污水廠PLC系統(tǒng)究竟是個(gè)啥？它在污水處理中都有哪些應(yīng)用？
【谷騰環(huán)保網(wǎng)訊】與其他行業(yè)相比，污水處理系統(tǒng)面臨著非常復(fù)雜多變的生產(chǎn)條件和處理過(guò)程，單純通過(guò)人工經(jīng)驗(yàn)控制很難實(shí)現(xiàn)良好的處理效果，同時(shí)也缺乏經(jīng)濟(jì)效益性。
而且近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)排放標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，大部分污水廠都進(jìn)行了提標(biāo)改造，污水處理工藝、設(shè)備進(jìn)一步復(fù)雜化，人員工作量大幅提高。
因此，從主觀和客觀上都需要建立一套應(yīng)用于污水處理過(guò)程的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。
PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)適應(yīng)污水處理廠設(shè)備分散、控制點(diǎn)多及控制信息復(fù)雜的要求，成了污水處理廠自動(dòng)控制系統(tǒng)的首選。
什么是PLC？它有哪些優(yōu)勢(shì)？
1、PLC的概念
PLC的英文全稱是ProgrammableLogicController，翻譯過(guò)來(lái)就是可編程邏輯控制器。
它是建立在計(jì)算機(jī)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)和通信技術(shù)基礎(chǔ)上得以研發(fā)和應(yīng)用的現(xiàn)代自動(dòng)化控制技術(shù)，屬于一種作為存儲(chǔ)器的可編程程序，具有可編程、存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理、邏輯運(yùn)算和順序控制等功能特點(diǎn)。
同時(shí)，PLC也具有定時(shí)、自動(dòng)控制等功能，用戶能夠通過(guò)程序編寫和輸入來(lái)達(dá)到電氣自動(dòng)化控制效果，實(shí)現(xiàn)水處理系統(tǒng)設(shè)備聯(lián)動(dòng)控制，降低人工操作誤差概率，大幅提升水處理效率。
2、PLC的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
由于污水處理本身的復(fù)雜性，很多污水廠會(huì)在實(shí)際處理過(guò)程中選用繼電器來(lái)控制水處理系統(tǒng)。但繼電器的使用往往存在一些弊端，比如：
在繼電器安裝時(shí)，線路鋪設(shè)復(fù)雜；線路程序一經(jīng)確定難以更改，后期系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)工作艱巨；線路復(fù)雜導(dǎo)致水處理系統(tǒng)故障難以排除、維修不及時(shí)，最終影響水處理系統(tǒng)的整體的運(yùn)行效率和安全性。
而采用PLC電氣自動(dòng)化控制，能夠有效提升水處理系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性與穩(wěn)定性。
首先，其運(yùn)用無(wú)線通信傳輸，能夠有效避免線路帶來(lái)的問(wèn)題；其次，能通過(guò)傳感器對(duì)水處理系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，降低能耗和水處理系統(tǒng)的故障率，節(jié)省運(yùn)維成本。最后，能夠?qū)崿F(xiàn)水處理系統(tǒng)運(yùn)行的優(yōu)化和生產(chǎn)的智能化水平，實(shí)現(xiàn)信息化管理，降低能耗和運(yùn)行成本。
PLC系統(tǒng)在污水處理中的應(yīng)用
1、PLC系統(tǒng)的主要功能
PLC控制方式選擇
一般來(lái)說(shuō)，控制方式采用三級(jí)控制方式，具體如下：
第一級(jí)：自動(dòng)控制方式：即PLC根據(jù)控制程序和現(xiàn)場(chǎng)采集的各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行操作控制，無(wú)需人為干涉，簡(jiǎn)稱“自動(dòng)”；
第二級(jí)：中控控制方式：即由中控值班室操作員站，現(xiàn)場(chǎng)操作站或觸摸屏等下達(dá)各種操作指令對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作控制。簡(jiǎn)稱“單控”；
第三級(jí)：手動(dòng)控制方式，即操作人員在設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)電氣控制柜對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作控制。此間控制由電氣回路實(shí)現(xiàn)，PLC不參與。簡(jiǎn)稱“手動(dòng)”；
三種方式的控制級(jí)別由高到低依次為：手動(dòng)、單控、自動(dòng)。
PLC在線監(jiān)視功能
將PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用于污水處理中，利用其數(shù)據(jù)采集功能可以實(shí)時(shí)監(jiān)控污水處理的情況。
具體來(lái)說(shuō)，就是在工控軟件支持下，中控室的計(jì)算機(jī)屏幕上可以動(dòng)態(tài)顯示工藝流程變化，并提供圖像支持。
工作人員實(shí)時(shí)在線了解污水廠現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、儀器儀表檢測(cè)數(shù)據(jù)等重要參數(shù)，然后根據(jù)屏幕上顯示的異常情況做出應(yīng)對(duì)調(diào)整。
PLC故障報(bào)警功能
在污水處理的過(guò)程中，PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用所起到的功能就是故障報(bào)警。
如果設(shè)備出現(xiàn)故障，PLC系統(tǒng)會(huì)按照事先制定的預(yù)案啟動(dòng)故障報(bào)警功能并對(duì)故障進(jìn)行初次處理，主要采用顯示報(bào)警聲音、畫面方式提示污水廠工作人員對(duì)故障進(jìn)行處理。
系統(tǒng)中報(bào)警窗口的設(shè)計(jì)分為當(dāng)前報(bào)警和歷史報(bào)警兩個(gè)。當(dāng)前報(bào)警只顯示目前仍存在的報(bào)警信息；歷史報(bào)警則顯示的是經(jīng)過(guò)處理的、復(fù)位的報(bào)警信息。
PLC實(shí)時(shí)管理功能
PLC系統(tǒng)能夠?qū)芫工藝資料及處理的數(shù)據(jù)等進(jìn)行分析、歸類，并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)方便管理使用。具體表現(xiàn)為：
管線狀態(tài)參數(shù)的顯示。如污水處理廠線路走向、全線設(shè)備構(gòu)成及全線工藝流程等圖表、數(shù)據(jù)。
操作過(guò)程實(shí)時(shí)記錄。對(duì)污水處理過(guò)程中涉及的各項(xiàng)操作按照時(shí)間順序進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，并存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，必要時(shí)可以進(jìn)行打；做到污水處理全程操作有據(jù)可查、確保工作人員安全規(guī)范操作。
操作分級(jí)安全管理。PLC系統(tǒng)中的所有操作都設(shè)置了保密級(jí)別，操作與維護(hù)相分離，使用各自賬號(hào)、密碼登錄，不同級(jí)別賬號(hào)、密碼完成的操作不同，系統(tǒng)全程記錄進(jìn)入人員的操作信息。
PLC趨勢(shì)分析功能
PLC系統(tǒng)中的趨勢(shì)分析功能，是為了幫助操作人員根據(jù)運(yùn)行趨勢(shì)及時(shí)采取相關(guān)措施進(jìn)行處理的功能。它主要以曲線方式顯示，分為歷史趨勢(shì)和實(shí)時(shí)趨勢(shì)。
歷史趨勢(shì)記錄的是設(shè)備、儀器、儀表過(guò)去的運(yùn)行狀態(tài)，可以查看過(guò)去某一時(shí)刻的設(shè)備、儀器儀表的具體趨勢(shì)。
實(shí)時(shí)趨勢(shì)記錄的是當(dāng)前生產(chǎn)過(guò)程中各設(shè)備、儀器儀表的工作狀態(tài)變化，可以依據(jù)實(shí)時(shí)趨勢(shì)信息對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)度管理。
PLC連鎖保護(hù)與報(bào)表生成功能
PLC系統(tǒng)中的連鎖保護(hù)功能，主要是為了防止一個(gè)設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題而造成其他設(shè)備損壞的事故的出現(xiàn)，為提高設(shè)備保護(hù)能力而設(shè)計(jì)。
報(bào)表自動(dòng)生成則是該系統(tǒng)的一項(xiàng)基本功能，主要配合重要操作數(shù)據(jù)、故障處理等的打印查看、備案及供工作人員參考。
2、PLC在污水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用
PLC用于污水處理系統(tǒng)中的主要工藝單元，可以有效促進(jìn)處理效率的提高
預(yù)處理系統(tǒng)
格柵系統(tǒng)將螺旋輸送機(jī)、格柵機(jī)組、超聲波液位計(jì)作為主控對(duì)象。
在粗格柵和細(xì)格柵的位置安裝一臺(tái)超聲波液位差計(jì)，用來(lái)測(cè)量和對(duì)比液位差。該控制在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上可以設(shè)置液位控制和定時(shí)控制。液位控制應(yīng)用的關(guān)鍵在于對(duì)格柵機(jī)的啟停控制靠格柵的前后液位差PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)啟動(dòng)停止控制。
中間提升泵
提升泵主要是根據(jù)液位的高低對(duì)提升泵的啟停進(jìn)行自動(dòng)控制。
當(dāng)泵有故障出現(xiàn)時(shí)，故障泵會(huì)自動(dòng)切出PLC自控程序，備用泵會(huì)的自控程序會(huì)自動(dòng)切入，確保泵的運(yùn)行時(shí)間基本是相同的。
除碳生物濾池單元
PLC控制除碳生物濾池中的自動(dòng)沖洗等工藝流程。
在PLC的控制下碳生物濾池沖洗流程中首次快速排水、氣洗準(zhǔn)備、氣洗、氣水混沖、延長(zhǎng)氣水混沖、漂洗、最后排水、熟化等步序自動(dòng)完成。
反硝化生物濾池單元
PLC控制反硝化生物濾池中的自動(dòng)過(guò)濾，自動(dòng)沖洗等工藝流程。
自動(dòng)根據(jù)進(jìn)水流量選擇過(guò)濾個(gè)數(shù)，過(guò)濾時(shí)間長(zhǎng)的濾池先啟動(dòng)，過(guò)濾時(shí)間短的濾池優(yōu)先停止，保證濾池過(guò)濾、沖洗和等待的自然輪換。
加藥單元
PLC根據(jù)進(jìn)水流量計(jì)和溶解氧、硝態(tài)氮等水質(zhì)儀表，自動(dòng)控制乙酸鈉投加量，有效地去除水中氨氮。
PLC根據(jù)進(jìn)水流量、原藥濃度、投加濃度等參數(shù)自動(dòng)計(jì)算出需求流量，將需求流量作為PID調(diào)節(jié)設(shè)定值，將聚合物加藥泵出口流量計(jì)作為PID控制反饋值，PID閉環(huán)投加，保證了聚合物投加的連續(xù)性和準(zhǔn)確性。
污泥脫水系統(tǒng)
根據(jù)污泥混合池出口污泥濃度計(jì)，自動(dòng)調(diào)節(jié)離心脫水機(jī)進(jìn)泥量和加藥量，保證污泥脫水系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。
PLC與DCS有什么區(qū)別？如何選用？
PLC的發(fā)展是基于制造業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)控制需求，而DCS的發(fā)展是基于化工、電力行業(yè)的連續(xù)過(guò)程控制和監(jiān)控。它們的區(qū)別主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：
面向的對(duì)象不同：PLC面向一般工控制領(lǐng)域，通用性強(qiáng)；而DCS偏重過(guò)程控制，用于化工、電力等行業(yè)。
DCS強(qiáng)調(diào)連續(xù)過(guò)程控制的精度，可實(shí)現(xiàn)PID、前饋、串級(jí)、多級(jí)、模糊、自適應(yīng)等復(fù)雜控制，而PLC僅具有PID功能，控制精度不如DCS高。
DCS系統(tǒng)具有功能強(qiáng)大的軟件包，可針對(duì)性地開發(fā)軟件（工藝參數(shù)配置和控制算法），相較于PLC應(yīng)用更方便。
從區(qū)別上看，DCS是要優(yōu)于PLC的，但DCS的缺點(diǎn)也有很多：
1、DCS的通信協(xié)議是封鎖著的,不同廠家的DCS之間和上層網(wǎng)絡(luò)之間很難能實(shí)現(xiàn)相互連接，彼此之間信息是封閉的，通訊標(biāo)準(zhǔn)也是不一樣的，各用各的，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中彼此也不兼容。
2、事實(shí)上，DCS僅可達(dá)到半分散，由于這個(gè)原因整個(gè)系統(tǒng)的接線將會(huì)異常雜亂，從而導(dǎo)致一個(gè)很簡(jiǎn)單的控制線路，它的傳輸信號(hào)經(jīng)過(guò)的路線會(huì)很長(zhǎng)，這將觸發(fā)好多的問(wèn)題。
3、DCS的檢測(cè)和控制是通過(guò)模擬信號(hào)，從而導(dǎo)致了控制系統(tǒng)中的各個(gè)設(shè)備之間，系統(tǒng)之間,整個(gè)系統(tǒng)與外界之間是沒有信息交流。同時(shí)，模擬信號(hào)的傳輸精度比較差，還會(huì)受到外界因素的干擾。
4、如今的DCS廣泛使用輸入輸出卡件，這就造成系統(tǒng)的檢測(cè)和控制信號(hào)達(dá)不到預(yù)期的要求，在整個(gè)的系統(tǒng)中傳輸線比較長(zhǎng),同時(shí)還要進(jìn)行A/D和D/A的轉(zhuǎn)換，這樣會(huì)大大增加系統(tǒng)的誤差和故障。
從發(fā)展的角度來(lái)看，各種控制方法都在漸漸融合，特別是PLC，已經(jīng)能完成DCS的絕大部分功能，并能做冗余或熱備，模塊也可以帶電插拔。
至于選用PLC還是DCS，主要取決于面向的對(duì)象。比如，電力行業(yè)主設(shè)備通常選用DCS控制系統(tǒng)，而相對(duì)比較獨(dú)立的污水處理車間通常選用PLC控制。
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