基于PLC的污水处理厂
2016/6/25 15:04:45
在上位机监控界面上，设置了L0点、H1点、L1点、H2点、L2点、间隔时间T等参数设置界面，以便运行人员根据实际运行情况调整参数，达到运行最佳状态。其控制流程图如图2所示：
改造后进水泵房自动控制系统已经稳定运行3年多，未出现控制不稳定或者液位过高造成管网溢水等事故，并且通过充分利用变频调节，实现了节约能源、降低能耗的作用，缺点是需要至少保证一台变频泵完好运行，否则无法实现恒液位控制。
水泵房的自动控制在整个污水处理厂自动控制系统中是非常重要的组成部分。本文以某污水处理厂进水泵房为例，介绍了进水泵房升级改造前和升级改造后，PLC分别采取不同的控制程序来控制各台进水泵的自动启停，从而实现进水泵房的恒液位控制及节能降耗。
进水泵房在污水处理厂中是一个关键单元，其自动而可靠的运行不仅可以保护设备、保障平稳进水，还可以节省大量的人力和物力，因此进水泵房的自动控制在整个污水处理厂自动控制系统中是非常重要的组成部分。
某污水处理厂污水处理能力为30万吨/日，进水泵房2座，进水泵房装有10台进水泵，其中有2台是变频运行，2#进水泵房装有5台进水泵，其中有1台是变频运行。现以1#进水泵房为例来说明基于PLC的进水泵房自动控制系统。
进水泵房装有10台进水泵和一套超声波液位计，泵房控制系统分为：现场手动、MCC保护控制、PLC控制、VDU控制，现将各种控制方式做一下初步介绍：
手动控制：现场控制箱控制方式选择旋钮打在手动位置，水泵由现场启动、停止按钮控制。该方式控制级别高于PLC方式和VDU方式。
MCC保护保护控制：一旦水位达到报警高度，MCC（电机控制中心）接管水泵控制，无论水泵在何种控制方式下，MCC都将根据时间序列开启水泵，直到液位达到最低液位。同样，一旦水位达到最低液位，MCC将停止所有水泵，但同时交出水泵控制权。
VDU控制方式：VDU是VideoDishplayUnit的缩写，也就是视频显示单元控制，其实也就在上位机人工启停进水泵，类似远程手动。
PLC控制方式：PLC根据现场水位自动开启、关闭进水泵，保持进水泵房水位的相对稳定，同时避免设备的频繁启动，该方式是自动控制的关键。
(一)升级改造前的进水泵房PLC自动控制
升级改造前进水泵房装有10台进水泵，无变频泵运行。由于进水泵房比较小，调节的液位范围不超过50厘米，同时还需考虑水泵的开启间隔时间，故一般的根据不同液位开启水泵的控制方式不适合此工况，故采用了以下方式控制：
1、设定高液位LH1点：一旦水位高于LH1点，那么系统每隔10秒钟开启一台进水泵，直到液位低于LH1点。该点考虑了水泵的开启要求，也就是同一台泵开启间隔为6分钟。
2、设定低液位点LL1：一旦水位低于LL1点，那么系统每隔10秒钟关闭一台进水泵，直到液位高于LL1点。
3、设定高高液位点LH2：一旦水位高于LH2点，那么系统每隔2秒钟开启二台进水泵，直到液位低于LH2点。LH2点不考虑水泵的开启要求，因为一旦反应不及时，MCC将接手控制，而MCC控制为保护控制，也不考虑水泵的开启间隔。
4、设定低低液位点LL2：一旦水位低于LL2点，那么系统每隔2秒钟关闭二台进水泵，直到液位高于LL2点。
此控制模式有效避免了控制系统由于采用液位控制，且液位调节范围很小（仅不超过50厘米），造成的水泵频繁开启，和MCC接受控制而造成的起停震荡；同时，此控制系统采用循环启闭水泵，没必要在开启水泵时考虑最短运行时间的泵优先开启，从而简化了编程，经长时间观察，此方法完全可以保障水泵均匀运行。
该污水处理厂进行了一级A升级改造，升级改造后进水泵房仍装有10台进水泵，但将其中2台进水泵改为变频运行。考虑到增加了变频泵的控制，同时控制液位仍然只有50厘米，而由于管网改造等原因，对污水厂进水泵房液位高度提出了更高的要求，所以，重新编写了泵房控制程序。新的控制系统仍然是4种控制方式：现场手动、MCC保护控制、PLC控制、VDU控制。其中现场手动、MCC保护控制与原系统完全一致，VDU控制基本一致，但因为增加了变频进水泵的频率调节控制，PLC控制方式发生了重大改变，其控制方式为：
1、设定水位控制点L0：L0点是水位控制目标（该水位上位机可调），当水位高于该点时，变频泵频率每T秒（该时间上位机可调）减少5赫兹，直到最低频率；当水位低于该点时，变频泵频率每T秒增加5赫兹，直到最高频率。
2、设定高液位H1：当水位高于该点时，系统将每10秒启动一台非变频进水泵，一直到液位低于H1为止。
3、设定低液位L1：当水位低于该点时，变频泵频率每10秒关闭一台非变频进水泵，一直到液位高于L1为止。
4、设定高液位H2：当水位高于该点时，系统将每5秒启动两台非变频进水泵，一直到液位低于H2为止。
5、设定低液位L2：当水位低于该点时，变频泵频率每5秒关闭两台非变频进水泵，一直到液位高于L2为止。