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- / 國產(chǎn)PLC—Haiwell（海為）PLC在車載MBR水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用
作者：海為PLC體驗者 王工
1 MBR工藝簡介
1.1 MBR含義
MBR為膜生物反應(yīng)器（Membrane Bio-Reactor）的簡稱,是一種將膜分離技術(shù)與生物技術(shù)有機結(jié)合的新型水處理技術(shù)，它利用膜分離設(shè)備將生化反應(yīng)池中的活性污泥和大分子有機物截留住，省掉二沉池。膜-生物反應(yīng)器工藝通過膜的分離技術(shù)大大強化了生物反應(yīng)器的功能，使活性污泥濃度大大提高，其水力停留時間（HRT）和污泥停留時間（SRT）可以分別控制。
在傳統(tǒng)的污水生物處理技術(shù)中，泥水分離是在二沉池中靠重力作用完成的，其分離效率依賴于活性污泥的沉降性能，沉降性越好，泥水分離效率越高。而污泥的沉降性取決于曝氣池的運行狀況，改善污泥沉降性必須嚴格控制曝氣池的操作條件，這限制了該方法的適用范圍。由于二沉池固液分離的要求，曝氣池的污泥不能維持較高濃度，一般在 1.5~3.5g/L 左右，從而限制了生化反應(yīng)速率。水力停留時間（ HRT ）與污泥齡（ SRT ）相互依賴，提高容積負荷與降低污泥負荷往往形成矛盾。系統(tǒng)在運行過程中還產(chǎn)生了大量的剩余污泥，其處置費用占污水處理廠運行費用的 25% ～ 40% 。傳統(tǒng)活性污泥處理系統(tǒng)還容易出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象，出水中含有懸浮固體，出水水質(zhì)惡化。
MBR 工藝通過將分離工程中的膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)廢水生物處理技術(shù)有機結(jié)合，不僅省去了二沉池的建設(shè)，而且大大提高了固液分離效率，并且由于曝氣池中活性污泥濃度的增大和污泥中特效菌 ( 特別是優(yōu)勢菌群 ) 的出現(xiàn)，提高了生化反應(yīng)速率。同時，通過降低 F/M 比減少剩余污泥產(chǎn)生量（甚至為零），從而基本解決了傳統(tǒng)活性污泥法存在的許多突出問題。
1.2優(yōu)勢
1、高效的固液分離，出水水質(zhì)優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定。
2、剩余污泥產(chǎn)量少 占地面積小。
3、無需二沉池，工藝設(shè)備集中。
4、可去除氨氮及難降解有機物。
5、克服了傳統(tǒng)活性污泥法易發(fā)生污泥膨脹的弊端。
1.3發(fā)展前瞻
1.現(xiàn)有城市污水處理廠的更新升級
2.無排水管網(wǎng)系統(tǒng)地區(qū)的污水處理，如居民點、旅游度假區(qū)、風景區(qū)等。
3.有污水回用需求的地區(qū)或場所，如賓館、洗車業(yè)、客機、流動廁所等 。
4.高濃度、有毒、難降解工業(yè)廢水處理。如造紙、制糖、皮革等行業(yè)
5.垃圾填埋廠滲濾液的處理及回用6.小規(guī)模污水廠（站）的應(yīng)用。
2 工藝與控制邏輯
2.1工藝圖
工藝圖如下：
2.2控制邏輯圖
控制流程圖如下：
系統(tǒng)啟動后進行手動和自動的判斷，手動操作模式主要是用來測試各個輸入輸出，方便檢修。自動模式下，對各生產(chǎn)條件進行判斷，符號產(chǎn)水反洗條件后，進行定時的產(chǎn)水和反洗，當達到化學清洗的條件是，進行化學清洗。當化學清洗結(jié)束或系統(tǒng)停機時，執(zhí)行一次反洗操作。
3 電氣圖紙
3.1電氣系統(tǒng)分布
本電氣系統(tǒng)有HMI和PLC及外圍傳感器，執(zhí)行電機，執(zhí)行閥組成，整個控制系統(tǒng)由一套海為PLC控制實現(xiàn)。
3.2 PLC輸入輸出
本設(shè)備共有4路模擬量輸入，1路模擬量輸出，2路數(shù)字量輸入，21路數(shù)字量輸出。
根據(jù)系統(tǒng)控制點數(shù)，選擇了海為PLC，主機S20M2R，擴展輸出模塊H16DOR
部分電路圖如下：
主線路圖
擴展輸出模塊
4 PLC程序調(diào)試
4.1手動模式
手動模式下可以開啟任一電機和閥門。操作按鈕在觸摸屏中制作，采用自保持的按鈕。
手動程序截圖如下：
4.2自動模式
自動檔位時，按自動開機，則按如下流程進行運行：
開啟原水泵，污水可以進入集水池，當集水池的液位非低液位狀態(tài)時，自動啟動提升泵，開始往膜池送水，同時，攪拌器開始工作，風機啟動，至此，自動控制準備就緒。各電機自動根據(jù)液位做相應(yīng)的開啟和停止。具備產(chǎn)水，反洗，和化學清洗的條件。
風機啟動后，且膜池處于非低液位狀態(tài)下，打開產(chǎn)水進閥和產(chǎn)水出閥，啟動產(chǎn)水泵，開始進行產(chǎn)水的過程。運行指定時間后，打開反洗進水閥和出水閥，開始進行反洗的過程。反洗指定時間后，重新開始產(chǎn)水過程。如此循環(huán)運行。
當壓差超過負設(shè)定值（參數(shù)界面中），或設(shè)備連續(xù)運行指定時間后，則開啟化學清洗閥，停止產(chǎn)水泵，1秒鐘后，開啟化學泵，開始化學清洗過程，化學清洗時間到達后，開啟反洗閥，關(guān)閉化學清洗泵，1秒鐘后開啟反洗泵，運行10分鐘反洗。
反洗工作結(jié)束后，重新進入產(chǎn)水過程。如此循環(huán)運行。
當生產(chǎn)現(xiàn)場有緊急情況時，按下控制柜上的急停按鈕，PLC停止輸出，所有電機及閥門關(guān)閉。緊急情況解除后，復位急停按鈕，系統(tǒng)回到手動狀態(tài)，確認具體正常生產(chǎn)條件后，選擇自動開啟，繼續(xù)生產(chǎn)。
當點擊停止按鈕時，系統(tǒng)會停止產(chǎn)水泵和產(chǎn)水閥，進行最后一次反洗，反洗結(jié)束后，停止所有電機及閥門，系統(tǒng)恢復為手動檔位。
以下為部分程序示例。
自動模式下，兩臺風機輪流啟動，切換時間在觸摸屏上設(shè)置。
當壓力超過負設(shè)定或者運行達到設(shè)定時間后，啟動化學清洗。程序如下：
主程序界面，調(diào)用子程序。
5 觸摸屏調(diào)試
5.1觸摸屏界面介紹
用戶登陸界面:
工藝流程界面：
運行過程主要包括：產(chǎn)水過程、反洗過程、化學清洗過程。
狀態(tài)顯示界面：
上圖報警界面中能夠記錄現(xiàn)場所有的報警信息，上面記錄的是某一設(shè)備處于報警狀態(tài)的時間，內(nèi)容及確認時間。
上圖集中顯示現(xiàn)場所有需要記錄數(shù)據(jù)的儀表歷史曲線。HMI實時顯示了集水池，膜池的液位，產(chǎn)水泵的流量。
6 項目總結(jié)
通過該項目的實際測試，海為PLC能夠完成設(shè)備的控制要求，主要優(yōu)點如下：
1、 價格與國外品牌PLC相比，優(yōu)勢明顯。在滿足該控制要求的前提下，價格僅為國外品牌一半，甚至更低。
2、 軟件操作性好，非常容易入手。界面設(shè)置合理。操作方便。軟件本身的文件非常小，僅40多兆，而且集成了模擬功能，這么小的軟件能實現(xiàn)這么強的模擬功能實屬不易，適合學習。
3、 模擬量編程簡單。
4、 系統(tǒng)自帶的程序比較齊全，適合學習和借用。
5、 數(shù)字量輸入是雙向輸入型,NPN,PNP都可以。
相對不足的地方有：
1、 編程線為串口線，現(xiàn)在大部分的筆記本不是自帶串口，用USB轉(zhuǎn)接線，穩(wěn)定性又不好，建議做USB口的編程線。
2、 不能在線修改PLC程序。
3、 我使用的這款PLC有些指令不支持，如MC和MCR等。
4、 相關(guān)的手冊不夠齊全，建議分為硬件操作手冊和軟件編程手冊，詳細講解海為PLC。
5、 PLC掉電后在軟件界面看不出提示。依舊是聯(lián)機狀態(tài)。
由于時間關(guān)系，不能對海為PLC做更多的深入了解和使用，隨著以后的項目，會更多的了解其他功能。總的來說，這是一款性價比較高的產(chǎn)品，值得推廣。廠家也應(yīng)該再接再厲，更好的做好民族品牌。
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