PLC系統在某改建污水處理廠的應用

孟維娜

(上海電氣集團國控環球工程有限公司，山西 太原 030000)

1 PLC系統概述

1.1 PLC含義

PLC控制系統全稱為可編程控制系統(programmable logic controller)，主要應用于工業環境等大型場所。PLC控制系統的工作原理：基于可編程存儲器，采取數字或模擬量等模式，實現連續過程控制、批量控制和邏輯控制的功能[1-2]。

1.2 PLC系統特點

PLC控制系統網絡包含兩種連接方式：1)傳統方式：一臺PC作主站，一臺或多臺PLC為從站；2)特殊方式：一臺PLC作主站，多臺同型PLC為從站。后者的優勢，體現在程序寫入的簡便上，避免了通信協議的要求。PLC除順序控制外，還可具有閉環功能。

1.3 PLC較DCS與FCS優勢

DCS包含功能模塊強大，幾乎可達到各種規模控制要求，所以在近十年得到了普遍應用。但因其通信協議的封閉性，導致了購買及后續改造的局限性，很難實現各家DCS與上層網絡的兼容性。DCS傳輸的模擬信號精度差，易受外界干擾。再加上系統的傳輸線過長，增加了系統的誤差與成本[3]。

FCS是在DCS基礎上發展而來的現場總線控制系統，它保證了儀表和設備之間的信號傳輸精度。FCS具有智能化、分散控制、相互通信便捷的優點，對整個系統具有超高的預判性和可控性。但相較于PLC，它的成本高昂，除了系統本身以外，對智能儀表也有很高要求，其中，機械儀表均要被替換。針對污水處理改造項目，PLC已足夠使用要求，選擇FCS反而會導致資源浪費及成本增高，沒有達到經濟性目的[4-5]。

2 某污水處理廠改造概況

本項目是改造項目，本系統接收總水量66 t/h，其中，60 t/h來自現有污水處理站SBR生化出水，6 t/h來自于廠區除鹽站RO濃水，廢水總量核定為66 t/h，設計規模為80 t/h，總體要求系統經膜法濃縮回收率達到83%，膜法濃水經蒸發結晶處理后達到零排放。

2.1 污水處理

廢水處理單元由絮凝軟化沉淀+過濾+離子交換+脫碳器+UF+RO+蒸發預處理+三效蒸發系統組成，RO用于廠區循環水補水，濃水進入三效蒸發系統。

反滲透濃水經蒸發預處理后，進入三效蒸發結晶系統。通過采用熱法蒸發結晶實現高鹽廢水零排放。

2.2 污泥處理

本工程產生的污泥采用非濃縮壓濾技術進行處理。本工程污泥處理系統包括污泥池及污泥脫水機等設施，高密沉淀池及斜板沉淀池排出的污泥由螺桿泵至板框壓濾機進行處理，泥餅外運。

2.3 工藝流程(見圖1)

圖1 污水處理改造項目工程流程

3 PLC在污水處理廠的應用

3.1 在污水處理中有效控制pH值的應用

在該工程中，由于水質的獨有特點，通過加入燒堿和碳酸鈉等軟化劑，達到除堿除硬的目的。所以，嚴格控制污水池的pH值具有重要的意義。加入帶有遠傳功能的酸度儀和堿度儀，利用PLC系統控制各儀表，將采集到的數據準確實時地傳入控制室，使這些數據得到存儲、分析及處理。設置高高限和低低限，隨時控制酸閥、堿閥等開關閥的啟停，達到穩定pH在合理范圍的目的。這種利用PLC系統控制的方法簡單、安全、快捷、準確，達到了良好的工作效率和經濟效益。

3.2 在泵等電機中啟停頻率控制的應用

該污水處理項目中，包含三大系統：蒸發預處理系統共計27臺泵，其中，一用一備12臺，其他功能電機10臺，這37臺電機中需變頻控制的共計9臺；蒸發系統共計19臺泵，一用一備7臺，其他功能電機10臺，其中需變頻控制的有1臺；加藥系統共計50臺泵，其中，一用一備25臺，其他功能電機9臺，這59臺電機中需變頻控制的共計18臺。

通過以上數據統計，可見泵等電機是污水處理系統中非常重要的部分，它們不僅需要簡單的啟停，還包含了頻率控制。如一臺污泥循環泵，變頻調節信號來自高密池進水流量計。只有通過PLC系統將流量數據采集輸入控制室，才能夠對污泥循環泵的運行情況實時控制，保證其正常運行，實現泵站的高度自動化，滿足污水處理廠對循環池水量的需求。

PLC控制系統保證了整個系統的高度自動化，將各儀表與電機實現聯鎖，確保達到現場液位數據實時控制電機啟停的目的。并可通過模擬量模塊，改變變頻器頻率，使泵的轉速在固定區間平滑變化。

3.3 在壓力、液位、流量、溫度中的常規應用

該污水處理工程中各系統均包含帶有遠傳功能的壓力、液位、流量、溫度儀表，這些儀表數據均能實時傳入控制室終端，顯示在操作站屏幕界面，使操作人員隨時可以看見現場狀況，通過報警、聯鎖功能，真正實現自動化控制，節省了大量人力、物力、財力。PLC系統的靈活性，還在于可以隨時對系統參數進行調整，使工作效率、效益再次優化。

4 結語

結合我國國情，環保、節能、安全是當下化工廠改造的主體方向。自控系統的發展，尤其是PLC系統的發展，極大地改善了化工廠的工作環境和安全性，并使其智能化得到了實現。PLC系統在污水處理廠的改造技術，更得到了使其得到了長足的發展，確保了智能化、安全化的化工環境的實現。