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环保水处理--变频PLC组合

变频器、PLC组合在环保水处理系统中的应用
一、引言

        某污水处理项目利用中水处理技术,将所有污水处理合格后进入中水管网循环再利用,实现社会效益、经济效益和生态效益。本系统利用PLC、变频器和上位机将分散的设备集中形成智能工业网络,实现污水处理的精确控制、智能诊断和实时监控。并且从水处理工艺对水流量的控制要求出发,构成PID变频控制系统,自动调节输出流量,取代了原来手动操作改变流量的操作方式。

二、工艺简介
        污水进入集水池然后经过接触氧化、曝气、沉淀、过滤、反洗、正洗、消毒等工艺段处理存储在中水池,PLC控制现场泵、鼓风机等设备的启停、关键设备的连锁,实现整个污水处理过程的自动化控制。最后由变频器控制的中水回供泵进行恒压供水再利用。

三、变频控制系统工作原理
        水量准确的调节可以提高系统生产效益和设备安全性,水泵电机作为输出环节,其转速是由变频器控制来调节流量。变频器负责接收控制器信号来对水泵电机进行速度控制,变频器综合压力设定参考值和现场反馈的实际压力值信号后,经过PID调节输出运转频率指令。流量变送器检测管道压力,并将其转变为控制器可接收的模拟信号进行反馈。压力设定值的变化引起相关参数发生变化,如变频器频率、电机转速、压力值。这些参数反馈给控制器最终形成闭环控制系统。

四、硬件设计
        系统主要配置如下:
        系统控制核心PLC采用西门子S7-300,主要有电源、CPU、数字量输入输出、模拟量输入输出、通讯单元等模块组成。控制系统主要完成数字和模拟信号采集、逻辑分析和控制、数字和模拟信号输出、数据通信控制等功能,变频器则根据管网压力结合自带PID功能对电机进行调速,保持管网压力恒定。控制系统及污水处理状态信号采集到PLC中,通过通讯电缆传到上位机WINCC在工控机上实时显示。
  • CPU模块:采用CPU315
  • 电源模块:PS307
  • 数字量输入模块:SM321 32点DI
  • 数字量输出模块:SM322 32点DO
  • 模拟量输入输出模块:SM334 4点AI、2点AO
  • 通信模块:1块RS232接口、1块RS485接口
  • 变频器:ABB ACS500

五、软件设计
        1、PLC负责采集现场的液位、压力、流量等信号并按照整个系统的工艺要求对现场所有设备进行自动控制及监控,当有故障信号进来时,故障信号反馈至监控中心现场声光报警。声音报警可在现场控制室可以人为干预,光报警则会一直持续到故障信号排除恢复。
        2、中水回供系统由一台变频器控制两台供水泵。变频调速供水控制系统通过测得的管网压力经变频器的内置PID调节器运算后,调节输出频率,实现管网的恒压供水。根据使用水量的多少可自动控制进行恒压供水。两台水泵一用一备,可实现故障自动切换。
        3、监控系统软件为西门子WINCC软件,上位机通过PLC采集污水处理各工艺过程的工艺参数和主要设备的运行状态信息,对现场数据进行分析计算处理,实时反馈到监控画面上。同时操作员可通过工控机电脑进行系统功能组态,在线修改和设置工控参数。上位机可直观显示整个工况系统的过程动态画面,并显示各工段点采集的数据,同时生成趋势曲线。报警系统将现场采集到的报警信号在监控画面上出现并醒目提示,操作员可人为干预并将报警信号打印。

六、总结
我们采用PLC、变频器等设备组成的污水处理工业网络,很好的满足了现代化污水处理需求,满足环保要求的同时,实现了经济效益,大大降低了污水处理成本。
 
 
 
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