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PLC控制系统在电厂废水处理中的应用

1引言

　　公司工程技术人员针对电厂生产废水处理的特点和工程实例，经过数百次的反复试验研究，成功研制一种新型、高效、低运行成本的处理工艺，并将该工艺应用于佛山市光明发电厂有限公司的污水处理中。经过一年多的调试运转，经检测，该工艺的各项指标均达到了国家污水综合排放标准gb8978-1996中的一级排放标准。

　　由于污水处理的环境恶劣且一些工艺参数要求严格，在人工操作时，会因操作人员的错误判断而影响处理效果，甚至造成不可挽回的损失。因此在该工程中，我们设计了plc自动控制系统，实现了污水处理过程的自动控制，工艺过程的操作和工艺参数显示均通过触摸屏实现，工作人员通过触摸屏设置好必要的参数后，只需监控处理过程，进行一些必要的干预。

2污水处理工艺流程简介

　　电厂含油废水是由离心分离机脱水及维修设备时产生，废水的酸碱度变化大，水质的含油量变化大，乳化程度高，一般的处理系统受各种因素影响比较大（水量、含油量、酸碱度），造成各项排放指标超标（电厂废水排放标准cod≤100ppm.ss≤70ppm，含油率≤5ppm）。以下介绍一种新型的处理工艺，其流程如图1所示。

　　废水的处理过程：前级采用旋流分离器对含油废水进行预处理，它利用两种不相溶液体的比重差，在压差的条件下，产生高速旋转，使得密度高的水抛出，密度小的油溢出，实现油水的高效分离，它相对于自然重力沉降平流隔油高效得多，离心分离后能有效地除去大部分的浮重油，降低次级负荷（降低加药量），次级采用竖流沉淀池进行破乳、絮凝沉淀，在竖流沉淀加药池的混凝方式是加药方向与被处理的废水相对流，保证充分、快速混凝。为配合发挥药物的功效，采用特殊的控制方式响应系统各种因素的变化，通过絮凝沉淀完成对石油及ss的有效处理，后级采用氧化-过滤器对cod进行有效降解。系统的cod主要由维修分厂的废水产生，成分主要为芳烃族类，氧化—过滤器通过撞击流的方式，利用气水高速相撞，改变芳烃族类的理化特性，从而降解系统的cod。废水经过以上工艺处理后环保考核的主要三项指标cod、ss、含油率达到了国家一级排放标准（cod≤100ppm.ss≤70ppm，含油率≤5ppm）。

3plc控制系统结构

　　3.1 硬件结构

　　自控系统分为两级：上位监视级和下位控制级，如图2所示。监视级由一台日本hakko公司的v606i型触摸屏和一台打印机组成，实现现场工作状态的同步监视，并可随时打印现场的运行数据。控制级由一台s7-200cpu224型可编程逻辑控制器（plc）及一个模拟量采集模块em235、一个i/o扩展模块em223和触摸屏组成。其中，plc用于流量采集、1＃、3＃计量泵的输出信号处理和反洗水泵、搅拌泵、空压机、抽水泵的控制;em235用于ph计的信号输入和2＃计量泵的输出信号处理;em223用于水位信号采集和漩流分离器、撞击流装置的控制;触摸屏除了提供监视功能，也具有控制功能，可通过它设定参数及实现对每个系统设备的单独控制。触摸屏和plc之间通过rs-442/485转换线通信。

PLC在轧钢生产故障诊断中的应用研究

3　plc在故障诊断系统中的作用

　　故障诊断系统是典型的人机系统，根据系统中的信息流向和功能划分的结果［1］，基于操作站智能化的故障诊断系统，如图2所示。

　　系统的输入模块要完成轧钢生产设备故障检测信号、控制指令和专家知识的接收工作。处理模块要求能自动实现特征参数提取、控制指令代码转换的功能。专家知识的整理和表达由领域专家和系统专家协作完成。控制模块是故障诊断系统的核心，它根据控制指令，利用专家知识，完成从故障特征到故障原因的识别工作。控制模块的功能越完善，故障诊断系统的智能化程度越高。输出模块通过声光报警装置和人机界面，给出故障定位、预报和解释的结果。其中，人机界面还能提供排除故障的技术路线。实现信息源从输入模块到输出模块的全自动流向，减少人在其中的干预作用，是轧钢生产设备对其故障诊断系统的要求。采用plc的故障诊断系统，有助于实现故障诊断过程的自动化。

4　利用plc和操作站实现智能化诊断的方式

　　实现轧钢生产设备故障诊断的智能化，可充分利用专家知识，提高诊断效率，是故障诊断技术发展的一个重要方向。由于目前的plc产品不具备自动获取和存储专家知识的功能，所采用的编程语言无法完成控制层中的计算推理功能，因此，单纯采用plc的故障诊断系统的智能程度是相当有限的。为此，可利用网络技术和通讯技术，将plc和操作站联接成网络，互相取长补短，共同构成故障诊断的硬件系统。plc采用并行分布式结构，作下位机使用，操作站作为上位机，可完成plc的程序下装，实施对多台plc的管理，进行复杂的数据运算，建立数据库，存储专家知识，其输入输出设备可用作诊断过程的人机交互。plc与操作站通过两种方式联接成一个整体：一是通过plc的通讯口和操作站的通讯口进行联接，二是通过plc的输入输出端子与操作站上的开关量板和a/d板进行联接。其中，plc通过通讯口传递给上位机的故障信号多达2个或2个以上时，上位机要通过编码进行识别，而通过plc输出端子传递给上位机的故障信号，上位机要通过开关量板输入端子的地址来识别。plc输入端子可接受来自上位机的控制信号或故障信号。网络中的plc和操作站在故障诊断系统中各自扮演着不同的角色。通常情况下，故障诊断过程中复杂的逻辑判断、开关量故障信号的检测以及在严重故障状态下对设备进行的保护可交给plc完成，而复杂的数值计算和人机交互可在上位机上完成。

5应用效果

　　整个车间自动化系统为二级控制系统，即设备控制级和信息管理级，设备控制级即一级系统为rmc200轧线控制系统，采用abbmaster piece系统，由10套abb master piece200/1过程站、3套masterpiece90过程站、和3台advant station500系列操作站、1台vt340监控站及2台masteraid220编程器构成。各过程站之间的网络通讯采用masterbus300（简称mb300），通过加热炉的过程站与二级信息管理级进行通讯。每一个mp200/1过程站通过一个dscs140通讯板连接到mb300网络上，通过mb300网络进行数据交换，通讯板上可以设定地址开关，据此来确定该节点在网络上的位置。对于mp200/1与打捆机mp90的通讯，通过rmc7系统中的通讯板dscs131连接至modem，打捆机上也分别装一modem和通讯板dscs131，由modem来实现远程通讯。在加热炉rmc1的mp200/1系统中，通过dscs150板与二级计算机系统ibmnetifinity 5000服务器通讯，二者通过gcom网络进行数据交换。下面以rmc2为例，简介实现轧钢生产设备故障诊断的智能化。

　　rmc2实际上包括三套plc:rmc2、rmc52、rmc62，rmc2主要完成的控制功能有：轧制程序表的设定及存储、炉前装料设备控制（包括热送和装冷坯两种情况）、炉前钢坯测长与称重、加热炉出口设备控制、粗轧机主传动控制、粗轧机微张力控制、6#剪子控制;rmc52主要完成的控制功能有：中轧机控制（包括速度级联、速度给定、跟踪）、轧线模拟轧钢测试、中轧机组的活套扫描器控制;rmc62主要完成的控制功能有：精轧机控制（包括速度级联、速度给定、跟踪）、精轧机组的活套扫描器控制。rmc2、rmc52、rmc62三者既需独立完成分配给自己的控制功能，又环环相扣，互相联锁制约着，若中轧机组的活套扫描器控制中有差错，轧钢控制系统无法正常运行，6#剪子立即碎断，防止轧线堆钢，同时，加热炉停止出钢，直至故障解除。