李靜宇

(唐山首信自動化信息技術(shù)有限公司，河北 唐山 063000)

西門子S7-1200 PLC在水處理污泥脫水工段的應(yīng)用

李靜宇

(唐山首信自動化信息技術(shù)有限公司，河北 唐山 063000)

介紹西門子S7-1200 PLC在水處理污泥脫水工段的應(yīng)用，并闡述其主要工藝、整體結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)功能、自動控制實(shí)現(xiàn)及監(jiān)控畫面等。

污泥脫水；PLC；工藝；S7-1200

1 概述

水處理廠工程監(jiān)控系統(tǒng)涵蓋了污泥脫水工段工藝流程的監(jiān)測和控制。在整個水處理系統(tǒng)中污泥脫水工段包括了脫水機(jī)間、貯泥池、廠區(qū)污水池等工藝設(shè)備，通過本監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)@些過程設(shè)備進(jìn)行全面監(jiān)測和控制。該工段的自動化系統(tǒng)采用西門子S7-1200 PLC作為其主要的控制系統(tǒng)，在實(shí)際應(yīng)用中對提高水處理生產(chǎn)效率、減少現(xiàn)場操作人員勞動強(qiáng)度、提高生產(chǎn)安全性發(fā)揮著重要的作用。

2 工藝

污水處理廠的污泥貯泥池具有兩個作用。第一是匯集管道輸送過來的稀污泥；第二是起到污泥調(diào)質(zhì)池的作用，調(diào)質(zhì)池的作用是調(diào)勻污泥，使進(jìn)入污泥濃縮機(jī)的污泥濃度比較均衡。

在脫水機(jī)房主要完成對污泥投加絮凝劑、混合、濃縮、脫水功能，最后生成污泥餅外運(yùn)。

絮凝劑配置、加藥設(shè)備主要包括加藥罐、投藥泵和靜態(tài)混合器組成。加藥罐按全自動方式工作，首先將聚合物粉末在配藥池內(nèi)與工業(yè)用水進(jìn)行混合，并進(jìn)行均勻攪拌，使聚合物在配藥池內(nèi)充分溶解，然后將配好的聚合物藥液暫時貯存在投藥池里。

濃縮是降低污泥含水率的一種方式，在污泥處置過程中，常采用重力濃縮的方法作為污泥脫水的預(yù)處理，帶式濃縮機(jī)是連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的污泥濃縮設(shè)備，帶式濃縮機(jī)和帶式壓濾機(jī)直接連接，因而污泥濃縮后可直接進(jìn)入帶式壓濾機(jī)進(jìn)行脫水。

3 功能

水處理污泥脫水工段自動化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的以下基本功能：

(1)實(shí)時監(jiān)測全廠主要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并對其信號進(jìn)行采集顯示。對水處理污泥脫水工段重要設(shè)備的開/關(guān)次數(shù)和運(yùn)行時間進(jìn)行累計(jì)并生成設(shè)備管理報(bào)表，使用戶能夠科學(xué)合理的安排生產(chǎn)設(shè)備檢修時間。

(2)在中控室可以實(shí)現(xiàn)對全廠設(shè)備和儀器儀表的監(jiān)測和控制。

(3)上位機(jī)采用全中文操作界面。界面友好美觀，操作簡便易學(xué)，響應(yīng)迅速，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時動態(tài)顯示過程參數(shù)、水質(zhì)參數(shù)、電氣參數(shù)的趨勢圖；可以動態(tài)顯示全廠生產(chǎn)工藝流程圖和各工藝單元流程圖，并且可以在流程圖上選擇彈出多級細(xì)部詳圖。具有自動生成各種生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)報(bào)表。

(4)本自控系統(tǒng)具有以下三種控制方式，三種方式的控制級別由高到低為：手動控制、遙控控制、自動控制。

手動模式：通過就地控制盤上的按鈕實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場對部分設(shè)備的啟停操作，這種操作模式主要在單機(jī)調(diào)試或發(fā)生故障需要人為操作的情況下使用。

遙控模式：操作人員通過操作面板或中控系統(tǒng)操作站的監(jiān)控畫面用鼠標(biāo)器或鍵盤來控制現(xiàn)場設(shè)備，也稱為“半自動控制”，主要是指操作人員通過對受控對象的某一環(huán)節(jié)或設(shè)備進(jìn)行簡單的參數(shù)設(shè)定或發(fā)出控制指令，這一環(huán)節(jié)或設(shè)備即按照控制要求執(zhí)行控制，操作人員只需查看其狀態(tài)以及有無報(bào)警顯示等。如鼓風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程風(fēng)量調(diào)整、提升泵房的一步化控制等。

自動方式：主要是指操作人員通過對受控對象的關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行簡單的設(shè)定或發(fā)出控制指令，系統(tǒng)或過程即按照要求進(jìn)行閉環(huán)自動控制，操作人員只需觀察系統(tǒng)或過程的狀態(tài)以及有無報(bào)警顯示等。

4 硬件、軟件

水處理生物濾池工段采用西門子S7-1200PLC作為其可編程邏輯控制器，并采用西門子TP1200面板做為人機(jī)界面，方便操作人員現(xiàn)場修改參數(shù)，并在主控室配置了操作員站，實(shí)現(xiàn)雙地同時監(jiān)控，提高了系統(tǒng)的實(shí)效性和安生性；軟件編程采用TIA軟件。

4.1 S7-1200

西門子S7-1200采用模塊化結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)人員可根據(jù)控制要求的不同，選用不同型號和不同數(shù)量的模塊，各種模塊及人機(jī)界面可進(jìn)行廣泛的組合和擴(kuò)展，同時還具有配置靈活、安裝簡單、維護(hù)容易、擴(kuò)展方便等優(yōu)點(diǎn)。S7-1200PLC主要模塊：包括電源模塊、CPU模塊、數(shù)字輸入模塊、數(shù)字輸出模塊、模擬輸入模塊、模擬輸出模塊、功能模塊、接口模塊等。

4.2 TP1200

西門子TP1200面板具有較高的功能特性，可實(shí)現(xiàn)快速圖像構(gòu)建。TP1200面板均具有歸檔、可瀏覽各種工廠文檔等功能。實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)診斷與西門子S7-1200控制器的完美交互，維護(hù)人員可直接通過TP1200面板讀取相應(yīng)的診斷信息，方便維護(hù)人員后期進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)，省去了用工程師站聯(lián)機(jī)在線調(diào)取PLC硬件診斷數(shù)據(jù)的繁瑣操作。

西門子TP1200面板可集成到PROFINET和PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)中，TP1200面板集成有USB接口，配備一個雙端口以太網(wǎng)交換機(jī)接口和一個千兆以太網(wǎng)接口，方便編程人員及用戶的不同需求。

西門子TP1200面板可顯示各種復(fù)雜操作畫面，而且操作與監(jiān)控更為清晰，高分辨率可詳盡顯示所有操作過程。顯示屏的亮度可全范圍調(diào)節(jié)，因而可根據(jù)具體需求進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，可大幅降低能源損耗。

4.3 TIA軟件

TIA是可用于西門子S7-1200站創(chuàng)建可編程邏輯控制程序的軟件，可使用梯形邏輯圖、功能塊圖和語句表。水處理生物濾池工段的操作員站安裝Windows7Professional操作系統(tǒng)，可很好的兼容TIA軟件。

TIA標(biāo)準(zhǔn)軟件包支持三種編程語言：梯形圖LAD、語句表STL和功能塊圖FBD。其中LAD和FBD都是圖形化的編程語言，特點(diǎn)是容易理解，易于編程人員及初學(xué)者使用；語句表STL是更接近程序員的語言，能夠?qū)崿F(xiàn)指針等非常靈活的控制。為了充分發(fā)揮不同編程語言的優(yōu)勢，TIA支持這三種語言的混合編程以及之間的轉(zhuǎn)化。LAD和FBD程序都可以通過TIA自動轉(zhuǎn)換成STL程序，方便不同水平的編程人員的使用。

5 結(jié)論

S7-1200PLC在水處理生物濾池工段的應(yīng)用，提高了整個工段的自動化生產(chǎn)水平，也促進(jìn)了整個工段的生產(chǎn)管理和設(shè)備管理，在全面提升企業(yè)的管理水平和生產(chǎn)效率的同時，更加提高了企業(yè)的生產(chǎn)效益。

[1] 王志偉,王秀娟,朱云朋.S7-200系列PLC在低水分熄焦中的應(yīng)用[J].電工技術(shù),2015,12:49-50.

李靜宇(1985-),男，漢族，河北唐山人，本科，助理工程師，從事現(xiàn)場自動化設(shè)備的維護(hù)工作。

X703

A

1671-1602(2016)24-0005-01