1引言

公司工程技術人員針對電廠生產(chǎn)廢水處理的特點和工程實例，經(jīng)過數(shù)百次的反復試驗研究，成功研制一種新型、高效、低運行成本的處理工藝，并將該工藝應用于佛山市光明發(fā)電廠有限公司的污水處理中。經(jīng)過一年多的調(diào)試運轉，經(jīng)檢測，該工藝的各項指標均達到了國家污水綜合排放標準gb8978-1996中的一級排放標準。

由于污水處理的環(huán)境惡劣且一些工藝參數(shù)要求嚴格，在人工操作時，會因操作人員的錯誤判斷而影響處理效果，甚至造成不可挽回的損失。因此在該工程中，我們設計了plc自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了污水處理過程的自動控制，工藝過程的操作和工藝參數(shù)顯示均通過觸摸屏實現(xiàn)，工作人員通過觸摸屏設置好必要的參數(shù)后，只需監(jiān)控處理過程，進行一些必要的干預。

2污水處理工藝流程簡介

電廠含油廢水是由離心分離機脫水及維修設備時產(chǎn)生，廢水的酸堿度變化大，水質(zhì)的含油量變化大，乳化程度高，一般的處理系統(tǒng)受各種因素影響比較大（水量、含油量、酸堿度），造成各項排放指標超標（電廠廢水排放標準cod≤100ppm.ss≤70ppm，含油率≤5ppm）。以下介紹一種新型的處理工藝，其流程如圖1所示。

廢水的處理過程：前級采用旋流分離器對含油廢水進行預處理，它利用兩種不相溶液體的比重差，在壓差的條件下，產(chǎn)生高速旋轉，使得密度高的水拋出，密度小的油溢出，實現(xiàn)油水的高效分離，它相對于自然重力沉降平流隔油高效得多，離心分離后能有效地除去大部分的浮重油，降低次級負荷（降低加藥量），次級采用豎流沉淀池進行破乳、絮凝沉淀，在豎流沉淀加藥池的混凝方式是加藥方向與被處理的廢水相對流，保證充分、快速混凝。為配合發(fā)揮藥物的最佳功效，采用特殊的控制方式響應系統(tǒng)各種因素的變化，通過絮凝沉淀完成對石油及ss的有效處理，后級采用氧化-過濾器對cod進行有效降解。系統(tǒng)的cod主要由維修分廠的廢水產(chǎn)生，成分主要為芳烴族類，氧化—過濾器通過撞擊流的方式，利用氣水高速相撞，改變芳烴族類的理化特性，從而降解系統(tǒng)的cod。廢水經(jīng)過以上工藝處理后環(huán)保考核的主要三項指標cod、ss、含油率達到了國家一級排放標準（cod≤100ppm.ss≤70ppm，含油率≤5ppm）。

3plc控制系統(tǒng)結構

3.1硬件結構

自控系統(tǒng)分為兩級：上位監(jiān)視級和下位控制級，如圖2所示。監(jiān)視級由一臺日本hakko公司的v606i型觸摸屏和一臺打印機組成，實現(xiàn)現(xiàn)場工作狀態(tài)的同步監(jiān)視，并可隨時打印現(xiàn)場的運行數(shù)據(jù)?？刂萍売梢慌_s7-200cpu224型可編程邏輯控制器（plc）及一個模擬量采集模塊em235、一個i/o擴展模塊em223和觸摸屏組成。其中，plc用于流量采集、1＃、3＃計量泵的輸出信號處理和反洗水泵、攪拌泵、空壓機、抽水泵的控制;em235用于ph計的信號輸入和2＃計量泵的輸出信號處理;em223用于水位信號采集和漩流分離器、撞擊流裝置的控制;觸摸屏除了提供監(jiān)視功能，也具有控制功能，可通過它設定參數(shù)及實現(xiàn)對每個系統(tǒng)設備的單獨控制。觸摸屏和plc之間通過rs-442/485轉換線通信。

3.2軟件構成

s7-200型plc的組態(tài)編程采用step7軟件，該軟件基于win32或以上版本，具有在pc上對s7-200控制系統(tǒng)進行常規(guī)配置、程序編輯、編譯及反編譯、監(jiān)控和在線命令等功能。v606i型觸摸屏的編程采用v-sft軟件設計，這是hakko公司v6系列觸摸屏用戶畫面的專用軟件。它運行于windows95/98/nt操作系統(tǒng)，僅需指定plc的型號，當向v6下載畫面數(shù)據(jù)時，對應的plc通訊程序就會自動下載到v6中，因此兩者之間的兼容不存在任何問題。

4plc控制系統(tǒng)的功能

為提高處理效率，減輕工人的勞動強度，保證設備正常運行，plc控制系統(tǒng)具有生產(chǎn)過程自動控制、在線監(jiān)視、故障顯示報警、生成報表等基本功能。

4.1生產(chǎn)過程自動控制

本控制系統(tǒng)的檢測儀表為多種類、在線連續(xù)檢測，其中包括液位、流量、ph值的測量和控制。ph計測量的4～20ma信號和流量計的脈沖信號輸入plc，經(jīng)程序運算處理后傳輸至觸摸屏監(jiān)視和打印，并通過程序里的公式運算，分別輸出高速脈沖和4～20ma信號至兩個計量泵，進行污水的絮凝劑pac（聚合氯化鋁）和pam（聚丙稀酰胺）的自動調(diào)節(jié)。檢測儀表的控制信號（液位上下限）送至plc參與系統(tǒng)的邏輯控制。主要控制回路介紹如下：

含油廢水一般是中性的，ph值在6～8之間，但當維修車間清洗時，廢水將帶有堿性，如果ph值超過9，將會對廢水的絮凝效果產(chǎn)生影響，所以要加酸中和，將污水的ph值調(diào)節(jié)至6.5～7.5。另外，pac和pam的加入也必須按一定的順序和比例，才能達到好的絮凝效果。

綜上所述，影響污水處理效果的主要調(diào)節(jié)回路有污水加酸中ph值的控制和pac、pam加入量的控制，現(xiàn)分別加以詳細說明。

（1）污水的ph值調(diào)節(jié)

我們選用了一臺臺灣jenco公司生產(chǎn)的3675型工業(yè)式酸度/氧化還原測試儀對ph進行控制。這種控制器除實現(xiàn)ph值檢測外，還具備兩組開關控制輸出（上下限報警）和ph值訊號輸出（4~20ma）。我們可通過控制器設定ph值的上下限，將兩組開關控制信號輸出至plc，通過程序運算，輸出信號，控制3＃計量泵的開停。另外，也可以通過觸摸屏上設計的按鈕，直接控制3＃計量泵，實現(xiàn)ph值的手動調(diào)節(jié)。ph值訊號（4~20ma）輸出至plc，經(jīng)程序換算為數(shù)值在觸摸屏上顯示。

（2）pac、pam加入量的控制

由于選用的是日本tacmina公司的pzi4型計量泵，它可以接收模擬量或脈沖量信號控制，因此，我們首先將渦輪流量計的脈沖信號輸入plc，通過程序內(nèi)高速計數(shù)器計算脈沖數(shù)和公式換算，得出pac、pam的加藥量，再通過程序進行數(shù)模轉換，由plc和擴展模塊分別輸出脈沖信號和模擬量信號來控制1＃、2＃計量泵，使pac、pam可以隨著流量的連續(xù)變化而變化，從而使污水處理效果穩(wěn)定、高效。另外，通過觸摸屏可以設定相關參數(shù)，或通過界面上內(nèi)置的高值、中值、低值三個按鈕方便快捷地改變參數(shù)，還可以在觸摸屏上直接輸入加藥量，對系統(tǒng)進行調(diào)控，實現(xiàn)加藥量的手動調(diào)節(jié)。加藥量經(jīng)程序換算為數(shù)值在觸摸屏上顯示。

4.2在線監(jiān)視、報警功能

對系統(tǒng)運行參數(shù)、水位狀態(tài)、設備狀態(tài)、各種越限報警信號，進行實時監(jiān)測、處理、記錄和顯示。

（1）工藝圖的切換

plc和觸摸屏的程序開發(fā)時，在觸摸屏的屏幕上可以顯示動態(tài)的工藝流程圖和8個子界面，在這些界面上可以顯示現(xiàn)場設備的運行狀況、儀表檢測數(shù)據(jù)，以及某些工藝參數(shù)的變化趨勢、歷史記錄。操作人員可以直接在觸摸屏上了解處理系統(tǒng)的運行狀態(tài)，并且可以隨時切換每個界面，調(diào)整工藝參數(shù)和對自控系統(tǒng)進行干預。

（2）工作流程的自動監(jiān)控

現(xiàn)場操作人員可在觸摸屏上設置各項參數(shù)，操作水泵、設備，實現(xiàn)流程的監(jiān)視、選擇流程的啟動和停止。另外，觸摸屏程序組態(tài)了扇形圖和柱狀圖顯示流量和ph值數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)記錄在歷史趨勢圖中，以更直觀地觀測生產(chǎn)數(shù)據(jù)和分析運行過程。

（3）越限報警

控制系統(tǒng)對生產(chǎn)中出現(xiàn)的負載故障和控制參數(shù)越限（如ph值超過上限）有聲光報警功能，以引起操作人員注意，及時采取措施排除故障，從而使生產(chǎn)恢復正常。

4.3報表功能

為將污水處理情況記錄下來，可根據(jù)需要由操作人員通過觸摸屏的打印輸出功能，將里面的一些重要檢測數(shù)據(jù)和歷史趨勢圖打印出來。

5結束語

從近一年的運行情況來看，該控制系統(tǒng)完全滿足電廠污水處理工藝的要求，提高了處理效率，降低了工人的勞動強度和運行成本，體現(xiàn)了污水處理站的現(xiàn)代化水平，具有和工藝成套應用及推廣的價值。