葉遠(yuǎn)堅(jiān) 周麗琴

1.廣西大學(xué)電氣工程學(xué)院 530004 2.廣西農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 5300073.廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 530007

1 引言

近幾年以來，中國糖業(yè)快速發(fā)展，成為世界第三產(chǎn)糖大國。由于產(chǎn)糖量的增加，污水的排放量也不斷增加，引起的環(huán)境污染日益嚴(yán)重。目前，國家加大了環(huán)境保護(hù)的力度，各地的制糖企業(yè)也順應(yīng)國家治理環(huán)境的大潮，自覺加大了對糖廠污水處理建設(shè)方面的投資力度。云南省鎮(zhèn)康縣南華勐堆糖業(yè)公司污水處理廠加大力度建設(shè)糖業(yè)污水處理項(xiàng)目，以西門子S7-200系列PLC為核心，構(gòu)建自動(dòng)控制系統(tǒng)，控制糖業(yè)污水的處理過程，提高糖廠污水的水質(zhì)，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

2 工藝概況

2.1 CASS工藝簡介

CASS(Cyclic Activated Sludge System)是間歇運(yùn)行的循環(huán)式活性污泥法，是近幾年來國際上公認(rèn)處理生活污水和工業(yè)污水的較好工藝。CASS工藝的運(yùn)行模式由進(jìn)水、曝氣、沉淀和潷水四個(gè)階段組成,從進(jìn)水到潷水結(jié)束作為一個(gè)周期。每個(gè)CASS反應(yīng)器由三個(gè)區(qū)域組成，即生物選擇區(qū)、氧區(qū)和主反應(yīng)區(qū)。

2.2 CASS工藝流程

制糖廢水排到污水處理站，首先是由格柵池把污水中的漂浮物阻攔下來，然后污水流到調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池檢測液位高度（如果污水或者水量太大就先把污水排到事故池里閑置一下后再處理），液位高度到達(dá)后通過提升泵抽到冷卻塔（污水溫度高，就開啟冷卻塔對糖業(yè)污水降溫），流到配水槽，經(jīng)過虹吸到CASS池，邊進(jìn)水邊曝氣，曝氣完成，然后沉淀，最終排水。CASS工藝流程如下1所示。

圖1 CASS工藝流程圖

3 CASS工藝污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)的方案

CASS工藝污水處理的自動(dòng)控制方案的主要依據(jù)是CASS工藝處理污水的工藝流程特點(diǎn)。CASS工藝處理污水的自動(dòng)控制主要是根據(jù)CASS工藝污水處理的反應(yīng)時(shí)間控制，即對CASS工藝處理污水的進(jìn)水、曝氣、沉淀、潷水這四個(gè)階段所需要的時(shí)間進(jìn)行時(shí)間順序的自動(dòng)控制；在調(diào)節(jié)池和CASS池中配以液位程序控制。

4 CASS工藝污水處理的自動(dòng)控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

CASS工藝污水處理的自動(dòng)控制系統(tǒng)主要硬件構(gòu)成有：一套低壓控制柜、一臺(tái)研華工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、以及兩臺(tái)電源。CASS工藝污水處理的自動(dòng)控制系統(tǒng)核心控制器采用西門子S7-200 PLC（安裝于低壓控制柜內(nèi)）同時(shí)包含研華610工業(yè)控制電腦、后備電源、小型斷路器、220VAC/24DC開關(guān)電源、微型繼電器等輔助設(shè)備。軟件部分主要采用了西門子S7-200PLC編程軟件（STEP7-Micro/WIN V4.0SP6）和亞控公司的組態(tài)王6.53監(jiān)控軟件512點(diǎn)的配合使用。

4.1 硬件部分

PLC的選型及測點(diǎn)配置。通過對自動(dòng)控制系統(tǒng)所要檢測的數(shù)字量輸入點(diǎn)數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后最后得出47個(gè)，所要檢測的模擬量輸入點(diǎn)數(shù)4個(gè)，對控制設(shè)備的數(shù)字量輸出點(diǎn)數(shù)27個(gè)。通過統(tǒng)計(jì)以上檢測的數(shù)字量輸入、模擬量輸入和數(shù)字量輸出后作為選擇PLC的基本依據(jù)，在正常情況下，都會(huì)為PLC增加20%余量作為擴(kuò)展使用，數(shù)字量輸入47×1.2≈56點(diǎn)，模擬量輸入4×1.2≈5點(diǎn)最后模擬量選擇8個(gè)點(diǎn)，數(shù)字量輸出27×1.2≈32點(diǎn)。因?yàn)閿?shù)字量輸入輸出點(diǎn)數(shù)合計(jì)86個(gè)點(diǎn)，模擬量輸入合計(jì)8個(gè)點(diǎn)，最后決定選擇整體式的西門子S7-200CN型PLC配合以相應(yīng)的功能模塊構(gòu)成。整個(gè)系統(tǒng)的核心由西門子226主機(jī)6ES7216-2AD23-0XB8（包含24DI/16DO）一臺(tái)、數(shù)字量擴(kuò)展模塊16點(diǎn)DC輸入/16點(diǎn)DC輸出模塊6ES7223-1BL22-0XA8一塊、數(shù)字量擴(kuò)展模塊16點(diǎn)DC輸入模塊6ES7221-1BH22-0XA8一塊、模擬量4輸入模塊6ES7231-0HC22-0XA8兩塊組成。

工業(yè)控制計(jì)算機(jī)采用研華IPC-610-L的主機(jī)箱一臺(tái)，采用了Intel core2.0處理器、內(nèi)存2G、硬盤500G的配置。后備電源采用了深圳山特C3K/30,3KVA在線式UPS一臺(tái)。

4.2 軟件部分

PLC的編程軟件采用的是西門子S7-200PLC編程軟件（STEP7-Micro/WIN V4.0SP6），主要實(shí)現(xiàn)對CASS工藝污水處理過程的編程，可以對程序進(jìn)行調(diào)試和測試，并可在程序運(yùn)行時(shí)進(jìn)行監(jiān)視，能夠及時(shí)了解編程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤。

組態(tài)軟件采用了亞控公司的組態(tài)王6.53。該軟件容易學(xué)習(xí)和使用，功能齊備，具有可視化的操作界面；可以自動(dòng)建立輸入輸出點(diǎn)，但是它是按外部和內(nèi)部點(diǎn)一起計(jì)算控制點(diǎn)數(shù)的，而不是按外部點(diǎn)來計(jì)算的；能夠?qū)崿F(xiàn)分布式存儲(chǔ)報(bào)警和歷史數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對污水處理整個(gè)處理流程的監(jiān)控，具有實(shí)時(shí)趨勢監(jiān)控的能力，并且對整個(gè)處理過程可實(shí)現(xiàn)全面報(bào)警功能。

針對勐堆南華糖業(yè)公司污水處理站處理污水的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)和制作了相應(yīng)的組態(tài)界面，如監(jiān)控系統(tǒng)的登錄界面（包含了用戶的登錄退出、創(chuàng)建、修改密碼、退出系統(tǒng)等功能），公共頁面界面（主要功能是進(jìn)行各個(gè)頁面的切換與故障發(fā)生時(shí)的復(fù)位清除等），工藝流程圖界面（提供一個(gè)簡易的CAD流程圖界面，使操作者能對整個(gè)污水處理的工藝流程有所了解），監(jiān)控總圖界面（窗口就是日常進(jìn)行監(jiān)控的主要畫面，其中包含了電機(jī)狀態(tài)的查看、啟停方式、程控設(shè)定、故障提示、液位流量顯示等），總體監(jiān)控畫面如圖2所示。監(jiān)控總圖中包含了所有需要啟停的設(shè)備，包含泵、風(fēng)機(jī)、電磁閥，均有對應(yīng)的位置；電機(jī)顯示狀態(tài)在監(jiān)控圖中各個(gè)相應(yīng)的設(shè)備的中部，其中紅色代表停止、綠色代表運(yùn)行、黃色代表故障（此故障為電機(jī)的一般過載故障）；液位顯示在對應(yīng)池子的圖符中；程控設(shè)定在最左邊的自控顯示窗口中，點(diǎn)擊參數(shù)設(shè)置設(shè)定；故障顯示窗口在左上角處，以下詳解。還有其他的分控界面，如設(shè)備控制畫面、液位設(shè)定窗口、報(bào)警提示、程控設(shè)定、參數(shù)設(shè)定、控制頁面、報(bào)表頁面、報(bào)警頁面、曲線頁面等。

圖2 監(jiān)控總圖界面

5 結(jié)束語

本套系統(tǒng)在云南鎮(zhèn)康縣南華勐堆糖業(yè)有限公司污水處理中投入運(yùn)行后，穩(wěn)定可靠，設(shè)備運(yùn)行正常，操作人員在污水處理控制中心進(jìn)行監(jiān)控操作，降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了污水處理設(shè)備的利用率和操作人員的勞動(dòng)效率以及安全度，保證了處理后的污水的水質(zhì)，達(dá)到了預(yù)期的目的，為客戶提供了節(jié)能、高效的污水處理系統(tǒng)。

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