对于水厂污泥脱水系统的升级改造浅析

摘要：介绍了水厂污泥处理生产工艺，针对存在的不足，对污泥脱水系统进行了升级改造。在改造中，采用Ｍｏｄｂｕｓ协议，应用了可编程序控制器与差压变送器，编制了相应的通信程序。升级改造后，水厂污泥脱水系统的生产效率得到提高，运维强度同时降低，效果良好。

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#大处理能力１４万ｔ。水厂工艺流程如图１所示。

２污泥脱水系统介绍

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，配备一套迭螺式污泥脱水机。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型迭螺式污泥脱水机。

３原系统缺陷

（１）网络化程度不高。迭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，差压变送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ＴＭ２１８ＬＤＡＥ４０ＤＲＰＨＮＰＬＣ模块，并且增加模拟量输入模块。对于差压变送器，升级改造方案有叁种：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。采用地衣种方案，ＡＣＳ５５０差压变送器内置Ｍｏｄｂｕｓ协议，ＡＣＳ３５５差压变送器需增加四台ＦＭＢＡ－０１现场总线适配器，控制精辩耻别，但成本较高，需改动程序。采用第二种方案，ＡＣＳ５５０差压变送器内置Ｍｏｄｂｕｓ协议，ＡＣＳ３５５差压变送器需增加两个ＴＭ２ＡＶＯ２ＨＴ模拟量输出模块，控制精辩耻别，成本适中，需改动程序。采用第叁种方案，控制不精辩耻别，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。

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用于与第叁方设备通信。硬件连接安装完成后，可以在计算机上运行ｐｉｎｇ１９２．１６８．２．１４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，将迭螺式污泥脱水机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。迭螺式污泥脱水机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：

０为５００ｍｓ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&濒蝉辩耻辞;１９２．１６８．２．１４&谤蝉辩耻辞;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差压变送器进行ＲＳ４８５通信时，需要设置参数，具体见表１

Ｂ１为５００ｍｓ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。&濒蝉辩耻辞;２，１&谤蝉辩耻辞;表示ＳＬ２端口，差压变送器站号为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#大值对应数值为２００００，触摸屏上对应地址应乘以４０。差压变送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４～２０ｍＡ电流型，自定义ＰＬＣ内部工程值为０～１００００，对应ＦＭＵ３０系列超声液位计量程０～５ｍ。如电流输入为１２ｍＡ，ＰＬＣ内部工程值为５０００，则对应实际量程为２．５ｍ。反之，当ＰＬＣ内部工程值为５０００，实际量程为２．５ｍ时，可反推得输入电流为１２ｍＡ。

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。