淺談PLC控制系統在污泥處理系統中的應用

趙中華　趙千秋

摘要：文章介紹了PLC控制系統在污泥深度脫水中的應用技術，景津高壓隔膜壓濾機使用PLC控制系統把含水率95%以上的污泥脫水至含水率60%以下，進一步為污泥資源化綜合利用創造了條件。

關鍵詞：PLC控制系統；壓濾機；污泥處理系統；污泥深度脫水；資源化利用 文獻標識碼：A

中圖分類號：TP273 文章編號：1009-2374（2015）13-0089-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.13.044

壓濾機是環保行業中進行固液分離的一種機械設備，是一種間歇性的過濾設備，通過泵調節壓力往壓濾機中的濾室中填充污泥（濃度在3%～5%之間），充滿后通過高壓進行擠壓，壓縮空氣進行吹掃，以完成固體和液體的分離。本文介紹PLC在其中如何控制設備的

運行。

1 系統和功能說明

PLC是Programmable Logic Controller的簡稱，中文名稱為可編程邏輯控制器，是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境應用而設計的控制系統。作為硬件層的控制，在機械行業有著廣泛的應用。

壓濾機污泥處理系統，主要分為進入壓濾機前、充料和加藥控制、二次擠壓、吹掃、卸料。

PLC控制系統在壓濾機運行中作為控制核心，與觸摸屏結合，控制著壓濾機及其配套設備的自動運行，主要包括倒料泵、進料泵、壓榨泵、調理池、攪拌機、加藥系統、自動閥門、儀表等，以完成污泥過濾系統的工藝生產要求。

1.1 進入壓濾機前的PLC控制

經過前期沉淀等處理后，污泥濃度大概在3%～5%，通過倒料泵轉移到調理池中，為進入壓濾機做準備。調理池中配置了攪拌，防止污泥的沉淀，并且調理池上安裝有超聲波液位計，液位計的4～20mA模擬量信號進入PLC的模塊，PLC處理信號后換算出液位的高低，并根據液位高低來控制倒料泵的啟停以維持液位，液位低時啟動倒料泵往調理池中倒料，并在液位過低時報警，防止抽取污泥的螺桿泵抽空導致干運行燒壞泵；液位高時停倒料泵并防止調理池液位過高而溢出，為壓濾機的持續穩定運行提供條件。

1.2 壓濾機充料和加藥的PLC控制

往壓濾機里充料，需要使用螺桿泵，螺桿泵的輸出量比較穩定且耐壓比較高，通過配置變頻器以控制螺桿泵的運行頻率。充料管路上安裝壓力變送器，信號進入PLC，通過觸摸屏上設定充料壓力，根據管路中的壓力變送器的壓力，以調節螺桿泵變頻器的運行頻率，達到穩定且恒定壓力充料的功能，通過PLC的PID功能即能實現。充料的過程中，PLC可以根據每段充料壓力的運行時間來改變充料壓力，在不同的壓力下充料，從低到高，分段充料，達到更好的充料效果。

污泥的過濾需要加一定比例的藥劑，促進固體和液體的分離，藥劑的投放根據進入壓濾機的污泥量而定，形成一個“藥劑量/污泥量=加藥比例”的一個恒比例的跟隨關系，充料的管路和螺桿泵的出口安裝有流量計，根據充料管路的流量來調節加藥管路上流量，流量變化來調節加藥泵的頻率，實現加藥和流量的跟隨。

PLC采集污泥流量和藥劑的流量，做一個PID功能即可以實現這樣的跟隨關系。

1.3 壓濾機二次擠壓的PLC控制

充料結束后，壓濾機濾室中的濾餅含水量還是比較高，不能滿足濾餅處理標準，需要進一步降低水分，這時，需要對濾餅進行二次擠壓，通過使用離心泵往壓濾機的隔膜濾板中（與濾室隔離開，濾板具有一定可膨脹，用于擠壓濾室）注入高壓水，恒定壓力在16～20kN。

此時PLC檢測到二次擠壓管道上安裝的壓力變送器的壓力后，調節二次擠壓泵的運行頻率，通過PLC的PID功能實現恒壓擠壓，擠出濾餅中的水分，擠壓壓力也可以在觸摸屏上設置分段壓力和對應時間，以達到更好的擠壓效果。

1.4 壓濾機高壓空氣吹掃的PLC控制

二次擠壓完成后，壓濾機濾餅的含水量分已經較低，但壓濾機中心孔和濾室與濾餅之間有一定污泥（水分較高），這時需要高壓空氣對里面進行吹掃，將其中水分較高的污泥吹掃出去。PLC控制系統控制出泥閥門和進氣閥門的開啟和關閉，短時間的往壓濾機中吹高壓風，達到吹掃的效果。泥吹掃完成后，關閉相應的閥門，還可通過高壓空氣對濾餅中的水分進一步干燥以降低水分，開啟干燥濾餅閥門，對濾餅進行干燥。

1.5 壓濾機本機的PLC控制

干燥完成后，壓濾機開始本機動作，壓濾機本體上的接近開關、行程開關、電機、液壓電磁閥門，都進入PLC，由PLC根據接近開關和行程開關的狀態，控制閥門和電機的動作，松開濾板，濾餅一塊塊自動掉落下來，直到所有濾餅脫落后，壓濾機再自動合閉，進入1.2的工作過程。

以上是PLC對高壓隔膜壓濾機的整個工作工程的控制，PLC通過采集接近開關、行程開關、壓力表、閥門回訊器、液位開關等數字量DI信號和壓力變送器、流量計、液位計等模擬量AI信號，與觸摸屏結合，PLC里通過書寫梯形圖等程序，在觸摸屏上輸入相應控制參數（壓力、時間、流量等）并顯示工藝過程狀態和報警信息，輸出控制泵、閥門等的數字量DO信號和控制變頻器的模擬量AO信號，便可以實現整個污水處理系統的自動化運行。

1.6 壓濾機與中控系統的通訊

此外，PLC可與各廠家的上位機系統進行通訊，傳送數字量和模擬量的數據，在控制室的工控機（電腦）上，通過上位機軟件的界面畫出整個系統的結構和管道圖，再將PLC的數據在管道、設備上顯示出來，可以更清晰地顯示整個工藝流程，以達到遠程監視和控制的

要求。

2 PLC控制系統的優點和實用性

（1）可以采集底層硬件的數字量和模擬量的信號，如污泥池液位、進泥和二次擠壓管道壓力、閥門的開關狀態等，隨時監控現場層的狀態；（2）迅速根據現場狀態做出相應的反應，如污泥池液位過高，馬上停止轉移泵的運行；進泥和二次擠壓管道壓力增加，迅速降低變頻器的運行頻率，穩定管道壓力；閥門的開關狀態步正常后，馬上停止相關聯部位的動作等；（3）操作人員的可視化操作，簡單易掌握，由于有了觸摸屏這種人機界面簡化了PLC控制系統和操作人員之間的聯系，無需編程人員，只要識字的人員經過簡單的培訓后，都能掌握崗位上的操作要求；（4）人性化的PLC控制系統，保障過濾系統的安全運行，故障可查，PLC控制系統通過與觸摸屏的聯系后，可以對操作人員進行報警提示并在觸摸屏上顯示當前故障，便于檢修人員快速排除故障。

3 結語

PLC控制系統在污泥處理系統中的使用，通過壓濾機深度脫水技術現已在國內成功應用，此技術可以將污泥的含水率降到60%以下，充分滿足了污泥處理的減量化、穩定化、無害化、資源化的要求。西門子、羅克韋爾、施耐德、三菱、歐姆龍、臺達等很多廠家都能生產這種控制器，PLC作為工業現場級的控制系統，可替代性好，可以輕松實現壓濾機等工業設備的自動化運行。

PLC可與各廠家的上位機系統進行通訊，傳送數字量和模擬量的數據，在控制室的工控機（電腦）上，通過上位機軟件的界面畫出整個系統的結構和管道圖，再將PLC的數據在管道、設備上顯示出來，可以更清晰地顯示整個工藝流程。

參考文獻

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（責任編輯：秦遜玉）endprint