探讨GE PLC控制系统在污水处理装置上的应用

李福星

摘 要 本文通过以GE PLC控制系统在污水装置中的应用为例详细介绍了此系统的系统结构和配置方案， 并对日常维护中遇见的典型问题及处理方案进行了举例说明，探讨了GE PAC RX 3i和VERSAMAX在污水处理系统中的应用。

关键词 GE;污水;系统;故障;VersaMax

引言

污水处理在环境保护中是一个非常重要的环节 ，随着新型污水处理工艺的发展，控制参数越来越多，控制响应时间要求越来越快，对控制系统的通信功能越来越高。

1 工艺流程

来自全厂所有生产和生活污水进入污水预处理系统经生化处理后进入综合水池，池内设有预曝气管网，对污水进行鼓风搅拌防止污泥沉淀。水质均匀后由提升泵打入SBR池进行好氧反应，SBR池处理后再进入中水回用装置进行超滤和反渗透深度处理后的产水补给作为第一循环冷却水系统补充水，浓水达标排放。污泥通过带式污泥压滤机进入公司渣场，滤液再进行循环处理[1]。

2 控制系统构成

该装置控制系制统由美国通用电气（GE）公司的PAC RX3i 系列和VersaMax远程 I/O分站PLC构成。污水装置采用PAC RX3i作为主站，5套超滤系统，3套反渗透系统，2套公用I/O系统共计10个分站系统采用VersaMax。操作站和工程师站均为DELL品牌工控机和iFIX人机界面组态软件。

GE PAC RX3i主站CPU选用IC695CPU315，通讯模块 IC695ETM001采用以太網的方式与上位机通信。IC695PBM300模块采用Profibus现场总线与远程I/0分站通信，10个分站采用GE VersaMax远程I/O模块，通过 IC200PBI001与主站采用Profibus通讯。开关量输入、输出模块均采用24VDC模块，模拟量输入模块采用4-20mA模块和RTD（热电阻）模块。VersaMax主要有6个单元组成：

2.1 CPU

CPU执行用户程序，直接控制本地1/0模块或通过现场总线控制分布1/0模块，还可以与其他PLC通信。

2.2 NIU

NIU提供从站通信协议将1/0模块和主机通过现场总线连接起来，主机可以是PLC也可以是DCS系统。

2.3 I/O模块

VersaMax产品提供了多种类型的1/0模块，除了常规的开关量、模拟量模块外，还有热电阻RTD、热电偶TC和高速计数器HSC等特殊模块。

2.4 I/O底座

I/O底座支持所有类型的VersaMax 1/0模块的安装，背板总线通讯和现场接线端子，1/0模块装卸时无须变动现场接线。

2.5 通信模块

提供了VersaMax PLC与其他设备的通讯。目前支持的通讯模块有：Genius，DeviceNet（主）， Profibus-DP（从）。

2.6 电源及电源辅助底座

电源模块通过背板总线向1/0模块供电。在系统配置中当CPU上的电源支持的负载电流能力不能满足配置的1/0模块需要时，可增加一个或多个电源，其安装在电源辅助底座上[2]。

3 操作站、工程师站和网络结构：

3.1 操作站、工程师站

该装置控制系统共配置了一台操作员站和一台工程师站，安装了iFIX3.5组态软件，通过工控机配置的以太网卡连接在系统网络上 ，两台上位机可同时接收或发送 PLC的数据，工程师站安装有上位软件iFIX3.5开发版和下位Proficy Machine Edition 9.5编程软件，以便工程师开发或修改组态画面和PLC应用程序。

3.2 现场总线网络层

PAC RX3i控制器通过 PROFIBUS-DP ，向VersaMax I/O分站发送或接收数据。人机界面控制层 ES（工程师站）和OS（操作员站）与PAC RX3i以太网模块组成局域网，以iFIX的G90协议实现与控制器的通讯进而实现对系统的监控和操作。

4 故障实例分析与处理

实例1：中水回用超滤系统在运行过程中不能正常工作，操作员画面上不能给超滤进水泵频率输出，远程控制站PLC接受不到4-20Ma的信号，进水泵不能远程启动运行。

此故障可能发生如下情况：①程序丢失;②梯形图内部保持功能起作用;③部分梯形图复位功能失去;④通信失常。

针对上述情况，对每种情况都做了试验，检查发现：通过CPU状态灯确认可编程控制器CPU内的程序并没有丢失，梯形图内部程序未保持，程序运行正常，经检查1#超滤系统控制柜通信头通讯线有短路现象，重新接线后污水超滤系统运行正常。

实例2：中水回用3套反渗透系统和5套超滤系统不能运行。

此故障可能发生如下情况：①程序丢失;②梯形图内部保持功能起作用;③PLC模块故障 。

经检查，逻辑程序正常，梯形图内部程序未保持。检查发现公用I/O点的分站柜内进水，通讯模块、电源模块I/O模块故障，更换上述模块和模块底座后，超滤系统和反渗透系统还是不能工作，分析不能工作的原因为更换通讯模块IC200PBI001后，需要在I/O分站下载硬件配置程序，重新组态硬件程序下载至I/O分站PLC后系统运行正常。

实例3：污水处理装置PLC控制系统大检修后系统不能运行，I/O输入输出故障，画面过程测点显示问号。

此故障可能发生如下情况：①程序丢失;②通信故障。

检查发现通讯正常，主站程序丢失，因检修停电再加上CPU电池电量低导致控制系统主程序丢失。重新下载主站程序后系统运行正常。

5 结束语

该系统投入运行后提高了污水处理控制系统的自动化运行水平，实现了远程监控功能 ，降低了操作人员的工作强度。而VERSAMAX远程 I/O分站将系统分站安装在现场控制柜受制于现场环境因素，故障率较高，这就需要我们做好现场控制柜的防护措施，加强现场的巡检。

参考文献

[1] 谢万锋.基于GE VersaMax PLC的水电站控制系统实例解析[J].小水电，2016，（1）：23-28.

[2] 张伟辉，吴君.GE VersaMax PLC在土贤庄水电站控制系统中的应用[J].新技术，2019，（4）：64-65.