西门子南通PLC模块总代理商

　1 PLC 的应用

　　PLC 在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。PLC 可编程逻辑控制器用于处理系统的控制器，实现控制系统的功能要求，也可利用计算机作为上位机，通过网络连接PLC，对生产过程进行实时监控，其特点如下：

　　1)编程方便、开发周期短、维护容易;2)通用性强，使用方便;3)控制能力强;4)模块化结构，扩展能力强。组态软件，又称组态监控软件系统软件。译自英文SCADA,即Supervisory Control and Data Ac(数据采集与监视控制)。它是指一些数据采集与过程控制的专用软件。处在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。组态软件常与PLC 一起结合组成系统应用工控领域。

　　集成PLC 和组态软件的控制系统应用于工业污水处理和医院污水处理等领域是目前较为先进的控制方法。

　　2 污水处理控制系统

　　2.1 污水处理系统

　　根据医院污水的排出途径和环境保护部门的法规与规定，对医院污水的生物性污染、理化型污染及有毒有害物质进行全面处理，根据医院实际，采用生物膜法污水处理工艺，该工艺由单独特殊处理单元、预处理单元、生化单元、化学处理单元、病毒病菌处理单元、脱氯处理单元、污泥处理单元、废气处理单元构成，终达到现执行的《医疗机构水污染物排放标准》GB18466-2005 标准。

　　2.2 污水处理系统控制原理

　　2.2.1 控制过程

　　手动模式：各类设备的控制是根据操作面板的按钮输入来控制，无逻辑限制，即可不根据传感器的状态进行控制。

　　自动模式：进行闭环控制，系统根据检测到外部传感器的状态对设备进行启停控制。

　　1)接通电源，启动自动控制方式，启动潜水搅拌器和刮泥机。

　　2)运行粗、细格栅机，进行间歇运行，即运行一段时间然后停止一段时间，循环运行。

　　3)根据反馈回来的液位差状态控制清污机的运行和停止。

　　4)进水泵房中的潜水泵根据液面的高低进行运行、停止及运行数量的控制。

　　5)转碟曝气机根据溶解氧仪反馈的模拟量经PLC 运算后进行控制，同时控制分离机的运行和停止。

　　6)污泥回流泵的运行和停止根据液面的高低进行控制。

　　7)在污泥脱水系统中，离心式脱水机的启动采用顺序控制方式，依次启动其设备。

　　2.2.2 污水处理系统工程设备规格

　　1)隔栅井：由一台功率为1.5KW 的破碎机和一台功率为1.1KW 的螺旋输送机组成。

　　2)调节池：由三台功率为3KW 的潜水排污泵(P1、P2、P3)组成。

　　3)接触氧化池：由四台功率为4KW 的潜水曝气机(M1、M2、M3、M4)组成。

　　4)沉淀池：由两台功率为3KW 的污泥泵(P4、P5)组成。

　　5)尾气吸附装置：由一台功率为1.5KW 的风机和两台1.1KW 的污泥泵组成。

　　6)污泥池：一台功率为1KW 的污泥搅拌机。

　　7)消毒装置：由三台电压为AC220V 功率为0.15KW 的二氧化氯发生器(T1、T2、T3)和加盐槽组成。

　　2.2.3 控制设备

　　1)隔栅井：破碎机和螺旋输送机并联运行，同启同停，每三天工作一次，每次工作一个小时(单独一路)

　　2)调节池：池中分三个水位，分别为H1(警戒水位)、H2(基本水位)、H3(高水位)、上电以后，当水位上升到H2 水位但没有到达H3 水位的时候，P1 开始工作;当水位上升到H3 水位的时候P1、P2 均投入使用;当水位下降，到H1 水位的时候P1、P2 同时停止工作，在P1、P2 工作的过程中，如果发现其中任意一台出现故障，P3 投入使用，并报警，将故障电机在马赛克屏幕上显示出来。

　　3)接触氧化池：四台曝气机M1、M2、M3、M4 与潜水排污泵P1、P2、P3 联动，当P1、P2、P3 中任意一台工作的时候，M1-M4 同时投入使用;当P1、P2、P3 都停止运行以后(即当调节池中的水位下降到警戒水位或以下的时候)，M1-M4 延时45 分钟以后同时停止工作，当M1-M4 任意一台发生故障的情况下，停止输出并报警显示故障信号。

　　4)沉淀池：两台污泥泵P4、P5 同启同停，每两个小时开启一次，每次工作20 分钟，与沉淀沉砂池的阀门DZ1 联动，泵开阀开，泵停阀停，一个月以后关闭DZ1 开启污泥池的阀门DZ2，让它工作20 分钟以后关闭，并开启DZ1，循环工作，此过程也是跟P4、P5 联动，当P4、P5 任意一台发生故障则停止输出并报警指示故障信号，当DZ1、DZ2 任意一组发生故障的情况下停止输出并报警显示故障信号。

　　5)消毒装置：三台二氧化氯发生器T1、T2、T3 工作方式为一用二备，根据实际测量的消毒池中的余氯的含量来控制投入使用的二氧化氯发生器的台数，具体做法如下：当P1-P3 中任意一台工作,T1 投入工作，三台二氧化氯发生器以替补的方式投入工作，当开启T1 5-40 分钟(根据实际情况，时间由用户自行设定)，如果当时测量的余氯含量小于2.5mg/L，开启T2 ，同时判断T1 有故障(虚拟故障)并报警，T2 投入使用5-40 分钟以后判断当时测量的余氯含量，如果小于2.5mg/L，则将T3 投入使用并判断T2 有故障(虚拟故障)并报警，开启T3 投入使用5-40 分钟以后判断当时测量的余氯含量，如果小于2.5mg/L，则判断T3 有故障(虚拟故障)并报警。

　　在二氧化氯发生器替补投入工作的过程中，如果余氯的含量小于3.5mg/L 则一直工作，在余氯含量大于3.5mg/L 的情况下T2 停止工作或T3 停止工作或T2、T3 同时停止工作，直到余氯测量值小于2.5mgL 时继续重复上述的替补工作方式动作。在使用的过程中如果调节池中的水位下降至警戒水位或以下的时候T1、T2、T3 延时45 工作分钟以后停止工作， 如果T1、T2、T3 中的任意一台发生故障，则停止输出并报警显示故障信号。

　　6)尾气吸附装置：尾气吸附装置中的一台风机与接触氧化池中的P1、P2、P3 联动， 如果调节池中的水位下降至警戒水位H1 或以下的时候，P1、P2、P3 同时停止工作，风机在泵停止运行60 分钟以后停止工作。

　　2.2.4 报警和指示

　　1)酸槽和盐槽中的液位(开关量)偏低(为0)时报警;

　　2)二氧化氯发生器其中任意一台发生故障时报警;

　　3)四台曝气机中的任意一台发生故障时报警;

　　4)格栅井中的两个电机(破碎机和螺旋输送机)发生故障时报警;

　　5)调节池中的P1、P2、P3 三台电机任意一台发生故障时报警;

　　6)两组电磁阀DZ1、DZ2 任意一组发生故障时报警;

　　7)污泥池中的P4、P5 任意一台有故障时报警;

　　8)尾气吸附装置中的风机电机发生故障时报警。

　　2.2.5 系统工作状态显示

　　1)调节池的液位(m);2)在线流量(m3/h);3)累计流量(m3);4)COD 的值(mg/L);5)余氯值(mg/L);6)所有报警信号和工作指示以不同颜色显示。

　　3 PLC 程序控制原理

　　医院污水处理系统控制原理框图如图2 所示。PLC 是控制系统的核心，通过监测污水池的液位以及各类传感器的输入，以及相关模拟量的输入，制定科学合理高效的运行控制算法，给出各类动作设备、电机、水泵等的控制信号。

3.1 水位控制

　　污水处理系统中的水位控制实际是潜水泵的开停及转速控制。潜水泵控制流程如图3 所示。

　　3.2 水位控制算法：

　　当水位次上升到H1 米的时候dt300=1 泵1 投入工作， 具体算法为：

　　(dt100=0 代表水位上升过程中且水位值小于H1 米

　　dt100=1 代表水位下降过程中切水位值大于H0 米

　　dt102=0 代表水位上升过程中且水位值小于H2 米

　　dt102=1 代表水位下降过程中切水位值大于H0 米)

　　说明：H0

　　if level≥2.7 && dt100=0 && dt300=1，p1=1;

　　同理，当水位次上升到H2 米的时候泵2 投入工作应该表示为

　　if level≥2.8 && dt102=0 && dt300=1, p1=1;

　　所以根据方法一可以得出以下的编程思路：

　　P1 的工作条件：

　　1) if level≥H1 && dt100=0 && dt300=1, p1=1;

　　2) if level≥H0 && dt102=1 && dt300=1, p1=1;

　　3) if level≥H2 && dt102=0 && dt300=3, p1=1;

　　4) if level≥H0 && dt102=1 && dt300=3, p1=1;

　　3.3 定时器在本系统中的应用

　　定时器(T)在可编程控制器中的作用相当于一个时间继电器，它有一个设定值寄存器，一个当前值寄存器以及无数个触点。对于每个定时器，这三个量使用同一个名称，但使用场合不一样，其所指也不一样，通常在一个可编程控制器中有几十至数百个定时器可用于定时操作。

　　本系统中涉及到许多定时部分，比如说接触氧化池中的M1-M4 延迟45分钟后停止工作;涉及到定时功能：简单示例如图4。

　　Y0 在X0 断开45 分钟后关断，在输入触点开断后，输出触点延时开段的定时器被认为是延时断定时器， 本案例中的45 分钟延时关断就是此类定时器。

　　4 小结

　　本文通过分析医院污水处理工艺流程、要求和重要性,研制了采用PLC为核心控制系统,并以组态软件作为开发平台，对医院污水形成了从科室排放控制到综合处理排放进行实时监控的自动化体系,并能够通过上位机的网络功能实现远传。按照COD、SS 等理化指标要求，进行沉淀，物化过滤，生化消毒等措施，实现污水清洁处理达标排放要求。该方案为医院的污水处理提了一个很好的示范。