PLC技术下污水处理站管控智能生产平台分析.pdf
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1、2023No9(上)设备管理与维修智能装备151李编辑波门PLC技术下污水处理站管控智能生产平台分析杨荣军(陕西群力电工有限责任公司,陕西宝鸡721300)摘要:现代化的污水处理站不断提升自动化水平,利用PLC控制器对污水处理设备进行远程控制,同时采集设备运行数据进行展示、分析和监控。站内管控一体化智能生产平台依托于PLC技术,集成了ERP、数据库、服务器、交换机以及工业以太网,可构建起具有一定智能化水平的综合性管控系统。研究中利用KingView实施软硬件组态,将站内运行数据存储在关系数据库和工业实时数据库中,为工程技术人员和管理人员提供Web访问和客户端访问路径,有效提升管理效率。关键词:
2、PLC技术;污水处理站;智能生产平台;设计中图分类号:TU9924文献标识码:BDOl:10.16621/ki.issn1001-0599.2023.09.610引言污水处理工艺较为复杂,为了保证水质、降低能耗、提升系统的可靠性,在管理过程中应强化信息感知能力、故障分析能力以及自主决策能力。管控一体化智能生产平台以运行数据为支撑,以实时监控为手段,以预设程序为执行逻辑,能够实现工艺流程的智能化管理。此类平台具有较高的实用价值,研究其设计方法有助于推动相关技术发展,促进污水治理。通过MAS网络工具的使用以及将MAS报警信号接人PLC控制系统,可以避免原来单纯靠经验判断水泵状态的情况,使水泵的运行
3、状态、故障信息变的一目了然,实现了各项参数的实时监控、及时报警,避免水泵不必要的维修,为智能排水的实现奠定了良好基础。4自动控制系统改造污水提升泵站的自动控制系统主要由上位机、PLC、变频器及软启动器、超声波液位传感器等组成超声波液位传感器测量集水池内的水位,PLC通过读取超声波液位计的4 2 0 mA信号获得水位数据,根据水位数据控制变频器及软启动器的启停污水提升泵站自动控制系统最主要的运行目标是保证上游管道正常运行、不冒溢,在此基础上,可以发挥泵站集水池、管网系统的纳容能力,以实现泵站的低能耗运行。污水提升泵站应根据自身的实际情况,为满足运行目标,采取合理、有针对性的运行策略。以6 号泵站
4、为例,其特点是汇水面积大、建成年代早、目前运行的进水量与设计初期有非常大的增加、管网老旧、排水系统的管网庞杂、陈旧、老化且部分排水管网紧靠海岸线,泵站一旦运行水位较高,非常容易造成溢流、污水排海,对海洋环境造成影响,在环保要求越来越高的环境下,必须进行设备改造。基于这些特点,对该泵站的开泵梯次进行改进,调低停泵水位,采用低水位的运行策略,更好地满足了上游管网的运行要求(表1)。5总结作为城市运行的大型基础设施,污水提升泵站的运行应以稳1污水处理站管控一体化系统及PLC架构1.1污水处理站管控一体化系统整体架构污水处理站管控一体化智能生产平台与站内管控一体化系统、PLC控制器的配置方案存在紧密联
5、系。管控一体化系统负责现场工艺设备控制、网络通信、数据监控、远程操控、数据存储等,智能生产平台是管控一体化系统的重要组成部分。因此,掌握管控一体化系统的整体架构有助于明确智能生产平台的表1 6 号泵站水泵调整前后运行水位m调整前调整后启动第1 台泵2.7关闭第1 台泵2.6启动第1 台泵2.4关闭第1 台泵2.3启动第2 台泵3.0关闭第2 台泵2.55启动第2 台泵2.7关闭第2 台泵2.2启动第3 台泵3.3关闭第3 台泵2.5启动第3 台泵3.1关闭第3 台泵2.1启动第4台泵3.4关闭第4台泵2.45启动第4台泵3.2关闭第4台泵2.0启动第5台泵3.5关闭第5台泵2.4启动第5台泵3
6、.5关闭第5台泵1.启动第6 台泵3.6关闭第6 台泵2.4启动第6 台泵3.6关闭第6 台泵1.8定、低故障率为第一目标,针对不同泵站的实际情况,通过分析影响城镇污水提升泵站稳定运行的重要制约因素,并采取有针对性的纠正措施,对重点设备、关键系统进行优化提升,彻底打通制约泵站稳定运行的各个环节,降低设备故障率,减少维修频次,以达到提升泵站运行质量的目的。以青岛市老城区6 号泵站为例,优化改造后每年可节约设备维修经费1 5万元以上,泵站排污泵的月度完好率由6 0%提升至9 0%以上,上游某关键节点由改造前平均每年冒溢5次降低为0 次,达到泵站提质增效运行的目的。参考文献1徐红宗,王磊,崔文峰.电
7、力行业双电源同步切换控制技术的探讨J移动电源与车辆,2 0 1 5(3):43-46.【2 许兴国,徐海滨.粉碎型格栅除污机在生活污水泵站运行中的应用J城镇供水,2 0 0 9(5):3 6-3 8.3彭德迟,余良旺.PLC在钢丝绳式格栅除污机上的应用J.中国设备工程,2 0 0 7(6):1 8-2 0.设备管理与维修2023No9(上)152智能装备设计定位。结合污水处理站的通用设计方案,管控一体化系统整体架构设计如图1 所示。Web数据库服务管理员操作工程师操作工艺过程信息管理信息管理层介质模块工业交换机Web工程服务工程师操作管理员操作工程数据服务中央管理层工业交换机工业交换机工业交换
8、机工业交换机控制管理层1#PLC站1#本地工作2#PLC站2#本地工作图1污水处理站管控一体化系统架构1.2污水处理站管控一体化系统站内PLC架构污水处理站管控一体化智能生产平台应具备较强的自动化、智能化水平,PLC控制器具有编程功能,可自动执行特定的处理逻辑,因而成为智能平台的设计要点。1.2.1主、从站设计PLC控制站将多个PLC控制器集成安装在机柜中,用于污水处理站内特定工艺环节的自动控制,PLC控制器可上传数据,并执行系统平台下发的指令。主、从站的主要组件包括电源、机柜、导轨、I/O信号模块、限位开关、数字输人量模块、数字输出量模块等。为保证PLC控制柜的电源可靠性,通常需为其设置UP
9、S电源。1.2.2控制站的电气连接设计PLC控制器的主要作用为控制现场的污水处理设备,从而实现水泵自动启闭、曝气机控制、加药控制等。在设计过程中需将控制站内的PLC控制器连接至对应的电气设备上。控制柜内的每一个PLC控制器都设置有专门的VO接口,用以区分被控制的污水处理设备。在西门子的机柜中,通常设置一个主机架,其余为输人或输出机架,一个机柜内的机架数量最多可达到4个,单个机架上的模块数量为8 个,每一个模块位占用一个地址2。2污水处理站管控一体化智能生产平台设计方案2.1平台功能需求分析2.1.1数据可视化污水处理站内设计有污水提升泵站、过滤站、沉淀池、排渣池等,在运行过程中需对流量、压力、
10、过滤时间、沉淀时间、加氯、加药、曝气进行精确管控,其处理工艺中会产生大量的工程数据。数据可视化旨在利用计算机软件平台,以图形界面化的方式展示和操控污水处理站的工程数据,实现数据自动更新和集成管理2.1.2构建便捷的人人机交互环境管控一体化智能生产平台重在突出一体化和智能化,一方面通过平台管理运行数据,另一方面经由平台远程操控设备设施。人机交互环境成为管理人员完成工作的主要途径,其设计重点为软件界面和污水处理业务流程,设计方案需体现出人性化和便捷性,并高度匹配工艺过程2.1.3优化生产调度及管理管控一体化智能生产平台对整个生产过程进行综合调度与管理,要求该平台具备生产过程分析能力,分析内容包括能
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