摘要:介紹了水廠污泥處理生產(chǎn)工藝,針對存在的不足,對污泥脫水系統(tǒng)進行了升級改造。在改造中,采用Modbus協(xié)議,應用了可編程序控制器與差壓變送器,編制了相應的通信程序。升級改造后,水廠污泥脫水系統(tǒng)的生產(chǎn)效率得到提高,運維強度同時降低,效果良好。
1水廠工藝流程
新昌中法供水有限公司于2002年由新昌水務集團與法國蘇伊士集團合作組建,主要負責紹興城區(qū)的自來水生產(chǎn)和供應,日設計#大處理能力14萬t。水廠工藝流程如圖1所示。
2污泥脫水系統(tǒng)簡介
污泥脫水系統(tǒng)是水廠污水處理的重要一環(huán),主要用于處理絮凝沉淀和濾池反沖后產(chǎn)生的污泥,設置有污水池、濃縮池、平衡池和脫水機房,配備一套疊螺式污泥脫水機。污泥經(jīng)脫水機脫水后變?yōu)槟囡灒ㄆ谶\往郊外進行處置,實現(xiàn)污泥水零排放。典型的污泥處理工藝包括四個處理階段:①污泥濃縮,使污泥初步減容;②污泥消化平衡,使污泥中的有機物得到分解;③污泥脫水,使污泥進一步減容;④污泥外運,采用綠色填埋等方法實現(xiàn)污泥的有機利用。
污泥處理工藝的核心是污泥脫水,脫水設備由上海某環(huán)保公司提供,為TECH-402WG型疊螺式污泥脫水機。
3原系統(tǒng)缺陷
(1)網(wǎng)絡化程度不高。疊螺式污泥脫水機與主網(wǎng)未聯(lián)網(wǎng),無法獲取前端兩個平衡池的液位及出口閥狀態(tài),無法實現(xiàn)自動啟停。
(2)自動化程度不高,差壓變送器與可編程序控制器(PLC)采用端子接線方式控制啟停,變頻速度由人工設定,既不方便,又不安全。
(3)存在進泥水箱液位無顯示等其它問題。
4升級改造方案
升級改造方案包括將原PLC更改為帶以太網(wǎng)功能的施耐德TM218LDAE40DRPHNPLC模塊,并且增加模擬量輸入模塊。對于差壓變送器,升級改造方案有三種:①全部Modbus協(xié)議通信;②部分Modbus協(xié)議+PLC模擬量輸出模塊;③電位器調(diào)節(jié)。采用地衣種方案,ACS550差壓變送器內(nèi)置Modbus協(xié)議,ACS355差壓變送器需增加四臺FMBA-01現(xiàn)場總線適配器,控制精que,但成本較高,需改動程序。采用第二種方案,ACS550差壓變送器內(nèi)置Modbus協(xié)議,ACS355差壓變送器需增加兩個TM2AVO2HT模擬量輸出模塊,控制精que,成本適中,需改動程序。采用第三種方案,控制不精que,價格低廉,不需改動程序。綜上分析,選擇第二種方案,升級改造后的系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲如圖2所示。
Modbus協(xié)議是Modicon公司開發(fā)的應用于電子控制器的一種通用語言協(xié)議,已成為通用工業(yè)標準。M218系列PLC模塊做Modbus從站時,只支持4區(qū)Modbus寄存器,即只支持03、06、16、23功能碼,Modbus主站則只能對%MW區(qū)進行讀寫操作。在Modbus通信數(shù)據(jù)信息中,寄存器4XXXX地址為XXXX-1,如40002地址為0001。M218系列PLC模塊內(nèi)可配置兩個RS485串口、一個RJ45端口SL1、一個端子排接口SL2。SL1用于與觸摸屏通信,SL2用于與第三方設備通信。硬件連接安裝完成后,可以在計算機上運行ping192.168.2.14命令查看是否通信成功。將兩個平衡池PLC液位變量地址分別定義為單字%MW1000、%MW1030,將疊螺式污泥脫水機PLC通信得到的液位緩存寄存器分別轉(zhuǎn)換為浮點數(shù),占用兩個字空間,變量地址定義為%MD200、%MD201。疊螺式污泥脫水機HMIGXU5512觸摸屏對應地址分別為40401、40403。%MW3080、%MW3090為兩個平衡池的出口閥狀態(tài)字,其中,第0位表示閥開關狀態(tài),第2位表示閥自動和手動狀態(tài),第5位表示閥全自動和半自動狀態(tài)。
主站與平衡池PLC通信語句程序如下:
0為500ms周期脈沖,輸出start0,觸發(fā)Addm_0通信功能塊。通信功能塊完成,Done標志觸發(fā)read_var1讀功能塊。3‘192.168.2.14’表示SL3端口,對方PLC網(wǎng)際協(xié)議(IP)地址為192.168.2.14,讀類型為%MW字,讀起始值分別為%MW1000、%MW1030,緩存寄存器分別為onlyread1、onlyread2。ACS550差壓變送器進行RS485通信時,需要設置參數(shù),具體見表1
B1為500ms周期脈沖,輸出start觸發(fā)Addm_1通信功能塊。通信功能塊完成,Done標志觸發(fā)W1_var?qū)懝δ軌K。‘2,1’表示SL2端口,差壓變送器站號為1,類型為%MW,寄存器40002為給定值REF1,因此起始值firstObj為0001。給定值REF1#大值對應數(shù)值為20000,觸摸屏上對應地址應乘以40。差壓變送器接線及參數(shù)設置完成后,可以通過觀察參數(shù)5309確認是否通信成功。參數(shù)5319為設置的頻率。
5輸入輸出配置
將輸入模塊配置為4~20mA電流型,自定義PLC內(nèi)部工程值為0~10000,對應FMU30系列超聲液位計量程0~5m。如電流輸入為12mA,PLC內(nèi)部工程值為5000,則對應實際量程為2.5m。反之,當PLC內(nèi)部工程值為5000,實際量程為2.5m時,可反推得輸入電流為12mA。
6結束語
升級改造后的水廠污泥脫水系統(tǒng)運行安全可靠,通信速度快,降低了運維強度,提升了生產(chǎn)效率。隨著自動化技術的不斷推廣應用,水廠污泥脫水系統(tǒng)將發(fā)揮越來越大的作用。