水厂污泥脱水系统的升级改造

潘旭峰, 周 敏

新昌中法供水有限公司 浙江绍兴 312500

1 水厂工艺流程

新昌中法供水有限公司于2002年由新昌水务集团与法国苏伊士集团合作组建,主要负责绍兴城区的自来水生产和供应,日设计最大处理能力14万t。水厂工艺流程如图1所示。

图1 水厂工艺流程

2 污泥脱水系统简介

污泥脱水系统是水厂污水处理的重要一环,主要用于处理絮凝沉淀和滤池反冲后产生的污泥,设置有污水池、浓缩池、平衡池和脱水机房,配备一套叠螺式污泥脱水机。污泥经脱水机脱水后变为泥饼,定期运往郊外进行处置,实现污泥水零排放。

典型的污泥处理工艺包括四个处理阶段:① 污泥浓缩,使污泥初步减容;② 污泥消化平衡,使污泥中的有机物得到分解;③ 污泥脱水,使污泥进一步减容;④ 污泥外运,采用绿色填埋等方法实现污泥的有机利用。

污泥处理工艺的核心是污泥脱水,脱水设备由上海某环保公司提供,为TECH-402WG型叠螺式污泥脱水机。

3 原系统缺陷

(1) 网络化程度不高。叠螺式污泥脱水机与主网未联网,无法获取前端两个平衡池的液位及出口阀状态,无法实现自动启停。

(2) 自动化程度不高,变频器与可编程序控制器(PLC)采用端子接线方式控制启停,变频速度由人工设定,既不方便,又不安全。

(3) 存在进泥水箱液位无显示等其它问题。

4 升级改造方案

升级改造方案包括将原PLC更改为带以太网功能的施耐德TM218LDAE40DRPHN PLC模块,并且增加模拟量输入模块。对于变频器,升级改造方案有三种:① 全部Modbus协议通信;② 部分Modbus协议+PLC模拟量输出模块;③ 电位器调节。

采用第一种方案,ACS550变频器内置Modbus协议,ACS355变频器需增加四台FMBA-01现场总线适配器,控制精确,但成本较高,需改动程序。采用第二种方案,ACS550变频器内置Modbus协议,ACS355变频器需增加两个TM2AVO2HT模拟量输出模块,控制精确,成本适中,需改动程序。采用第三种方案,控制不精确,价格低廉,不需改动程序。

综上分析,选择第二种方案,升级改造后的系统网络拓扑如图2所示。

图2 升级改造后系统网络拓扑

Modbus协议是Modicon公司开发的应用于电子控制器的一种通用语言协议,已成为通用工业标准。M218系列PLC模块做Modbus从站时,只支持4区Modbus寄存器,即只支持03、06、16、23功能码,Modbus主站则只能对%MW区进行读写操作。在Modbus通信数据信息中,寄存器4XXXX地址为XXXX-1,如40002地址为0001。M218系列PLC模块内可配置两个 RS485串口、一个RJ45端口SL1、一个端子排接口SL2。SL1用于与触摸屏通信,SL2用于与第三方设备通信。

硬件连接安装完成后,可以在计算机上运行ping 192.168.2.14命令查看是否通信成功。

将两个平衡池PLC液位变量地址分别定义为单字%MW1000、%MW1030,将叠螺式污泥脱水机PLC通信得到的液位缓存寄存器分别转换为浮点数,占用两个字空间,变量地址定义为%MD200、%MD201。叠螺式污泥脱水机HMIGXU5512触摸屏对应地址分别为40401、40403。%MW3080、%MW3090为两个平衡池的出口阀状态字,其中,第0位表示阀开关状态,第2位表示阀自动和手动状态,第5位表示阀全自动和半自动状态。

主站与平衡池PLC通信语句程序如下:

B0(Enable:=true,

Timelow:=t#500ms,

Timehigh:=t#500ms,

Out:=start0)

Addm_0(Execute:=start0,

Addr:=3‘192.168.2.14’,

AddrTable:=addm0001,

Done:=>,

Error:=>

CommError:=>

);

十几年前，爸爸正红火的时候，工地上出了个事故，死了一位电工。对于这件事，易非是有印象的，因为爸爸过年回家时，曾跟他的朋友们聊到过这件事。爸爸只说：当时是被电了一下，但还没死，被人背着下楼时，又摔了一跤，所以再送到医院去时，就不行了。

read_var1(Execute:=Addm_0_done,

Addr:=add0001,

Timeout:=5,

ObjType:=objecttype.mw,

FirstObj:=1000;

Quantity:=1;

Buffer:=ADR(onlyread1)

Done:=>,

Busy;=>,

Error:=>,

CommError:=>,

OperError:=>,

);

read_var2(Execute:=read_var1_Done or read_var1_Error,

Addr:=add0001,

Timeout:=5,

ObjType:=objecttype.mw,

FirstObj:=1030;

Quantity:=1;

Buffer:=ADR(onlyread2)

Done:=>,

Busy;=>,

Aborted:=>,

Error:=>,

CommError:=>,

OperError:=>,

);

B0为500 ms周期脉冲,输出start0,触发Addm_0通信功能块。通信功能块完成,Done标志触发read_var1读功能块。3‘192.168.2.14’表示SL3端口,对方PLC网际协议(IP)地址为192.168.2.14,读类型为%MW字,读起始值分别为%MW1000、%MW1030,缓存寄存器分别为onlyread1、onlyread2。

ACS550变频器进行RS485通信时,需要设置参数,具体见表1。

表1 ACS550变频器参数设置

主站与变频器通信语句程序如下:

B1(Enable:=true,

Timelow:=t#500ms,

Timehigh:=t#500ms,

Out:=start)

Addm_1(Execute:=start,

Addr:=‘2.1’,

AddrTable:=addm1000,

Done:=>,

Error:=>

CommError:=>

);

W1_var(Execute:=Addm_1_Done,

Addr:=add1000,

Timeout:=5,

ObjType:=objecttype.mw,

FirstObj:=1;

Quantity:=1;

Buffer:=ADR(fer1)

Done:=>,

Busy;=>,

Aborted:=>,

Error:=>,

CommError:=>,

OperError:=>,

);

B1为500 ms周期脉冲,输出start触发Addm_1通信功能块。通信功能块完成,Done标志触发W1_var写功能块。‘2,1’表示SL2端口,变频器站号为1,类型为%MW,寄存器40002为给定值REF1,因此起始值firstObj为0001。给定值REF1最大值对应数值为20 000,触摸屏上对应地址应乘以40。变频器接线及参数设置完成后,可以通过观察参数5309确认是否通信成功。参数5319为设置的频率。

5 输入输出配置

将输入模块配置为4～20 mA电流型,自定义PLC内部工程值为0～10 000,对应FMU30系列超声液位计量程0～5 m。如电流输入为12 mA,PLC内部工程值为5 000,则对应实际量程为2.5 m。反之,当PLC内部工程值为5 000,实际量程为2.5 m时,可反推得输入电流为12 mA。

6 结束语

升级改造后的水厂污泥脱水系统运行安全可靠,通信速度快,降低了运维强度,提升了生产效率。随着自动化技术的不断推广应用,水厂污泥脱水系统将发挥越来越大的作用。