基于欧姆龙PLC的污水处理系统设计(5)

7)对曝气池的两台罗茨风机状态进行监控； 8)控制鼓风机房的二台冷却泵。

4.2.5.3 PLC1站选型

根据控制要求，PLC1共需数字量输入86点，数字量输出29点，模拟量输入15路，另外预留20%的IO点备用，故PLC1站控制柜内部设备如下: (l)稳压电源及UPS

由于污水处理现场环境比较恶劣，现场的水泵、鼓风机、电动机等大功率感性负载较多，容易引起电源波动，且系统要求配备不间断电源，故配备稳压电源和UPS。 (2)PLC单元 l)CPU模块

选用 OMRONCJ系列 CJIM13-EIN.它带有RS-232接口和以太网接口，可用于中大规模的I/0配置。它具有20K字的程序存贮器，4096个计数器，4096个定时器，定时范围0.lms-999.9s。每个系统可以扩展一个机架，最多可有19个模块。 2)电源模块

选用CJIW-PA205R电源模块，给CPU供电。 3)数字信号模块(DI/OO)

CSIW-ID211 16点开关量输入模块，共8块，地址:0.00-7.15。 CSIW-OC211 16点开关量输出模块，共2块，地址:8.00-9.15。 4)模拟信号模块(AI/AO)

CSIW-AD081-V1 8通道模拟量输入模块，共3块，地址:2000-2027。

模拟量输入模块将模拟信号转化为CJIM内部处理用的数字信号，与它相连的外部设备有电压和电流传感器、热电偶和电阻式温度计等。 5)其他

CJIW-IC10l I/O控制模块 CJIW-Ⅱl0l I/O接口模块 CSIW-CN313 扩展电缆 (3)IO点数

根据控制要求对PLC模块选定后，对IO点数及其地址进行分配，以下列出了

部分PLC控制对象及其对应的地址。例如1#粗格栅正转(下降)为开关量输入，1#粗格栅反馈为开关量输出，1#粗格栅前后液位差为模拟量输入。如下图4-1所示。具体详见附录四。

图4-1 PLC1站控制对象及对应地址

4.3 PLC2站设计

PLC 2站主要负责鼓风机的控制。鼓风机的手动控制由鼓风机现场控制柜完成，自动控制方式由PLC系统根据生化池溶解氧设定值及实际值，通过模糊PID算法实现自动鼓风控制。

4.3.1 鼓风机电器控制原理

鼓风机房有3台220KW的离心式鼓风机，风量150m3/min，进气温度20℃，进气压力98kpa，排气压力 169kpa。系统采用施耐德 AfS48C41Q22OKW软起动器，工作在接触器旁路工作模式，实现一拖三控制。在一拖三级联控制系统中，ATS48的运行信号RUN，停止信号STOP和级联信号LIC由PLC的继电器输出给定[7]。电机主回路控制图如图4-1所示。

图4-2 电机主回路控制图

图中1KM1、2KM1、3KM1为电机l#、2#、3#的主接触器，1KM2、2KM2、3KM2为电机l#、2#、3#的旁路接触器。下面以l#电机为例说明电机的启动停止过程。

启动时，按下启动按钮，经PLC延时后，输出一个500ms的脉冲启动信号给ATS48的RUN端，软启动器被允许启动，由于产生运行信号，ATS48内部继电器R1吸合，于是主接触器1KM1合上，ATS48按照设置的启动时间启动；启动结束后，ATS48内部继电器R2合上，于是旁路接触器1KM2合上，此时 1KM1和1KM2同时吸合;在较短的一段时间之后，R2在R1之后失电，1KM1断开，电机继续由1KM2供电，完成整个启动过程。同理可以启动2#电机和3#电机。

停止时，按下停止按钮，经PLC延时后，输出一个5O0ms的脉冲信号给ATS48的LI3端，软启动器级联控制被激活，ATS48内部继电器R1、R2吸合(R2为脉冲信号，R1保持闭合直到电机完全停下来)，于是主接触器1KM1吸合，ATS48与正在运行的电机接上;LI3脉冲信号的下降沿经PLC延时后，输出一个500ms(该时间应大于 100ms)的负脉冲信号给ATS48的STOP端，ATS48的内部继电器R2断开，于是旁路接触器 1KM2断开，ATS48软启动器按已设置的停车时间使电机停车，停车完成后，ATS48内部继电器R1断开，于是主接触器1KM1断开，完成整个停车过程。同理可以停止2#电机

和3#电机。

4.3.2 控制柜设计 4.3.2.1 PLC2站设计

PLC2站要实现的功能主要有:

l)监视鼓风机的运行状态，控制鼓风机启停; 2)监视鼓风机进气温度、排气温度、供油温度; 3)监视鼓风机进气压力、排气压力、供油压力; 4)监视、控制导叶和放空阀的开度。 4.3.2.2 PLC2站选型

根据控制要求，PLC2站共需数字量输入18点数字量输出6点，模拟量输入21路，模拟量输出3路，另外预留20%的I/0点备用，故PLC2站配置如下: l)CPU模块选用315-2DP:6ES7 315-2AG10-0AA0； 2)电源模块选用 6ES7 307-IEA00-0AA0； 3)数字信号模块(DI/DO)

6ES7 321-1BL00-0AA0 32点开关量输入模块，共1块； 6ES7 321-1BH01-0AA0 16点开关量输出模块，共1块； 4)模拟信号模块(Al/AO)

6ES7 331-1KF01-0AB0 8通道模拟量输入模块，共3块； 6ES7 332-1HD01-0AB0 4通道模拟量输出模块，共1块； 5)通讯模块6GK7 343-1EX10-0XE0，用于与上位机的以太网通讯； 6)IM模块 6ES7 365-0BA01-0AA0两块，用于主机架与扩展机架的连接。

4.4 PLC3站设计

PLC3站主要负责生化反应池、二沉池、污泥回流泵房、污泥贮池及紫外线消毒渠等处仪表的数据采集及设备的远程监控。

4.4.1 生化反应池

生化反应池集缺氧、厌氧、好氧于一体，依次分为缺氧区、厌氧区和好氧区三部分，利用综合池内大量活性污泥中的各类微生物降解污水中的有机物并除磷脱氮。 在生化反应池中装有氧化还原电位检测仪、污泥浓度计、含氧量测定仪，以监视氧化还原电位、污泥浓度、含氧量。以上仪表变送器均输出4--20mA电流信号，接入PLC站，然后送往中央控制室上位机监测显示。池内有4台搅拌机，通过切换开关可实现由控制柜手动控制，远程控制或PLC自动控制。 4.4.2 二沉池

二沉池的主要设备为2台刮泥机。有机污染物在活性污泥微生物作用下，沿生化池进行新陈代谢和降解，污泥混合物流入二沉池，在二沉池沉淀、分离，二沉池的澄清水排放。运行刮泥机，大部分的活性污泥流入污泥回流泵房，返回生化反应池。可手动控制:由现场控制柜按钮来控制刮泥机的启停。也可自动控制，可实现上位机远程控制，或自动程序定时控制。在二沉池的清水排放处安装超声波时差流量计用来检测出水流量，送PLC及中控室监视。 4.4.3 污泥回流泵房

污泥泵房内主要设备包括3台污泥回流泵、4个蝶阀和2台剩余污泥泵。污泥回流泵主要功能是将活性污泥送回生化反应池，剩余污泥泵的主要作用是将剩余污泥送入污泥贮池进行均质处理。其运行状态可以在触摸屏和中央控制室监视。可手动控制:由现场电控柜来实现各泵的启停;也可自动控制:在回流污泥渠道安装明渠流量计，回流泵根据生化反应池的混合液悬浮固体(MLSS)及进水流量，确定泵的运行台数，自动转换参与运行的回流污泥泵，使其运行时间均等。剩余污泥泵由PLC根据时间控制启停，同样需自动轮换，运行时间均等。在污泥泵房中安装超声波液位计并设液位开关，其信号送入PLC站，并送入中控室监视。液位开关完成下限停泵的保护。 4.4.4 污泥贮池

污泥贮池用于储存一定量的剩余污泥，保证浓缩机及脱水机的运行时间。剩余污泥通过回流污泥泵房提升至污泥贮池中，经污泥贮池均衡后，进入脱水机房内的浓缩脱水机。污泥贮池内搅拌机连续运行，可通过中控室监控。在污泥贮池中装有超声波

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