關于水廠污泥脫水系統的升級改造淺析

摘要：介紹了水廠污泥處理生產工藝，針對存在的不足，對污泥脫水系統進行了升級改造。在改造中，采用Ｍｏｄｂｕｓ協議，應用了可編程序控制器與編制了相應的通信程序。升級改造后，水廠污泥脫水系統的生產效率得到提高，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，主要負責紹興城區的自來水生產和供應，日設計非常大處理能力１４萬流程。

２污泥脫水系統簡介

污泥脫水系統是水廠污水處理的重要一環，主要用于處理絮凝沉淀和濾池反沖后產生的污泥，設置有污水池、濃縮池、平衡池和脫水機房，配備一套疊螺機。污泥經脫水機脫水后變為泥餅，定期運往郊外進行處置，實現污泥水零排放。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保公司提供，為ＴＥＣＨ－４０２ＷＧ型疊螺式污泥脫水機。

３原系統缺陷

（１）網絡化程度不高。疊螺式污泥脫水機與主網未聯網，無法獲取前端兩個平衡池的液位及出口閥狀態，無法實現自動啟停。

（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。對于差壓變送器案有三種：①全部Ｍｏｄｂｕｓ協議通信；②部分Ｍｏｄｂｕｓ協議＋ＰＬＣ模擬量輸出模塊；③電位器調節。采用第一種方案，ＡＣＳ５５０差壓變送ｂｕｓ協議，ＡＣＳ３５５差壓變送器需增加四臺ＦＭＢＡ－０１現場總線適配器，控制精確，但成本較高，需改動程序。采用第二種方案，ＡＣＳ５內置Ｍｏｄｂｕｓ協議，ＡＣＳ３５５差壓變送器需增加兩個ＴＭ２ＡＶＯ２ＨＴ模擬量輸出模塊，控制精確，成本適中，需改動程序。采用第三種方案確，價格低廉，不需改動程序。綜上分析，選擇第二種方案，升級改造后的系統網絡拓撲。

Ｍｏｄｂｕｓ協議是Ｍｏｄｉｃｏｎ公司開發的應用于電子控制器的一種通用語言協議，已成為通用工業標準。Ｍ２１８系列ＰＬＣ模塊做Ｍｏｄｂｕ持４區Ｍｏｄｂｕｓ寄存器，即只支持０３、０６、１６、２３功能碼，Ｍｏｄｂｕｓ主站則只能對％ＭＷ區進行讀寫操作。在Ｍｏｄｂｕｓ通信數據信４ＸＸＸＸ地址為ＸＸＸＸ－１，如４０００２地址為０００１。Ｍ２１８系列ＰＬＣ模塊內可配置兩個ＲＳ４８５串口、一個ＲＪ４５端口ＳＬ１、一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數，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、４０Ｗ３０８０、％ＭＷ３０９０為兩個平衡池的出口閥狀態字，其中，第０位表示閥開關狀態，第２位表示閥自動和手動狀態，第５位表示閥全自動和半自主站與平衡池ＰＬＣ通信語句程序如下：

０為５００ｍｓ周期脈沖，輸出ｓｔａｒｔ０，觸發Ａｄｄｍ＿０通信功能塊。通信功能塊完成，Ｄｏｎｅ標志觸發ｒｅａｄ＿ｖａｒ１讀功能塊。３８．２．１４’表示ＳＬ３端口，對方ＰＬＣ網際協議（ＩＰ）地址為１９２．１６８．２．１４，讀類型為％ＭＷ字，讀起始值分別為％ＭＷ１０００３０，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。

Ｂ１為５００ｍｓ周期脈沖，輸出ｓｔａｒｔ觸發Ａｄｄｍ＿１通信功能塊。通信功能塊完成，Ｄｏｎｅ標志觸發Ｗ１＿ｖａｒ寫功能塊。‘２，１’表口，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。

１非常大值對應數值為２００００，觸摸屏上對應地址應乘以４０。差壓變送器接線及參數設置完成后，可以通過觀察參數５３０９確認是否通信成功，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１２內部工程值為５０００，則對應實際量程為２．５ｍ。反之，當ＰＬＣ內部工程值為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運行安全可靠，通信速度快，降低了運維強度，提升了生產效率。隨著自動化技術的不斷推廣應用，水廠污泥脫水系統將的作用。