輪胎廠污水處理系統的自動監控系統設計

牛綠原　王剛

摘 要：輪胎廠在生產中會產生大量污水，必須進行處理。為了使整個處理過程便于控制和管理，提出了一種利用PLC和組態軟件結合的方法來完成整個系統的自動控制和監控管理。從污水處理的工藝過程入手，在對污水處理過程中各系統進行分析的基礎上，通過編寫PLC程序來實現整個過程的自動控制，同時運用組態軟件對運行狀態進行監控。

關鍵詞：PLC；輪胎廠污水處理；自動監控；組態王

中圖分類號： X703 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）29-157-2

0 引言

目前，環境問題已經成為制約世界各國可持續發展的重要因素之一。其中，水環境的污染問題不僅影響到了人類的健康問題，而且還導致了水資源的短缺。眾所周知，基本上所有的工業生產都會用到水資源，而隨之排放的污水又是不能直接飲用或灌溉的，而且還會嚴重影響到其他水資源和大自然。因此，如何有效地進行水資源的重復利用已經成為社會的一個重要問題。課題以PLC、變頻器和組態王相結合，設計了一套集監控和控制為一體的自動化系統。

1 系統的總體設計

輪胎廠污水站分為粗格柵系統、潛水泵系統、細格柵系統、沉砂系統、氧化溝系統、污泥回流系統、沉淀池系統等子系統，具體如下：

①粗格柵系統：粗格柵系統主要由粗格柵機和清污機組成。粗格柵機主要用來攔截污水中一些較大的漂浮物。清污機則是用來清除附著在粗格柵上的漂浮物。

②潛水泵系統：潛水泵系統主要由進水泵房和潛水泵組成。當水位超過設定值時，需要啟動潛水泵，潛水泵的主要工作是完成污水提升的作用。

③細格柵系統：細格柵系統主要由細格柵機和轉鼓清污機組成。細格柵機主要用來攔截污水中的細小的漂浮物和雜質。轉鼓清污機是用來清除附著在細格柵機上的細小漂浮物。

④沉砂系統：沉砂系統由沉砂池和分離機組成。沉砂池主要采用旋流沉砂池，其利用重力作用使比重較大的無機顆粒下沉，而有機懸浮顆粒則隨水流帶走。分離機則是用來將從污水中分離出來的沙礫除去。

⑤氧化溝系統：氧化溝系統主要由氧化溝組成。其中氧化溝中的主要設備是轉碟曝氣機，其作用是向污水中沖氧，推動污水在氧化溝中循環流動以及防止活性污泥沉淀，使污水和氧氣充分接觸，完成生化過程。

⑥污泥回流系統：污泥回流系統由污泥回流泵和離心式脫水機組成。其中污泥回流泵是用來使污水以及污泥混合回流的特殊設備，同時在污泥回流泵房中設有離心式脫水機，用來將處理過氧化池的活性污泥進行脫水處理。

⑦沉淀池系統：沉淀池系統的主要設備是刮泥機。刮泥機的作用是將沉淀在池底的污泥聚集到沉淀池中央，再利用水壓將污泥排出。同時，污水在沉淀后排除。

總體工藝采用“生化處理工藝”即氧化溝法，使排放的出水達到排放標準，其工藝流程如圖1所示。

2 PLC控制系統設計

本課題選用西門子S7-200（CPU 224）系列的PLC來實現自動控制。西門子S7-200系列PLC與MM440變頻器之間通過RS485協議進行通訊。即PLC和變頻器RS485通訊口之間通過雙絞線連接，用戶可以通過調用程序的方式來通過PLC控制變頻器。將PLC的輸出口Q0.5接到變頻器的“7”號端口，再將控制頻率變化的兩個輸出分別接到“5”號和“6”號端口。最后將變頻器的“24V”端口連接到試驗臺24V直流電源上。其連接圖如圖2所示。

通過設置，就能通過PLC控制變頻器的輸出頻率，從而控制電動機的轉速。當轉碟曝氣機啟動后，PLC根據溶解氧儀反饋的氧化溝中氧氣的濃度與設定值的比較后控制PLC的輸出口，從而控制變頻器的輸出頻率，實現了PLC和變頻器之間的通訊，同時在變頻器的顯示屏上能夠看到當前的運行頻率。

3 組態王對現場控制的監控

組態王6.53與PLC之間采用串口連接方式進行通訊。使用S7-200PLC上的PPI編程口，用西門子標準編程電纜連接到計算機的擴展RS485接口上。通訊方式為PPI，設備地址為2，設備串口為COM1，波特率為9.6Kbps。設計出整個系統的整體組態畫面如圖3所示。

參 考 文 獻

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