探討GE PLC控制系統在污水處理裝置上的應用

李福星

摘 要 本文通過以GE PLC控制系統在污水裝置中的應用為例詳細介紹了此系統的系統結構和配置方案， 并對日常維護中遇見的典型問題及處理方案進行了舉例說明，探討了GE PAC RX 3i和VERSAMAX在污水處理系統中的應用。

關鍵詞 GE;污水;系統;故障;VersaMax

引言

污水處理在環境保護中是一個非常重要的環節 ，隨著新型污水處理工藝的發展，控制參數越來越多，控制響應時間要求越來越快，對控制系統的通信功能越來越高。

1 工藝流程

來自全廠所有生產和生活污水進入污水預處理系統經生化處理后進入綜合水池，池內設有預曝氣管網，對污水進行鼓風攪拌防止污泥沉淀。水質均勻后由提升泵打入SBR池進行好氧反應，SBR池處理后再進入中水回用裝置進行超濾和反滲透深度處理后的產水補給作為第一循環冷卻水系統補充水，濃水達標排放。污泥通過帶式污泥壓濾機進入公司渣場，濾液再進行循環處理[1]。

2 控制系統構成

該裝置控制系制統由美國通用電氣（GE）公司的PAC RX3i 系列和VersaMax遠程 I/O分站PLC構成。污水裝置采用PAC RX3i作為主站，5套超濾系統，3套反滲透系統，2套公用I/O系統共計10個分站系統采用VersaMax。操作站和工程師站均為DELL品牌工控機和iFIX人機界面組態軟件。

GE PAC RX3i主站CPU選用IC695CPU315，通訊模塊 IC695ETM001采用以太網的方式與上位機通信。IC695PBM300模塊采用Profibus現場總線與遠程I/0分站通信，10個分站采用GE VersaMax遠程I/O模塊，通過 IC200PBI001與主站采用Profibus通訊。開關量輸入、輸出模塊均采用24VDC模塊，模擬量輸入模塊采用4-20mA模塊和RTD（熱電阻）模塊。VersaMax主要有6個單元組成：

2.1 CPU

CPU執行用戶程序，直接控制本地1/0模塊或通過現場總線控制分布1/0模塊，還可以與其他PLC通信。

2.2 NIU

NIU提供從站通信協議將1/0模塊和主機通過現場總線連接起來，主機可以是PLC也可以是DCS系統。

2.3 I/O模塊

VersaMax產品提供了多種類型的1/0模塊，除了常規的開關量、模擬量模塊外，還有熱電阻RTD、熱電偶TC和高速計數器HSC等特殊模塊。

2.4 I/O底座

I/O底座支持所有類型的VersaMax 1/0模塊的安裝，背板總線通訊和現場接線端子，1/0模塊裝卸時無須變動現場接線。

2.5 通信模塊

提供了VersaMax PLC與其他設備的通訊。目前支持的通訊模塊有：Genius，DeviceNet（主）， Profibus-DP（從）。

2.6 電源及電源輔助底座

電源模塊通過背板總線向1/0模塊供電。在系統配置中當CPU上的電源支持的負載電流能力不能滿足配置的1/0模塊需要時，可增加一個或多個電源，其安裝在電源輔助底座上[2]。

3 操作站、工程師站和網絡結構：

3.1 操作站、工程師站

該裝置控制系統共配置了一臺操作員站和一臺工程師站，安裝了iFIX3.5組態軟件，通過工控機配置的以太網卡連接在系統網絡上 ，兩臺上位機可同時接收或發送 PLC的數據，工程師站安裝有上位軟件iFIX3.5開發版和下位Proficy Machine Edition 9.5編程軟件，以便工程師開發或修改組態畫面和PLC應用程序。

3.2 現場總線網絡層

PAC RX3i控制器通過 PROFIBUS-DP ，向VersaMax I/O分站發送或接收數據。人機界面控制層 ES（工程師站）和OS（操作員站）與PAC RX3i以太網模塊組成局域網，以iFIX的G90協議實現與控制器的通訊進而實現對系統的監控和操作。

4 故障實例分析與處理

實例1：中水回用超濾系統在運行過程中不能正常工作，操作員畫面上不能給超濾進水泵頻率輸出，遠程控制站PLC接受不到4-20Ma的信號，進水泵不能遠程啟動運行。

此故障可能發生如下情況：①程序丟失;②梯形圖內部保持功能起作用;③部分梯形圖復位功能失去;④通信失常。

針對上述情況，對每種情況都做了試驗，檢查發現：通過CPU狀態燈確認可編程控制器CPU內的程序并沒有丟失，梯形圖內部程序未保持，程序運行正常，經檢查1#超濾系統控制柜通信頭通訊線有短路現象，重新接線后污水超濾系統運行正常。

實例2：中水回用3套反滲透系統和5套超濾系統不能運行。

此故障可能發生如下情況：①程序丟失;②梯形圖內部保持功能起作用;③PLC模塊故障 。

經檢查，邏輯程序正常，梯形圖內部程序未保持。檢查發現公用I/O點的分站柜內進水，通訊模塊、電源模塊I/O模塊故障，更換上述模塊和模塊底座后，超濾系統和反滲透系統還是不能工作，分析不能工作的原因為更換通訊模塊IC200PBI001后，需要在I/O分站下載硬件配置程序，重新組態硬件程序下載至I/O分站PLC后系統運行正常。

實例3：污水處理裝置PLC控制系統大檢修后系統不能運行，I/O輸入輸出故障，畫面過程測點顯示問號。

此故障可能發生如下情況：①程序丟失;②通信故障。

檢查發現通訊正常，主站程序丟失，因檢修停電再加上CPU電池電量低導致控制系統主程序丟失。重新下載主站程序后系統運行正常。

5 結束語

該系統投入運行后提高了污水處理控制系統的自動化運行水平，實現了遠程監控功能 ，降低了操作人員的工作強度。而VERSAMAX遠程 I/O分站將系統分站安裝在現場控制柜受制于現場環境因素，故障率較高，這就需要我們做好現場控制柜的防護措施，加強現場的巡檢。

參考文獻

[1] 謝萬鋒.基于GE VersaMax PLC的水電站控制系統實例解析[J].小水電，2016，（1）：23-28.

[2] 張偉輝，吳君.GE VersaMax PLC在土賢莊水電站控制系統中的應用[J].新技術，2019，（4）：64-65.