基于CJ1G-CPU42H的污水處理系統硬件設計

劉 珩

（蘇州高等職業技術學校，江蘇 蘇州 215000）

1 污水處理系統工藝過程

污水處理工藝流程可以概述為：從原油脫水系統排出的含油污水經進水管流入污水接收罐。接收罐起調節水質、水量的作用，兼具有除油和懸浮物的功能。污水接收罐出水通過投加一定比例的混凝土和助凝劑后經以及提升泵進行混合反應，反應后形成礬花的污水進入除油罐，污水自上而下的流動過程中，污油攜帶大部分懸浮物上浮至油層，經過油管流出。少量相對密度比較大的懸浮物下沉至罐底。混凝除油罐以除懸浮物為主，對懸浮物和油均有較好的處理效果，可以作為后續改性纖維球過濾器的保障措施，同時也是事故處理的可靠的預處理單元。

反沖洗采用水洗加機械攪拌，反沖洗水利用精濾器精濾后出水。反沖洗排水回收后，排入污水接收罐。污水接收罐、混凝除油罐以及反洗排水產生的污泥，定期外排到污泥干化場進行干化處置。接收罐、混凝除油罐以及反洗水回收產生的污油，外排到污油池，經提升泵提升至油站。經過三級改性纖維球過濾器（初濾、細濾、精濾）過濾后，可除去95%以上的油分。

2 系統各主要部分控制要求

接收水罐的主要功能是緩沖沉降罐來水，并使得需要處理的污水的水質均勻，當接收水罐的液位超過5.5m時，污水會從溢流管線流出，進入到戰區的排水管網最后進入到污水池。除油罐的主要功能是實現污水的油水分離和泥水分離，當除油罐底部污泥沉積太多時，可通過閥門調節將排泥管線變成臨時的反沖洗管線，開啟反沖洗泵進行反沖，再關閉反沖洗泵，切換閥門后排泥。中間水罐的主要功能是緩沖除油罐出水，當中間水罐的液位超過3.9m時，污水就會從溢流管線流出，進入到站區的排水管網最后進入到污水池。中間水罐底部還設有一個液位變送器，信號通過屏蔽電纜送到自控系統。

清水罐的主要功能是儲存污水處理系統的出水，其底部設有一個液位變送器，信號通過屏蔽電纜送到自控系統，在自控系統的顯示屏實現液位的實時數據顯示。提升泵主要是將除水罐的污水均衡定量地提升進入除油罐，并實現泵前加藥及混合完全，同時出水均衡定量加壓后提升進入到三級纖維球過濾系統。反沖洗泵主要是為三臺纖維球過濾器、接收水罐和除油罐的反沖洗提供加壓后的清潔水源。在接收罐的進口和清水罐的進口分別留有加藥口，殺菌劑加藥量為100mg/L,加藥時間為8~12h。

3 系統的硬件設計

選用的主控器為日本的歐姆龍PLC，該PLC主要有四種類型:CP1H和CP1L系列的緊湊型PLC、CJ1M和CJ1G系列的模塊型PLC、C200H和CS1G/H系列的機架型PLC和CS1D系列的冗余型PLC。本文選用的PLC為CJ1G-CPU42H型模塊，該PLC工作電壓24V，提供了種類豐富的模擬輸入單元，可以測量低速和高速度，也可以測量多通道的溫度測量，同時還可以增加運動控制單元，從簡單的位置測量到多軸同步運動控制，還提供標準的網絡接口，實現各器件的通信功能。

圖1 控制系統原理框圖

硬件控制系統的原理框圖如圖1所示。電源模塊選用CJ1W-PA202，模塊的輸入電壓為交流220V、輸出24V直流電壓給PLC供電。輸入模塊選用CJ1W-ID231，該模塊輸入點數為32個，主要用于電動閥故障的檢測，當電動閥發生故障時，把信號傳給PLC。輸出模塊選用CJ1W-OC2 11，該模塊的輸出電樞為16個，主要用于通過PLC程序控制外部閥門的開和關。模擬量輸入模塊選用CJ1W-AD 041-v1，其分辨率為1/8000，通過螺釘端子可以使其為電流輸出還是電壓輸出，通過撥碼開關設置為off是電壓輸入，on是電流輸入。

外部控制強電回路包括攪拌機控制電路和電動閥控制電路。攪拌電機控制要求為：當轉換開關在手動位置時，按下啟動按鈕，攪拌機主觸點閉合，電機運轉，同時指示燈亮；當轉換開關在自動位置時，由PLC輸出端口通過中間繼電器和接觸器控制指示燈的通斷和電機觸點的閉合；當轉換開關在停止位置時，指示燈不亮。電動閥控制過程為：當轉換開關在手動位置時，通過正向啟動按鈕控制電動閥正轉，當需要反轉時，按下反向啟動按鈕控制電動閥發轉，當正反轉到位后，將到位信號輸入給PLC；當轉換開關撥動到自動檔時，PLC輸出端口控制電動閥的正轉和反轉；當轉換開關在停止位置時，指示燈不亮。

4 結語

大量的生活污水和工業廢水未被處理就排放到自然環境中，嚴重影響了人類的生態環境和可持續發展，只有及時對污水進行處理，才能解決這一問題。本文對控制系統進行了硬件設計，控制系統選用歐姆龍公司的CJ1G-CPU42H型PLC為主控制器，電源模塊選用CJ1WPA202給PLC提供24V電源，輸入擴展模塊選用CJ1W-A D041，輸出擴展模塊選用CJ1W-OC211，模擬量輸入模塊選用CJ1W-AD041-v1，將各個模塊連接起來構成了控制電路，再配以攪拌電機和電動閥的主回路，最終完成了污水處理控制系統的硬件設計。