)據(jù)，綜合傳輸?shù)絇LC 進(jìn)行處理，實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。為了保證系統(tǒng)各模塊的安全、高效、可靠和有序運(yùn)行。并能首次顯示系統(tǒng)的故障狀態(tài)。

三、水電站電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的主要計(jì)算過程

本電站污水處理系統(tǒng)的智能化程度和復(fù)雜性相對(duì)較低。因此，系統(tǒng)中的信息處理只包括以下兩個(gè)方面。首先對(duì)一級(jí)污水的渾濁度信息進(jìn)行處理和計(jì)算，然后對(duì)整個(gè)污水處理系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算，找出多種運(yùn)行狀態(tài)下的最優(yōu)解。具體有如下：

（一）水電站一次污水渾濁度信息的處理和計(jì)算。如上所述，污水處理系統(tǒng)中使用的原水渾濁度測(cè)量?jī)x使用的是電信號(hào)，而不是我們常用的數(shù)字信號(hào)。該儀器對(duì)電信號(hào)的變化很敏感，能反映電流從4 到20 毫安的變化。在工作過程中，儀器產(chǎn)生的電信號(hào)通過數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片傳輸?shù)絇LC 控制單元，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。在信息傳輸過程中，為了使信號(hào)傳輸不受其它信號(hào)的干擾，系統(tǒng)在信號(hào)采樣過程中進(jìn)行了額外的優(yōu)化，使得采樣頻率更高，從而保證了整個(gè)信息采集過程的可靠性。為了使員工有更好的人機(jī)體驗(yàn)，對(duì)數(shù)據(jù)顯示也進(jìn)行了優(yōu)化，使數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)化。

（二）水電站啟發(fā)式算法。在該水電站污水處理系統(tǒng)中，運(yùn)行過程中涉及的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)是瞬時(shí)的。節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)將在不同的時(shí)間發(fā)生變化。要使系統(tǒng)可靠運(yùn)行，就必須針對(duì)每個(gè)運(yùn)行狀態(tài)制定相應(yīng)的對(duì)策。但我們很容易發(fā)現(xiàn)這是不科學(xué)的，也是不可行的。正因?yàn)槿绱耍覀兛梢詫a(chǎn)生相同結(jié)果的操作模式合并為一種操作模式，從而降低方案制定的難度。同時(shí)，可以使處置方案具有很強(qiáng)的通用性。

綜上所述,提升水電站污水處理電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析是準(zhǔn)確把握科學(xué)發(fā)展觀的精神實(shí)質(zhì),以現(xiàn)代技術(shù)與管理經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)實(shí)踐的必然要求。只有堅(jiān)持把技術(shù)性管理放在生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的首位,才能促進(jìn)電力企業(yè)及水電站建設(shè)持續(xù)安全高效地發(fā)展,進(jìn)一步增強(qiáng)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和技術(shù)創(chuàng)造力,為我國(guó)水電站污水處理電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析企業(yè)參進(jìn)入市場(chǎng),參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)打好基礎(chǔ)。