【摘 要】介紹了PLC集中控制系統(tǒng)在礦井水及污水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用。PLC的應(yīng)用提高了自動(dòng)化控制水平，降低了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率，提高了系統(tǒng)可靠性。本文介紹了色連礦井礦井水及污水處理站自動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、配置、功能及特點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】PLC集中控制系統(tǒng)；水處理；應(yīng)用

隨著全球能源供應(yīng)緊張和自動(dòng)化程度要求的不斷增加，我國的水處理站必然向高度自動(dòng)化和無人職守的方向發(fā)展。通過PLC集中控制系統(tǒng)色連礦井礦井水及污水處理站各工藝流程的設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測與控制、保護(hù)，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控操作。所有設(shè)備工況、電氣參數(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集，并實(shí)現(xiàn)信息處理自動(dòng)化、事件提示及故障報(bào)警智能化、查詢網(wǎng)絡(luò)化，具備先進(jìn)性、可靠性、實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性。

1.水處理系統(tǒng)概述

色連礦井礦井水及污水處理站監(jiān)控系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，核心部分采用西門子S7-300PLC，由PLC對礦井水處理系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)的所有設(shè)備的各項(xiàng)工藝參數(shù)進(jìn)行采集、處理，并通過設(shè)于集控室的上位機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制、工作狀況監(jiān)視和動(dòng)態(tài)畫面顯示。監(jiān)控系統(tǒng)配置與上級(jí)管理系統(tǒng)的通訊接口。當(dāng)調(diào)試、現(xiàn)場檢修或集控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，設(shè)備可由就地按鈕箱或現(xiàn)場配電柜上按鈕進(jìn)行操作。監(jiān)控系統(tǒng)采用設(shè)備分散控制，故障分散處理，全站集中監(jiān)控，提高了系統(tǒng)安全可靠性，為水處理站安全高效的生產(chǎn)建設(shè)提供有力的保證。

2.監(jiān)控系統(tǒng)功能

（1）采集、顯示污水處理、礦井水處理各設(shè)備運(yùn)行的工藝參數(shù)、電氣參數(shù)、電氣設(shè)備運(yùn)行的狀況。

（2）實(shí)現(xiàn)各設(shè)備與工藝參數(shù)之間以及設(shè)備相互之間工藝要求的閉鎖。

（3）在現(xiàn)場控制站顯示污水處理、礦井水處理動(dòng)態(tài)流程圖、工藝參數(shù)表、電氣參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)（工作、停止、故障）以及報(bào)警參數(shù)表等。

（4）自動(dòng)建立數(shù)據(jù)庫，對于重要的工藝參數(shù)、電氣參數(shù)自動(dòng)生成趨勢曲線。

（5）打印運(yùn)行報(bào)表（班、日、月、年）和報(bào)警、故障實(shí)時(shí)報(bào)表。

（6）報(bào)警：具備實(shí)時(shí)報(bào)警和歷史報(bào)警，實(shí)時(shí)報(bào)警可實(shí)時(shí)顯示每個(gè)測點(diǎn)參數(shù)（如超限）及系統(tǒng)工況（如設(shè)備狀態(tài)、系統(tǒng)通訊故障等情況），同時(shí)發(fā)出聲、光或語音報(bào)警信號(hào)。歷史報(bào)警允許用戶隨時(shí)查詢、打印所有報(bào)警記錄。

（7）顯示：具有良好的人機(jī)界面，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)工藝流程畫面、設(shè)備工況、工藝及電氣參數(shù)等，實(shí)現(xiàn)各參數(shù)及設(shè)備開停工況的歷史趨勢顯示，并進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理、記錄、顯示等。

（8）系統(tǒng)具備先進(jìn)的綜合診斷功能，能快速正確地識(shí)別模塊配置錯(cuò)誤、模擬量超程、線路斷線等故障，并在上位機(jī)上自動(dòng)報(bào)告故障。

（9）通訊：系統(tǒng)與礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)在礦井調(diào)度指揮中心全方位監(jiān)視。

3.監(jiān)控系統(tǒng)的軟、硬件構(gòu)成

監(jiān)控管理系統(tǒng)由監(jiān)控管理計(jì)算機(jī)及相關(guān)輔助儀表、設(shè)備等組成。PLC控制系統(tǒng)的輸入/輸出回路及電源系統(tǒng)具有可靠的抗干擾隔離措施，系統(tǒng)的抗干擾指標(biāo)符合GB/T13926第二嚴(yán)酷等級(jí)以上要求，能確保系統(tǒng)安全可靠。

3.1硬件

監(jiān)控系統(tǒng)由一臺(tái)2kVA的山特UPS不間斷電源供電，采用一臺(tái)P4級(jí)研華工控機(jī)做主機(jī)、監(jiān)視器選用22寸寬屏液晶顯示器。監(jiān)控系統(tǒng)配置與上級(jí)管理系統(tǒng)的通訊接口。

3.2軟件平臺(tái)

系統(tǒng)選用西門子WINCCv6.2版工控組態(tài)軟件進(jìn)行上位監(jiān)控軟件的組態(tài)開發(fā)，概念簡單，操作顯示畫面簡潔直觀，帶有標(biāo)準(zhǔn)的Windows風(fēng)格的圖形界面和動(dòng)畫效果便于管理人員的操作。

下位PLC控制軟件采用西門子STEP7v5.3，編制采用模塊化結(jié)構(gòu)，能確保數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性、可靠性和真實(shí)性，對瞬動(dòng)信號(hào)采取有效的處理措施確保動(dòng)作可靠。

3.3顯示

實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面分為礦井水處理系統(tǒng)流程圖、污水處理系統(tǒng)流程圖2個(gè)主畫面，以實(shí)物模擬形式和動(dòng)態(tài)方式，實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)視水處理站內(nèi)工藝過程的設(shè)備運(yùn)行狀況，并對設(shè)備的各種狀態(tài)通過變換顏色的方式加以區(qū)分，輔以數(shù)值形式直觀顯示各工藝參量；當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障或參量越限時(shí)，自動(dòng)彈出畫面提示信息或以故障點(diǎn)處色彩變化引起管理操作人員的注意。

模擬屏用于動(dòng)態(tài)顯示礦井水處理各在線監(jiān)測數(shù)據(jù)和各動(dòng)力設(shè)備的運(yùn)行工況。

4.監(jiān)測儀表

礦井水及污水處理系統(tǒng)的監(jiān)測儀表包含：

（1）熒光法溶氧儀：選用天健創(chuàng)新LDO10AC型。

（2）濁度儀：選用天健創(chuàng)新TSS10AC型。

（3）超聲波液位計(jì)：選用德菲ULI600型。

（4）超聲波流量計(jì)：選用深圳建恒DCT1158型。

（5）PH計(jì)：選用國內(nèi)專業(yè)生產(chǎn)分析儀表的蘇州立天機(jī)電TITOP20-MP型。

（6）余氯儀：選用國內(nèi)專業(yè)生產(chǎn)分析儀表的蘇州立天機(jī)電TITOCL10-M型。

（7）壓力變送器：選用美國麥克MPM型。

5.礦井水處理及污水處理監(jiān)控系統(tǒng)的操作

5.1礦井水處理系統(tǒng)監(jiān)控的范圍包括

生產(chǎn)泵房、煤泥泵房內(nèi)的水泵設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測和控制；初沉調(diào)節(jié)池吸泥機(jī)、水力循環(huán)澄清池電動(dòng)排泥閥的狀態(tài)監(jiān)測和控制；初沉調(diào)節(jié)池進(jìn)水管、泥漿攪拌站供水泵出水管、選煤廠供水泵出水管各安裝一臺(tái)電磁流量計(jì)，檢測各進(jìn)出水管的流量；初沉調(diào)節(jié)池、生產(chǎn)水池、煤泥濃縮池、排水池各安裝一套超聲波液位計(jì)，檢測各水池的液位；在生產(chǎn)泵房的吸水管、初沉調(diào)節(jié)池的進(jìn)水管各安裝一套在線濁度儀，檢測進(jìn)水濁度。

污水處理系統(tǒng)監(jiān)控的范圍包括：污水處理綜合池至污水調(diào)節(jié)池水管安裝一臺(tái)電磁流量計(jì)，檢測水管的流量；污水調(diào)節(jié)池安裝一套超聲波液位計(jì)，檢測水池的液位。

5.2水處理的流程及監(jiān)測

礦井水處理及生活污水處理系統(tǒng)按預(yù)先編制的控制程序，對各控制系統(tǒng)和各設(shè)備進(jìn)行控制和操作指導(dǎo)。

在操作站顯示礦井水處理及生活污水處理系統(tǒng)動(dòng)態(tài)流程圖、各控制系統(tǒng)的控制流程圖、供電系統(tǒng)圖、工藝參數(shù)表、電氣參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)以及報(bào)警參數(shù)表等。用戶可以點(diǎn)擊圖上的水處理設(shè)施，以獲取詳盡的資料和信息。

系統(tǒng)自動(dòng)建立數(shù)據(jù)庫，對于重要的工藝參數(shù)如：各水池水位、礦井水進(jìn)、出水濁度、流量以及污水處理綜合池的溶解氧和污水出水的流量等自動(dòng)生成趨勢曲線。打印運(yùn)行報(bào)表（班、日、月、年）和報(bào)警、故障實(shí)時(shí)報(bào)表。

當(dāng)變送器發(fā)生斷線故障時(shí)，控制系統(tǒng)便會(huì)自動(dòng)識(shí)別和判斷，發(fā)出報(bào)警音響信號(hào)，并在監(jiān)視器顯示變送器斷線故障的名稱。

6.結(jié)語

PLC系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性好、可靠性高、數(shù)據(jù)處理迅速等特點(diǎn)，采用了PLC系統(tǒng)的水處理站功能齊全、智能化運(yùn)行。通過自動(dòng)化集中控制系統(tǒng)，在控制室實(shí)現(xiàn)對控制系統(tǒng)的監(jiān)視，還可使用軟件對系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控、調(diào)試和編程。降低了設(shè)備維護(hù)和維修量，減輕了員工的負(fù)擔(dān)。提高了礦井水處理系統(tǒng)及污水處理系統(tǒng)的可靠性，加強(qiáng)了生產(chǎn)的安全性。