基于LK的污水处理厂PLC系统

摘要：为达到一级A排放标准，山东禹城第二污水处理厂需要对全厂实行集中管理，采用高性能、高品质的PLC产品确保控制系统安全、高效运行。以和利时公司LK系列PLC为核心的控制系统在基于A2/O生物除磷脱氮污水处理工艺中得到应用，并能完全满足工艺控制的要求，提供了一种高可靠性、低成本、更优化的控制方案。

关键词：LK系列PLC;控制系统

1 引言

山东禹城第二污水处理厂项目是2011年禹城市二十大民生实事工程之一，总设计规模9万m3/d，其中一期工程设计规模3万m3/d。设计出水水质达到《城市污水处理厂污染物排放标准》一级A标准，项目实施完毕后将有效解决高新开发区内工业企业的污水处理问题。该污水处理厂控制系统以和利时公司LK系列PLC为核心，为整个系统的安全稳定运行提供了可靠保障。

2 污水处理控制系统的设计

污水处理厂控制系统设计基于现代先进控制思想，采用分散控制、集中监测管理的控制方式，以和利时公司LK系列PLC为核心的控制系统。基于LK系列PLC应用于污水处理厂，完全能满足A2/O生物除磷脱氮处理工艺控制的要求，提供了一种高可靠性、低成本、更优化的控制方案。

污水处理厂采用以LK210为主要PLC的集中和分散相结合的计算机控制系统，设1个中心控制室、4个现场PLC控制站。整个控制系统的结构原理图如图1所示。现场控制站对污水处理厂各过程进行分散控制，再由中心控制室对全厂实行集中管理。各现场控制站与中心控制室之间由工业以太网进行数据通信，传输介质为光纤，采用环型拓扑网络结构，传输速率为100Mbps。

图1 结构原理图

3 污水处理控制系统的功能

污水处理厂升级改造控制系统分为三级管理，包括生产管理级(中心控制室)、现场控制级(PLC控制站)及就地控制级。各级管理功能如下：

3.1 生产管理级(中心控制室)

主要完成对污水处理厂的管理、调度、集中操作、监视、系统功能组态、控制参数在线修改和设置、记录、报表生成及打印、故障报警等功能。系统提供了友好的人机界面，具备如下功能：

1)采集和实时监控全厂各工段的工艺参数值，电气参数值及生产设备的运行状态信息。

2)调节回路显示，包括所有调节回路，可修改设定值、控制方式、调节参数等，并有实时趋势图便于进行PID回路整定。

3)根据采集到的信息，建立各类信息数据库并对各类工艺参数值作出趋势曲线(含历史数据)，供操作人员分析比较。

4)报警系统提供过程中出现的故障、操作状态以及自动化过程中的综合信息以帮助及时发现危险情况，以减少污水处理厂运行过程中的严重事故和故障。这些信息以可见和可听的方式提醒操作人员，如某一监控回路出现故障，系统中相应监控画面中的回路部分会变色和闪烁，并伴有音响和报警信息提示操作员注意，同时将报警信息存储及打印输出。系统具有不同的信息类型和信息等级，以帮助操作人员能以最快的速度确认最重要的报警信息。

5)以"人－－机"对话方式指导操作。自动状态下，可用键盘或鼠标对有关设备进行手动操作(如开/停机操作)。

6)显示全厂平面及几十幅工艺流程中的剖面图。

7)动态图形及实时数据显示。图形系统可以处理所有屏幕上的输入输出信号。可根据用户需要，利用图形工具对工艺图、动态曲线、历史趋势图、棒图及表格进行动态或静态显示。

8)对重要设备的操作、重要参数的修改自动进行记录，以便进行管理及事故分析。

9)系统设置为多用户、多区域方式进行严格的安全管理。

10)采用分级操作与维护的工作方式。所有人员进入系统操作，首先进行登录，登录包括用户名称和口令，系统根据登录人的级别开放相应的功能：对于一般操作员只能进行简单的、系统正常情况下的操作;而对于系统维护则应由系统管理员来完成。

11)与工厂管理系统联网，实现资源共享、综合管理。

12)通过通信总线与其他厂家的控制系统进行通信。

3.2 现场控制级(PLC控制站)

根据厂区内生产构筑物的分布和工艺过程的要求，各现场PLC站通过主干网络联结起来。作为控制层，具备如下功能：

1)按控制程序对所辖工段内的工艺过程、电气设备进行自动控制，同时采集工艺参数，电气参数及电气设备运行状态。

2)通过通信网络与中央控制室的监控管理系统进行通信。向监控管理系统传送数据，并接受监控管理系统发出的开停机命令。

3)现场控制站提供方便的自动控制, 临界报警和连续的回路控制。

4)无响应报警：在任何时候，如果现场设备对控制站PLC的输出无响应(开/停或开/关超时不响应)。控制站PLC要发出一个错误信号。

5)为控制站PLC程序预置的值，可以通过中央监控站调整。

3.2.1 粗格栅和提升泵房控制站

主要用于粗格栅和提升泵房设备的控制及数据采集。主要功能包括：

1)通过超声波液位差计连续测量粗格栅前后液位差值，并与设定值比较，控制机械格栅的开启和上下运行排渣。也可采用设定时间控制排渣周期。