南京惠言達(dá)電氣有限公司成立于2019年，座落在南京六合市商圈。9年備件銷售積累，公司主要經(jīng)營歐、美等國的閥門、過濾設(shè)備、編碼器、傳感器、儀器儀表、及各種自動化產(chǎn)品，公司全力貫徹“以質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的產(chǎn)品和完善到位的技術(shù)服務(wù)客戶”的經(jīng)營宗旨，服務(wù)于國內(nèi)的流體控制和自動化控制領(lǐng)域。節(jié)省了中間環(huán)節(jié)的流轉(zhuǎn)費(fèi)用，能夠把更優(yōu)惠的價(jià)格提供給用戶。通過發(fā)展我司已經(jīng)自動化設(shè)備和備件供應(yīng)商，主營產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于冶金、造紙、礦山、石化、能源、集裝箱碼頭、汽車、水利、市政工程及環(huán)保以及各類軍事、航空航天、科研等領(lǐng)域。

TR編碼器CDV75M-00012透過市場看惠言達(dá)

TR CUSTOM CABLE/PLUG 90220035.0 備件
TR CE58M  5802-00111 編碼器
TR 62000249(直角型)帶3米電纜 插頭
TR LA-41-K SSI 500(訂貨號：305-00231） 位移傳感器
TR CEV58M-00539 編碼器
TR LA 66K  312-02694 編碼器
TR CEV58M-00350 DC24V 編碼器
TR PU-10/ArT491-0002 譯碼器
TR CE100/ArTNr100-00390 編碼器
TR LP38 307-00577 編碼器
TR Art.No:CMS58M-00005 SN:00675 編碼器
TR 312-02567 備件
TR 312-02367 備件
TR 312-02561 備件
TR CEV65M-10076 編碼器
TR CEH58M-00027 DP24V 編碼器
TR CE58M-NR.5802 00045 值編碼器
TR LP-38 ART.NR:307-00532 線性傳感器
TR IE58A ART.NR:219-00773 編碼器
TR IEH58-00001 編碼器
TR CE65M 110-02062 編碼器
TR CE100M 100-01360 傳感器
TR CPS 10/2 10/12  34-000-026 聯(lián)軸器
TR CE65M 110-01542 編碼器
TR CEW65M-01817 編碼器
TR A.1089.5417 CK-65-M113-00010 角度編碼器
TR CEV65M-02633 編碼器
TR CEV58M-00299 angel sensor
TR CEV58M-00026 4096/4096 DC12-24V 8/R 編碼器
TR CDV75M-00002 編碼器
TR CEV65M-02098 編碼器
TR CPS 15/2 14N/14N 34-000-070 編碼器接手
TR LP38  307-00690 傳感器
TR 5842-00024 編碼器 編碼器
TR IE58A Art.Nr：219-01308 編碼器
TR D-78647 TRSSSINGEN 07425/228-0 傳感器
TR CEV65M-02096 備件
TR CEW65M-01767 編碼器
TR LA41 305-00111 編碼器
TR CE65MArNr.110-01460 編碼器
TR LA66K/Art.Nr:312-02400 SN:0007/434mm 備件
TR CEV65M-01269 編碼器
TR CEV65M-01460 編碼器
TR CE65M ART.NR: 110-00068 編碼器
TR CE100M ART:100-01361 SN:0006 11-27VDC 4096 編碼器
TR IE58A  219-01392 編碼器
TR TYP:CEW58M Art.Nr:CEW58M-00008  SN:0009 計(jì)數(shù)器
TR LA66KArt.312-02519370mm 編碼器
TR CEW58M-00020+SL3002-X1/GS80/K/F 編碼器
TR LE-200 (2200-00102) 傳感器
TR CEW58M-00020 編碼器

隨著海上開采石油的迅猛發(fā)展，海洋污染的問題越來越突顯，主要體現(xiàn)在對排放污水的指標(biāo)越來越嚴(yán)格。傳統(tǒng)的生化法生活污水處理工藝簡單，但無論是處理效果還是處理量來說都有其局限性。電催化氧化法生活污水處理裝置是一種利用電催化氧化方式對海上石油平臺生活污水進(jìn)行處理的裝置。操作人員通過控制柜上的人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)手動、自動控制，通過程序控制實(shí)現(xiàn)各執(zhí)行元件的相互配合，達(dá)到污水處理達(dá)標(biāo)并排放的功能。

1系統(tǒng)整體工藝設(shè)計(jì)

自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)手動與自動模式。

1.1手動控制模式

本系統(tǒng)可分別對裝置中的粉碎泵、風(fēng)機(jī)、排放泵、直流柜，電動閥等執(zhí)行元件進(jìn)行手動打開與關(guān)閉。該模式的作用為單設(shè)備檢修，試運(yùn)行及初上電調(diào)試時使用。

1.2自動控制模式

1.2.1電催化自動控制系統(tǒng)通過安裝于緩沖罐頂部的超聲波液位計(jì)，實(shí)時地測量緩沖罐中污水的液位高度，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)高度時，粉碎泵啟動，將污水從緩沖罐中抽出粉碎，并將水注入反應(yīng)器中。污水進(jìn)入反應(yīng)器后，液位逐漸升高，觸發(fā)液位開關(guān)產(chǎn)生動作信號，PLC控制直流電源進(jìn)行直流放電，驅(qū)動電催化極板進(jìn)行電催化反應(yīng)。經(jīng)過電催化反應(yīng)后的污水，自流進(jìn)入清水罐，同時位于清水罐中的壓差式液位計(jì)實(shí)時測量液位高度，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)高度時，排放泵啟動，將處理完畢的污水排出。在電催化反應(yīng)進(jìn)行中，風(fēng)機(jī)同步運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制排放反應(yīng)中可能產(chǎn)生的危險(xiǎn)氣體的功能。

1.2.2電極自動換相系統(tǒng)固定在反應(yīng)器中的電極板，由于長時間加直流電進(jìn)行電催化反應(yīng)，會在極板上產(chǎn)生垢，這就需要定期對電極板的正負(fù)極進(jìn)行切換，利用其中一極在電化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生的氣泡使極板上的垢脫落，從而實(shí)現(xiàn)自我脫垢的功能。

1.2.3廢渣自動排放系統(tǒng)通過電極自動換相功能而分離出的污垢，經(jīng)一段時間沉淀后，會堆積在反應(yīng)器底部，這就需要定時對其排垢。具體操作：通過直流電源運(yùn)行反饋信號作為計(jì)時條件，當(dāng)計(jì)時達(dá)到預(yù)設(shè)值時，打開排放電動閥門，待閥門打開反饋信號有效時，排放泵運(yùn)行一段時間（可設(shè)定），后關(guān)閉排放泵與排放電動閥。這樣可及時排除固體沉淀，從而實(shí)現(xiàn)延長設(shè)備良好運(yùn)行的效果。

2控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

自控系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)如圖1所示。

2.1PLC組態(tài)

PLC選用西門子S7-1200系列中的1215C，本身具有14數(shù)字輸入和10個數(shù)字輸出，通過添加擴(kuò)展模塊，擴(kuò)展出多個模擬輸入與模式輸出，作為采集與控制其他設(shè)備的接口。如圖2所示。PLC在進(jìn)行硬件組態(tài)時需要對每一個擴(kuò)展口的I/O地址（包括起始與結(jié)束地址）做設(shè)定，這在后續(xù)的編程中作為物理端口的影射，通過程序處理調(diào)用。

2.2PLC與其他設(shè)備的連接

PLC通過自身與擴(kuò)展的IO接口模塊，接收現(xiàn)場檢測各各種信號（其中包括數(shù)字輸入輸出信號，模擬輸入輸出信號），對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并執(zhí)行PLC程序中發(fā)出的各種控制指令。數(shù)字輸入部分主要有液位開關(guān)、電動閥的打開與關(guān)閉反饋，電動機(jī)接觸器的輔助觸點(diǎn)以及直流電源的狀態(tài)反饋；數(shù)字輸出部分主要有對電動閥、控制電機(jī)的交流接觸器以及直流電源的啟停控制；模擬輸入部分主要有流量計(jì)、液位計(jì)以及直流電源的電流電壓模擬輸出反饋；模擬輸出部分主要針對直流電源電流輸出幅值的控制信號。

3編程設(shè)計(jì)

3.1人機(jī)界面設(shè)計(jì)

使用博途TIA（V14）繪制界面[1-3]，通過硬件組態(tài)與畫面繪制，將人機(jī)界面與PLC通過Profinet通信協(xié)議，經(jīng)網(wǎng)線進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)對裝置的運(yùn)行狀態(tài)、報(bào)警歷史、參數(shù)設(shè)定和手動調(diào)節(jié)等進(jìn)行反饋，便于操作者對設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行及時有效地把控。圖3為流程界面。流程界面為設(shè)備運(yùn)行中處于長期顯示的重要畫面，其中包括了各動力設(shè)備的啟停狀態(tài)，各電動閥的開合狀態(tài)，各儀表的數(shù)據(jù)反饋狀態(tài)，還有每種設(shè)備的故障檢測狀態(tài)。不同的運(yùn)行模式下，可以直觀的通過畫面看到各種狀態(tài)信息與數(shù)值反饋，便于操作者或者巡檢員快速、直接且有效的判斷設(shè)備運(yùn)行情況。為了便于將來的儀表更換與設(shè)備檢修，還編寫了儀表校準(zhǔn)和控制頁面（如圖4），其中儀表頁面主要是對系統(tǒng)中傳輸模擬信號的儀表進(jìn)行4-20mA與實(shí)際儀表量程的校準(zhǔn)；控制頁面主要分成四部分，一部分為系統(tǒng)模式切換；第二部分為手動模式中各執(zhí)行元件（包括風(fēng)機(jī)、粉碎泵、海水閥、排放閥與直流柜）的單獨(dú)啟/停，便于維修人員對單一設(shè)備的運(yùn)行測試；第三部分為主備設(shè)備的手動與自動切換，當(dāng)設(shè)置為自動切換時，系統(tǒng)根據(jù)運(yùn)行時間與參數(shù)頁面的設(shè)定時間，對主備設(shè)備進(jìn)行定期切換，避免主設(shè)備長期工作，備用設(shè)備長期閑置，導(dǎo)致兩臺設(shè)備實(shí)際運(yùn)行壽命不一致的情況，實(shí)現(xiàn)兩臺設(shè)備都具備良好的使用狀態(tài)，當(dāng)設(shè)置為手動切換時，系統(tǒng)不再對各設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行時間進(jìn)行累加，主備設(shè)備不再自動切換，而是通過選擇按鈕實(shí)現(xiàn)人工切換；第四部分為不停機(jī)檢修隔離按鈕，對所有執(zhí)行元件進(jìn)行檢修狀態(tài)設(shè)定，當(dāng)檢修狀態(tài)激活時，設(shè)備在自動模式下不再運(yùn)行，避免在不停機(jī)檢修時對人或者物造成潛在的安全隱患。

3.2PLC程序設(shè)計(jì)

3.2.1程序框架設(shè)計(jì)通過PLC的IO端口，監(jiān)控各儀表與各設(shè)備的工作狀態(tài)，并根據(jù)裝置所處的工作模式?jīng)Q定工作流程，如圖5所示。每個執(zhí)行部件都采用一用一備的熱備用方式，當(dāng)一臺設(shè)備出現(xiàn)故障時，程序自動切換使用備用設(shè)備，實(shí)現(xiàn)整個裝置的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，保證運(yùn)行穩(wěn)定性與可靠性。程序編寫依靠IEC61131-5及國標(biāo)15969.3-2017相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編寫[4-5]。具體程序設(shè)計(jì)，先對每一個功能建立功能塊（FB）及其數(shù)據(jù)塊（DB），包括實(shí)現(xiàn)功能需要的內(nèi)部變量與全局變量；其次，對每一個功能塊進(jìn)行獨(dú)立編程，實(shí)現(xiàn)各功能獨(dú)立，在組織塊（OB1）中用對應(yīng)的指令調(diào)用各功能塊，從而提高CPU的執(zhí)行效率，便于后期調(diào)試與功能添加。

3.2.2換相程序換相功能的程序如圖6所示，在直流電源運(yùn)行時，通過分鐘脈沖信號作為計(jì)數(shù)器的累加觸發(fā)。當(dāng)計(jì)數(shù)值大于等于預(yù)設(shè)值時，觸發(fā)換相流程：先停止直流電源運(yùn)行，并激活“延時接通”指令，其設(shè)定值為90秒，這主要的作用是等待直流電源的輸出端電壓下降到安全值，避免立即換相導(dǎo)致接觸電流過大觸發(fā)設(shè)備意外報(bào)警；當(dāng)接通延時指令激活達(dá)到預(yù)設(shè)時間后，PLC對直流電源發(fā)出換相指令，并回復(fù)直流電源運(yùn)行；當(dāng)正負(fù)切換兩次后，計(jì)數(shù)器清零，開始重新計(jì)數(shù)。

3.2.3排放程序定時排放功能程序如圖7所示，在自動模式下通過分鐘脈沖作為計(jì)數(shù)器觸發(fā)源，當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)值且粉碎泵在工作時，進(jìn)入排放流程：打開電動閥，通過觸發(fā)“延時打開”指令，延遲一段時間后，排放泵運(yùn)行，再經(jīng)過一段時間后，排放泵停止，電動閥關(guān)閉，重置排放計(jì)時值。

4結(jié)束語

本裝置在西門子博途編程平臺下完成了基于Profinet連接的觸摸屏與PLC，通過IO接口對執(zhí)行元件進(jìn)行互聯(lián)，智能、高效地對生活污水進(jìn)行電催化處理，從而有效降低污水中的化學(xué)需氧量（COD）。通過實(shí)際運(yùn)行可證明：該生活污水自動處理裝置可高效可靠的實(shí)現(xiàn)海上石油平臺生活污水的處理任務(wù)，達(dá)到排海要求，功能完整，設(shè)備易于操作維護(hù)，運(yùn)行穩(wěn)定。該裝置已在多個海上石油平臺上推廣使用。

TR CE58M 5802-00093 編碼器
TR 測距號LE-200    2200-04102 反射板
TR LP38  Art-Nr:307-00690  300mm 編碼器
TR CEV65M-01542 編碼器
TR CE65M  NR:110-01625 編碼器
TR CDV75M-00012 編碼器
TR CXS65S-00002 編碼器
TR CES58M-00015 編碼器
TR ME-P115-05.000 40730008 19240 備件
TR 490-00310 備件
TR IEW58-00056 編碼器
TR CUSTOM CABLE/PLUG 90219004.0 備件
TR 2200-00102 編碼器
TR CEV65M-01460（4096） 編碼器
TR SL3005-X1/GS 130/K/F ART NR﹕40720003 備件
TR CMH58M-00017 編碼器
TR Art.NO:2200-04102 備件
TR LA66K312-00001 位置編碼器
TR CEV58M-00288 備件
TR IE-58-U 5810-00163 編碼器
TR Ari Nr：5810-00163 編碼器
TR 338-00002 編碼器
TR CMV58M-00004 SN:00901 編碼器
TR QEH81M-00001 SN.00687 備件
TR Art.Nr:110-01412 備件
TR 3000.3210087400041E 備件
TR LT140-S 3200-00011 電子尺
TR CE65M 110-01570 備件
TR IOV58-00005 SN：00029 編碼器
TR LA80A 314-00012 備件
TR CEV58M-00361 編碼器
TR SL3010-X1/GS 130/K/F；Nr.40720016 拉線盒
TR ArtNr:CEH58M-00056 STEP:8192 REVOLUTION:4096 PINOUT:TR-ECE-TI-D-0065 INTERFACE:PROFIBUS DP 11-27V 編碼器
TR CEV-58M00442 編碼器
TR Typ: HE 65S Art. Nr: 206-00017-BS 編碼器
TR CE65 M Art.Nr.110-00444 SL3005-X1/GS 130/K/F 編碼器
TR CEW65M-01702  SN:0027 SL3005-X1/GS 130/K/F 編碼器
TR CEV58M-001674096/4096V00ProfibusDP 編碼器
TR CEV58S-00148 備件
TR MAGNET T1-S5520  49-155-009 磁鐵
TR 85900034 傳感器模板
TR No.2200-00102  測量長度125mm 精度1mm 備件
TR IE58A ART NO 219-01357 備件
TR CEV65M-01460  SN:80193 編碼器
TR CEV65S-10122 旋轉(zhuǎn)編碼器
TR IE58A   219-00773 編碼器
TR CEV58M-00051 編碼器
TR PT15/2 490-00105 編碼器
TR ART-NO:CEV65M-01926 Drawing no:04-CEV65M-M0128 shaft:12FLNUT/24 編碼器
TR 27-010-001 傳感器附件
TR CEV58M-00370 編碼器
TR ZE65M 171一50107 備件
TR LE-200 2200-03052 編碼器
TR 171-00002 備件
TR LA41-K-SSI 305-00182 傳感器
TR CE-65M 110-01542 軸編碼器
TR CE-58-M  5802-00045 編碼器
TR PT15/2:490-00105 轉(zhuǎn)換器
TR CEV58M-00337 編碼器
TR CE100M-80-SSI No.:100-01360 編碼器
TR LLB65-00600 激光測距
TR IOH58-00016  SN:00016 000 備件
TR CE58M Art.Nr:5802-00111 編碼器
TR CEV65M-10525 備件
TR 219-00329 編碼器
TR CES65M-10019 編碼器
TR CMW58M-00101 編碼器
TR LP-38 PROFIBUS TR307-00532 線性編碼器
TR CE58M  ART.NR:5802-00023 編碼器
TR CEV65M-02633 SN:0061 備件
TR CEW58M-00188 編碼器
TR CE-58-M-SSI 4096/4096 V000 5802-00013 編碼器
TR 62000249 插頭
TR CEV65M-00444 編碼器
TR CEV58M-00431 編碼器
TR CE58M 5802-00045 SN:0077 備件
TR LE-200PB+SSINr:2200-04102 激光測距傳感器
TR QEH81M-10006 編碼器
TR CE100M100-01360 備件
TR 14-911-030 傳感器附件
TR SL3030/GS130 Art.No.: 40720008 備件
TR LA66K Art.Nr:312-01701 編碼器
TR QEH81M-00001 SN.00687 編碼器
TR Art.Nr:CMW58M-00013，max.4096 TR-ECE-TI-DGB-0111/V000 PROFIBUS-DP/Progr 11-27vdc 編碼器
TR SN:00422 IOV58-00030 備件
TR IE58A  ID:219-00773 編碼器
TRACO TSP 360-124 開關(guān)
TRACO POWER TOS 06-12SIIL 電源模塊
TRACO POWER 060-124/24VDC/2.5/VAL0142144 備件
TRAFAG NAT400.0V(0-400bar-GOUT:0-10V DC) 壓力開關(guān)
TRAFAG NAT16.0A 壓力傳感器
TRAFAG NAT400.0A 壓力傳感器
TRAFAG 8252.84.2517.01.0000.0000.19.34.44.61 壓力傳感器
TRAFAG PST4M16F4 壓力開關(guān)
TRAFAG 型號：8202.79.2210 s/n：238767-018 壓力傳感器
TRAFAG 8472.34.5717 SN:554038-016 備件
TRAFAG ISP9515 5-95°C ø10*150(設(shè)定值15°C） 溫度開關(guān)
TRAFAG 8264.78.2510 壓力傳感器
TRAFAG 920.1074.931 備件
TRAFAG MODEL:CH-8700   TYPE:IS23N    24V  2A  RANGE:20TO110DEGC 備件
TRAFAG 9B02079（9B02079 S/N:037570.0.00.01-053 1...16bar）    替代型號PST4B164 編號9B4.4279.771.04.15.46.V3 壓力傳感器
TRAFAG Type:9M0.2079 S/N:497067-010 07/14 IP65 RANGE:1-16bar 壓力傳感器
TRAFAG 8498.79.2919 SN:309699-059 備件
TRAFAG ISN11015 20-110°C ø10*150（設(shè)定值45°C） 溫度開關(guān)
TRAFAG ISN11015 20-110度 ø10*150（設(shè)定值95°C） 溫度開關(guān)
TRAFAG S/N 323966-116 壓力開關(guān)
TRAFAG 9BO.2876 備件
TRAFOMIC TNR-23671 320AV 變壓器
TRAMEC REP100/2C 20 AU19FLQ AE19 P06 減速機(jī)
TRAMEC REP100/3C 64 AU19FLQ AE14 P03 減速機(jī)
TRAMEC TA125CO 減速機(jī)
TRANSTECHNIK SMB60301 4892064 備件
TRELECTRONIC 490-00301 電源適配器

隨著海上開采石油的迅猛發(fā)展，海洋污染的問題越來越突顯，主要體現(xiàn)在對排放污水的指標(biāo)越來越嚴(yán)格。傳統(tǒng)的生化法生活污水處理工藝簡單，但無論是處理效果還是處理量來說都有其局限性。電催化氧化法生活污水處理裝置是一種利用電催化氧化方式對海上石油平臺生活污水進(jìn)行處理的裝置。操作人員通過控制柜上的人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)手動、自動控制，通過程序控制實(shí)現(xiàn)各執(zhí)行元件的相互配合，達(dá)到污水處理達(dá)標(biāo)并排放的功能。

1系統(tǒng)整體工藝設(shè)計(jì)

自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)手動與自動模式。

1.1手動控制模式

本系統(tǒng)可分別對裝置中的粉碎泵、風(fēng)機(jī)、排放泵、直流柜，電動閥等執(zhí)行元件進(jìn)行手動打開與關(guān)閉。該模式的作用為單設(shè)備檢修，試運(yùn)行及初上電調(diào)試時使用。

1.2自動控制模式

1.2.1電催化自動控制系統(tǒng)通過安裝于緩沖罐頂部的超聲波液位計(jì)，實(shí)時地測量緩沖罐中污水的液位高度，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)高度時，粉碎泵啟動，將污水從緩沖罐中抽出粉碎，并將水注入反應(yīng)器中。污水進(jìn)入反應(yīng)器后，液位逐漸升高，觸發(fā)液位開關(guān)產(chǎn)生動作信號，PLC控制直流電源進(jìn)行直流放電，驅(qū)動電催化極板進(jìn)行電催化反應(yīng)。經(jīng)過電催化反應(yīng)后的污水，自流進(jìn)入清水罐，同時位于清水罐中的壓差式液位計(jì)實(shí)時測量液位高度，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)高度時，排放泵啟動，將處理完畢的污水排出。在電催化反應(yīng)進(jìn)行中，風(fēng)機(jī)同步運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制排放反應(yīng)中可能產(chǎn)生的危險(xiǎn)氣體的功能。

1.2.2電極自動換相系統(tǒng)固定在反應(yīng)器中的電極板，由于長時間加直流電進(jìn)行電催化反應(yīng)，會在極板上產(chǎn)生垢，這就需要定期對電極板的正負(fù)極進(jìn)行切換，利用其中一極在電化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生的氣泡使極板上的垢脫落，從而實(shí)現(xiàn)自我脫垢的功能。

1.2.3廢渣自動排放系統(tǒng)通過電極自動換相功能而分離出的污垢，經(jīng)一段時間沉淀后，會堆積在反應(yīng)器底部，這就需要定時對其排垢。具體操作：通過直流電源運(yùn)行反饋信號作為計(jì)時條件，當(dāng)計(jì)時達(dá)到預(yù)設(shè)值時，打開排放電動閥門，待閥門打開反饋信號有效時，排放泵運(yùn)行一段時間（可設(shè)定），后關(guān)閉排放泵與排放電動閥。這樣可及時排除固體沉淀，從而實(shí)現(xiàn)延長設(shè)備良好運(yùn)行的效果。

2控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

自控系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)如圖1所示。

2.1PLC組態(tài)

PLC選用西門子S7-1200系列中的1215C，本身具有14數(shù)字輸入和10個數(shù)字輸出，通過添加擴(kuò)展模塊，擴(kuò)展出多個模擬輸入與模式輸出，作為采集與控制其他設(shè)備的接口。如圖2所示。PLC在進(jìn)行硬件組態(tài)時需要對每一個擴(kuò)展口的I/O地址（包括起始與結(jié)束地址）做設(shè)定，這在后續(xù)的編程中作為物理端口的影射，通過程序處理調(diào)用。

2.2PLC與其他設(shè)備的連接

PLC通過自身與擴(kuò)展的IO接口模塊，接收現(xiàn)場檢測各各種信號（其中包括數(shù)字輸入輸出信號，模擬輸入輸出信號），對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并執(zhí)行PLC程序中發(fā)出的各種控制指令。數(shù)字輸入部分主要有液位開關(guān)、電動閥的打開與關(guān)閉反饋，電動機(jī)接觸器的輔助觸點(diǎn)以及直流電源的狀態(tài)反饋；數(shù)字輸出部分主要有對電動閥、控制電機(jī)的交流接觸器以及直流電源的啟?？刂?；模擬輸入部分主要有流量計(jì)、液位計(jì)以及直流電源的電流電壓模擬輸出反饋；模擬輸出部分主要針對直流電源電流輸出幅值的控制信號。

3編程設(shè)計(jì)

3.1人機(jī)界面設(shè)計(jì)

使用博途TIA（V14）繪制界面[1-3]，通過硬件組態(tài)與畫面繪制，將人機(jī)界面與PLC通過Profinet通信協(xié)議，經(jīng)網(wǎng)線進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)對裝置的運(yùn)行狀態(tài)、報(bào)警歷史、參數(shù)設(shè)定和手動調(diào)節(jié)等進(jìn)行反饋，便于操作者對設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行及時有效地把控。圖3為流程界面。流程界面為設(shè)備運(yùn)行中處于長期顯示的重要畫面，其中包括了各動力設(shè)備的啟停狀態(tài)，各電動閥的開合狀態(tài)，各儀表的數(shù)據(jù)反饋狀態(tài)，還有每種設(shè)備的故障檢測狀態(tài)。不同的運(yùn)行模式下，可以直觀的通過畫面看到各種狀態(tài)信息與數(shù)值反饋，便于操作者或者巡檢員快速、直接且有效的判斷設(shè)備運(yùn)行情況。為了便于將來的儀表更換與設(shè)備檢修，還編寫了儀表校準(zhǔn)和控制頁面（如圖4），其中儀表頁面主要是對系統(tǒng)中傳輸模擬信號的儀表進(jìn)行4-20mA與實(shí)際儀表量程的校準(zhǔn)；控制頁面主要分成四部分，一部分為系統(tǒng)模式切換；第二部分為手動模式中各執(zhí)行元件（包括風(fēng)機(jī)、粉碎泵、海水閥、排放閥與直流柜）的單獨(dú)啟/停，便于維修人員對單一設(shè)備的運(yùn)行測試；第三部分為主備設(shè)備的手動與自動切換，當(dāng)設(shè)置為自動切換時，系統(tǒng)根據(jù)運(yùn)行時間與參數(shù)頁面的設(shè)定時間，對主備設(shè)備進(jìn)行定期切換，避免主設(shè)備長期工作，備用設(shè)備長期閑置，導(dǎo)致兩臺設(shè)備實(shí)際運(yùn)行壽命不一致的情況，實(shí)現(xiàn)兩臺設(shè)備都具備良好的使用狀態(tài)，當(dāng)設(shè)置為手動切換時，系統(tǒng)不再對各設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行時間進(jìn)行累加，主備設(shè)備不再自動切換，而是通過選擇按鈕實(shí)現(xiàn)人工切換；第四部分為不停機(jī)檢修隔離按鈕，對所有執(zhí)行元件進(jìn)行檢修狀態(tài)設(shè)定，當(dāng)檢修狀態(tài)激活時，設(shè)備在自動模式下不再運(yùn)行，避免在不停機(jī)檢修時對人或者物造成潛在的安全隱患。

3.2PLC程序設(shè)計(jì)

3.2.1程序框架設(shè)計(jì)通過PLC的IO端口，監(jiān)控各儀表與各設(shè)備的工作狀態(tài)，并根據(jù)裝置所處的工作模式?jīng)Q定工作流程，如圖5所示。每個執(zhí)行部件都采用一用一備的熱備用方式，當(dāng)一臺設(shè)備出現(xiàn)故障時，程序自動切換使用備用設(shè)備，實(shí)現(xiàn)整個裝置的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，保證運(yùn)行穩(wěn)定性與可靠性。程序編寫依靠IEC61131-5及國標(biāo)15969.3-2017相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編寫[4-5]。具體程序設(shè)計(jì)，先對每一個功能建立功能塊（FB）及其數(shù)據(jù)塊（DB），包括實(shí)現(xiàn)功能需要的內(nèi)部變量與全局變量；其次，對每一個功能塊進(jìn)行獨(dú)立編程，實(shí)現(xiàn)各功能獨(dú)立，在組織塊（OB1）中用對應(yīng)的指令調(diào)用各功能塊，從而提高CPU的執(zhí)行效率，便于后期調(diào)試與功能添加。

3.2.2換相程序換相功能的程序如圖6所示，在直流電源運(yùn)行時，通過分鐘脈沖信號作為計(jì)數(shù)器的累加觸發(fā)。當(dāng)計(jì)數(shù)值大于等于預(yù)設(shè)值時，觸發(fā)換相流程：先停止直流電源運(yùn)行，并激活“延時接通”指令，其設(shè)定值為90秒，這主要的作用是等待直流電源的輸出端電壓下降到安全值，避免立即換相導(dǎo)致接觸電流過大觸發(fā)設(shè)備意外報(bào)警；當(dāng)接通延時指令激活達(dá)到預(yù)設(shè)時間后，PLC對直流電源發(fā)出換相指令，并回復(fù)直流電源運(yùn)行；當(dāng)正負(fù)切換兩次后，計(jì)數(shù)器清零，開始重新計(jì)數(shù)。

3.2.3排放程序定時排放功能程序如圖7所示，在自動模式下通過分鐘脈沖作為計(jì)數(shù)器觸發(fā)源，當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)值且粉碎泵在工作時，進(jìn)入排放流程：打開電動閥，通過觸發(fā)“延時打開”指令，延遲一段時間后，排放泵運(yùn)行，再經(jīng)過一段時間后，排放泵停止，電動閥關(guān)閉，重置排放計(jì)時值。

4結(jié)束語

本裝置在西門子博途編程平臺下完成了基于Profinet連接的觸摸屏與PLC，通過IO接口對執(zhí)行元件進(jìn)行互聯(lián)，智能、高效地對生活污水進(jìn)行電催化處理，從而有效降低污水中的化學(xué)需氧量（COD）。通過實(shí)際運(yùn)行可證明：該生活污水自動處理裝置可高效可靠的實(shí)現(xiàn)海上石油平臺生活污水的處理任務(wù)，達(dá)到排海要求，功能完整，設(shè)備易于操作維護(hù)，運(yùn)行穩(wěn)定。該裝置已在多個海上石油平臺上推廣使用。

TRELECTRONIC SL3005-X1/GS130/K/F ART.NR.40-720-003 傳感器
TR-ELECTRONIC GMBH CE65M Art.Nr:110-02546 編碼器
TR-ELECTRONIC GMBH CMW58M-00068 編碼器
TRELLEBORG S59113-0220-109S 密封
trimecind MG015N511311/RT121D0FM 流量計(jì)
TRUCK BI20U-QV40-AP6X2-H11411 接近感應(yīng)開關(guān)
TRUCK VB2-FSW/FKW/FSW45 備件
TSCHAN NOR-MEX flexible coupling G415 聯(lián)軸器彈性體
TSCHAN NOR-MEX flexible coupling G240 聯(lián)軸器彈性體
TSCHAN NOR-MEX G240 備件
TST FLP08-G2NAE  SN:P151517E 傳感器
TURBO Pre-Cleaner Turbo 2, II-68-7 濾芯
TURBO 2-46-4.5 備件
TURBO Pre-Cleaner Turbo 2, II-68-6 濾芯
TURBO PRE CLEANER TURBO 2-68-6 備件
TURCK BIL-HS540-AP6X 接近開關(guān)
TURCK FCS-G1/2A4P-AP8X-H1141 DN100 流量開關(guān)
TURCK PS010V-504-LI2UPN8X-H1141 壓力傳感器
TURCK PS250R-504-LI2UPN8X-H1141 壓力傳感器
TURCK B12-M12-AP6X 備件
TURCK Bi15U-M30-RP6X-H1141，三線直流常閉 接近開關(guān)
TURCK BL20-4DO-24VDC-0.5A-P 開關(guān)量輸出模塊
TURCK BS4151-0/13.5 總線接頭
TURCK FCS-GL  1/2A4-NA-H1141/D500 流量開關(guān)
TURCK RSM-572-2M/5D 備件
TURCK FLDP-IM16-0001 總線模組
TURCK NI8-S18-AN6X 備件
TURCK FW-M12ST5D-G-SB-ME-SH-8 備件
TURCK Ni20NF-CP40-VP4X2 傳感器
TURCK CMBS8151-0 6930161 接插件
TURCK BI15U-CK40-AP6X2-H1141 接近開關(guān)
TURCK NI12U-M18-ADZ30X2 備件
TURCK Bi5-M18-AD4X 接近開關(guān)
TURCK RKC4.4T-5/ 接插件
TURCK BL20-4DI-24VDC-P 輸入模塊
TURCK 6827023 BL20-4DO-24VDC-0.5A-P 備件
TURCK BI8U-MT18-AP6X-H1141 備件
TURCK BI8-M18-AP6X-H1141 備件
TURCK BI2U-EG08-AN6X 傳感器
TURCK BI3U-MT12-AP6X-H1141 零件檢測傳感器
TURCK B4151-0/13.5 總線接頭
TURCK TW-R30-B128 Nr:6900503 碼片
TURCK BI20R-W30-DAP6X-H1141 備件
TURCK BI2-M12-AP6X  NO.46050 備件
TURCK NI50U-CK40-VP4X2-H1141 接近開關(guān)
TURCK FCS-G1/2A4P-VRX/24VDC 開關(guān)
TURCK BC5-S18-AP4X 傳感器
TURCK JRBS-40SC-6 備件
TURCK BL20-E-16DI-24VDC-P 數(shù)字量輸入模塊
TURCK Bi15u-EM30WD-AP6X/S90 7M 接近開關(guān)
TURCK FCT-G1/2A4P-VRX/230VAC 流量開關(guān)
TURCK BI2OU-CK40-AP6X2-H1141 開關(guān)
TURCK BL20-E-1SWIRE 通訊模塊
TURCK BL20-E-GW-DP 耦合器
TURCK 4685742 傳感器
TURCK SDPL0404D 1003 總線模塊
TURCK BI15-CP40-VP4*2/S100 備件
TURCK IM35-11EX-HI/24VDC 模擬量輸出隔離柵
TURCK NI75U-Q80-AP6X2-H1141 接近開關(guān)
TURCK RKSWS4.5[5]-2RSSWS 備件
TURCK BL20-2AI-I(0/4-20MA) 模擬量輸入模塊
TURCK BIM-UNT-AP6X-0.3-PSG3M 備件
TURCK 4602220 傳感器
TURCK 4669450 傳感器
TURCK NI4-S12-AZ31X 接近開關(guān)
TURCK FCS-G1/2A4-AP8X-H1141/0-30CM/S 流量開關(guān)
TURCK Ni12U-MT18-AP6X-H1141 接近開關(guān)
TURCK BI8U-EM18WD-AP6X-H1141 接近開關(guān)
TURCK Ni8-M18-AZ3X 接近開關(guān)
TURCK DC10-30V TURCK BI4-M12-AN6X WITH 7M WIRE 備件
TURCK BI4-M12-AP6X-H1141 接近開關(guān)
TURCK 7030235 TN-Q14-0.15-RS4.47T 傳感器
TURCK BL67-PF-24VDC 輔助電源
TURCK NI50-CP80-VP4X2 接近開關(guān)
TURCK 4602033 傳感器
TURCK FCS-G1/2A4P-URX/24VDC 示流計(jì)
TURCK PS400R-304-LUUPN8X-H1141 備件
TURIAN GH-112-9317250bar250rpm 旋轉(zhuǎn)給油器
TURIAN GR-25-B-LH     2500RPM 旋轉(zhuǎn)接頭
TURIAN GH-112-9317 旋轉(zhuǎn)接頭
TURIAN GR32RH 備件
TURIAN GR-25-B-RH     2500RPM 旋轉(zhuǎn)接頭
TUTHILL P/N 55539-101 真空泵端蓋
TUTHILL P/N 18983 真空泵端板
TUTHILL P/N 16055 真空泵維修包
TUTHILL DGS.99 PPPV2NM00000   Serial:1047822    CW75KS5808G01 控制液再生系統(tǒng)泵
TUTHILL P/N 23808 真空泵驅(qū)動總成
TWIFLEX GMR25 +SH15 附件
TWIFLEX XS型氣包7201046 氣動抱閘
TWIFLEX K    NO:7200654 推進(jìn)器
TWIFLEX 7902804 制動膜片
TWIFLEX 訂貨號10382-83 抱閘
TWIFLEX XSA215054 13317PMIN 備件
TWIFLEX 6780685+PARTNO.7200576 制動器
TWIFLEX GMR40-SD（30KN） 抱閘片
TWIFLEX 100.098.01. BRAKE 氣壓式制動器
TWIFLEX P/N7080332 抱閘片

隨著海上開采石油的迅猛發(fā)展，海洋污染的問題越來越突顯，主要體現(xiàn)在對排放污水的指標(biāo)越來越嚴(yán)格。傳統(tǒng)的生化法生活污水處理工藝簡單，但無論是處理效果還是處理量來說都有其局限性。電催化氧化法生活污水處理裝置是一種利用電催化氧化方式對海上石油平臺生活污水進(jìn)行處理的裝置。操作人員通過控制柜上的人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)手動、自動控制，通過程序控制實(shí)現(xiàn)各執(zhí)行元件的相互配合，達(dá)到污水處理達(dá)標(biāo)并排放的功能。

1系統(tǒng)整體工藝設(shè)計(jì)

自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)手動與自動模式。

1.1手動控制模式

本系統(tǒng)可分別對裝置中的粉碎泵、風(fēng)機(jī)、排放泵、直流柜，電動閥等執(zhí)行元件進(jìn)行手動打開與關(guān)閉。該模式的作用為單設(shè)備檢修，試運(yùn)行及初上電調(diào)試時使用。

1.2自動控制模式

1.2.1電催化自動控制系統(tǒng)通過安裝于緩沖罐頂部的超聲波液位計(jì)，實(shí)時地測量緩沖罐中污水的液位高度，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)高度時，粉碎泵啟動，將污水從緩沖罐中抽出粉碎，并將水注入反應(yīng)器中。污水進(jìn)入反應(yīng)器后，液位逐漸升高，觸發(fā)液位開關(guān)產(chǎn)生動作信號，PLC控制直流電源進(jìn)行直流放電，驅(qū)動電催化極板進(jìn)行電催化反應(yīng)。經(jīng)過電催化反應(yīng)后的污水，自流進(jìn)入清水罐，同時位于清水罐中的壓差式液位計(jì)實(shí)時測量液位高度，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)高度時，排放泵啟動，將處理完畢的污水排出。在電催化反應(yīng)進(jìn)行中，風(fēng)機(jī)同步運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制排放反應(yīng)中可能產(chǎn)生的危險(xiǎn)氣體的功能。

1.2.2電極自動換相系統(tǒng)固定在反應(yīng)器中的電極板，由于長時間加直流電進(jìn)行電催化反應(yīng)，會在極板上產(chǎn)生垢，這就需要定期對電極板的正負(fù)極進(jìn)行切換，利用其中一極在電化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生的氣泡使極板上的垢脫落，從而實(shí)現(xiàn)自我脫垢的功能。

1.2.3廢渣自動排放系統(tǒng)通過電極自動換相功能而分離出的污垢，經(jīng)一段時間沉淀后，會堆積在反應(yīng)器底部，這就需要定時對其排垢。具體操作：通過直流電源運(yùn)行反饋信號作為計(jì)時條件，當(dāng)計(jì)時達(dá)到預(yù)設(shè)值時，打開排放電動閥門，待閥門打開反饋信號有效時，排放泵運(yùn)行一段時間（可設(shè)定），后關(guān)閉排放泵與排放電動閥。這樣可及時排除固體沉淀，從而實(shí)現(xiàn)延長設(shè)備良好運(yùn)行的效果。

2控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

自控系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)如圖1所示。

2.1PLC組態(tài)

PLC選用西門子S7-1200系列中的1215C，本身具有14數(shù)字輸入和10個數(shù)字輸出，通過添加擴(kuò)展模塊，擴(kuò)展出多個模擬輸入與模式輸出，作為采集與控制其他設(shè)備的接口。如圖2所示。PLC在進(jìn)行硬件組態(tài)時需要對每一個擴(kuò)展口的I/O地址（包括起始與結(jié)束地址）做設(shè)定，這在后續(xù)的編程中作為物理端口的影射，通過程序處理調(diào)用。

2.2PLC與其他設(shè)備的連接

PLC通過自身與擴(kuò)展的IO接口模塊，接收現(xiàn)場檢測各各種信號（其中包括數(shù)字輸入輸出信號，模擬輸入輸出信號），對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并執(zhí)行PLC程序中發(fā)出的各種控制指令。數(shù)字輸入部分主要有液位開關(guān)、電動閥的打開與關(guān)閉反饋，電動機(jī)接觸器的輔助觸點(diǎn)以及直流電源的狀態(tài)反饋；數(shù)字輸出部分主要有對電動閥、控制電機(jī)的交流接觸器以及直流電源的啟?？刂?；模擬輸入部分主要有流量計(jì)、液位計(jì)以及直流電源的電流電壓模擬輸出反饋；模擬輸出部分主要針對直流電源電流輸出幅值的控制信號。

3編程設(shè)計(jì)

3.1人機(jī)界面設(shè)計(jì)

使用博途TIA（V14）繪制界面[1-3]，通過硬件組態(tài)與畫面繪制，將人機(jī)界面與PLC通過Profinet通信協(xié)議，經(jīng)網(wǎng)線進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)對裝置的運(yùn)行狀態(tài)、報(bào)警歷史、參數(shù)設(shè)定和手動調(diào)節(jié)等進(jìn)行反饋，便于操作者對設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行及時有效地把控。圖3為流程界面。流程界面為設(shè)備運(yùn)行中處于長期顯示的重要畫面，其中包括了各動力設(shè)備的啟停狀態(tài)，各電動閥的開合狀態(tài)，各儀表的數(shù)據(jù)反饋狀態(tài)，還有每種設(shè)備的故障檢測狀態(tài)。不同的運(yùn)行模式下，可以直觀的通過畫面看到各種狀態(tài)信息與數(shù)值反饋，便于操作者或者巡檢員快速、直接且有效的判斷設(shè)備運(yùn)行情況。為了便于將來的儀表更換與設(shè)備檢修，還編寫了儀表校準(zhǔn)和控制頁面（如圖4），其中儀表頁面主要是對系統(tǒng)中傳輸模擬信號的儀表進(jìn)行4-20mA與實(shí)際儀表量程的校準(zhǔn)；控制頁面主要分成四部分，一部分為系統(tǒng)模式切換；第二部分為手動模式中各執(zhí)行元件（包括風(fēng)機(jī)、粉碎泵、海水閥、排放閥與直流柜）的單獨(dú)啟/停，便于維修人員對單一設(shè)備的運(yùn)行測試；第三部分為主備設(shè)備的手動與自動切換，當(dāng)設(shè)置為自動切換時，系統(tǒng)根據(jù)運(yùn)行時間與參數(shù)頁面的設(shè)定時間，對主備設(shè)備進(jìn)行定期切換，避免主設(shè)備長期工作，備用設(shè)備長期閑置，導(dǎo)致兩臺設(shè)備實(shí)際運(yùn)行壽命不一致的情況，實(shí)現(xiàn)兩臺設(shè)備都具備良好的使用狀態(tài)，當(dāng)設(shè)置為手動切換時，系統(tǒng)不再對各設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行時間進(jìn)行累加，主備設(shè)備不再自動切換，而是通過選擇按鈕實(shí)現(xiàn)人工切換；第四部分為不停機(jī)檢修隔離按鈕，對所有執(zhí)行元件進(jìn)行檢修狀態(tài)設(shè)定，當(dāng)檢修狀態(tài)激活時，設(shè)備在自動模式下不再運(yùn)行，避免在不停機(jī)檢修時對人或者物造成潛在的安全隱患。

3.2PLC程序設(shè)計(jì)

3.2.1程序框架設(shè)計(jì)通過PLC的IO端口，監(jiān)控各儀表與各設(shè)備的工作狀態(tài)，并根據(jù)裝置所處的工作模式?jīng)Q定工作流程，如圖5所示。每個執(zhí)行部件都采用一用一備的熱備用方式，當(dāng)一臺設(shè)備出現(xiàn)故障時，程序自動切換使用備用設(shè)備，實(shí)現(xiàn)整個裝置的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，保證運(yùn)行穩(wěn)定性與可靠性。程序編寫依靠IEC61131-5及國標(biāo)15969.3-2017相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編寫[4-5]。具體程序設(shè)計(jì)，先對每一個功能建立功能塊（FB）及其數(shù)據(jù)塊（DB），包括實(shí)現(xiàn)功能需要的內(nèi)部變量與全局變量；其次，對每一個功能塊進(jìn)行獨(dú)立編程，實(shí)現(xiàn)各功能獨(dú)立，在組織塊（OB1）中用對應(yīng)的指令調(diào)用各功能塊，從而提高CPU的執(zhí)行效率，便于后期調(diào)試與功能添加。

3.2.2換相程序換相功能的程序如圖6所示，在直流電源運(yùn)行時，通過分鐘脈沖信號作為計(jì)數(shù)器的累加觸發(fā)。當(dāng)計(jì)數(shù)值大于等于預(yù)設(shè)值時，觸發(fā)換相流程：先停止直流電源運(yùn)行，并激活“延時接通”指令，其設(shè)定值為90秒，這主要的作用是等待直流電源的輸出端電壓下降到安全值，避免立即換相導(dǎo)致接觸電流過大觸發(fā)設(shè)備意外報(bào)警；當(dāng)接通延時指令激活達(dá)到預(yù)設(shè)時間后，PLC對直流電源發(fā)出換相指令，并回復(fù)直流電源運(yùn)行；當(dāng)正負(fù)切換兩次后，計(jì)數(shù)器清零，開始重新計(jì)數(shù)。

3.2.3排放程序定時排放功能程序如圖7所示，在自動模式下通過分鐘脈沖作為計(jì)數(shù)器觸發(fā)源，當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)值且粉碎泵在工作時，進(jìn)入排放流程：打開電動閥，通過觸發(fā)“延時打開”指令，延遲一段時間后，排放泵運(yùn)行，再經(jīng)過一段時間后，排放泵停止，電動閥關(guān)閉，重置排放計(jì)時值。

4結(jié)束語

本裝置在西門子博途編程平臺下完成了基于Profinet連接的觸摸屏與PLC，通過IO接口對執(zhí)行元件進(jìn)行互聯(lián)，智能、高效地對生活污水進(jìn)行電催化處理，從而有效降低污水中的化學(xué)需氧量（COD）。通過實(shí)際運(yùn)行可證明：該生活污水自動處理裝置可高效可靠的實(shí)現(xiàn)海上石油平臺生活污水的處理任務(wù)，達(dá)到排海要求，功能完整，設(shè)備易于操作維護(hù)，運(yùn)行穩(wěn)定。該裝置已在多個海上石油平臺上推廣使用。

TWIFLEX GMR40-SD（30KN） 氣動抱閘

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隨著海上開采石油的迅猛發(fā)展，海洋污染的問題越來越突顯，主要體現(xiàn)在對排放污水的指標(biāo)越來越嚴(yán)格。傳統(tǒng)的生化法生活污水處理工藝簡單，但無論是處理效果還是處理量來說都有其局限性。電催化氧化法生活污水處理裝置是一種利用電催化氧化方式對海上石油平臺生活污水進(jìn)行處理的裝置。操作人員通過控制柜上的人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)手動、自動控制，通過程序控制實(shí)現(xiàn)各執(zhí)行元件的相互配合，達(dá)到污水處理達(dá)標(biāo)并排放的功能。

1系統(tǒng)整體工藝設(shè)計(jì)

自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)手動與自動模式。

1.1手動控制模式

本系統(tǒng)可分別對裝置中的粉碎泵、風(fēng)機(jī)、排放泵、直流柜，電動閥等執(zhí)行元件進(jìn)行手動打開與關(guān)閉。該模式的作用為單設(shè)備檢修，試運(yùn)行及初上電調(diào)試時使用。

1.2自動控制模式

1.2.1電催化自動控制系統(tǒng)通過安裝于緩沖罐頂部的超聲波液位計(jì)，實(shí)時地測量緩沖罐中污水的液位高度，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)高度時，粉碎泵啟動，將污水從緩沖罐中抽出粉碎，并將水注入反應(yīng)器中。污水進(jìn)入反應(yīng)器后，液位逐漸升高，觸發(fā)液位開關(guān)產(chǎn)生動作信號，PLC控制直流電源進(jìn)行直流放電，驅(qū)動電催化極板進(jìn)行電催化反應(yīng)。經(jīng)過電催化反應(yīng)后的污水，自流進(jìn)入清水罐，同時位于清水罐中的壓差式液位計(jì)實(shí)時測量液位高度，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)高度時，排放泵啟動，將處理完畢的污水排出。在電催化反應(yīng)進(jìn)行中，風(fēng)機(jī)同步運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制排放反應(yīng)中可能產(chǎn)生的危險(xiǎn)氣體的功能。

1.2.2電極自動換相系統(tǒng)固定在反應(yīng)器中的電極板，由于長時間加直流電進(jìn)行電催化反應(yīng)，會在極板上產(chǎn)生垢，這就需要定期對電極板的正負(fù)極進(jìn)行切換，利用其中一極在電化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生的氣泡使極板上的垢脫落，從而實(shí)現(xiàn)自我脫垢的功能。

1.2.3廢渣自動排放系統(tǒng)通過電極自動換相功能而分離出的污垢，經(jīng)一段時間沉淀后，會堆積在反應(yīng)器底部，這就需要定時對其排垢。具體操作：通過直流電源運(yùn)行反饋信號作為計(jì)時條件，當(dāng)計(jì)時達(dá)到預(yù)設(shè)值時，打開排放電動閥門，待閥門打開反饋信號有效時，排放泵運(yùn)行一段時間（可設(shè)定），后關(guān)閉排放泵與排放電動閥。這樣可及時排除固體沉淀，從而實(shí)現(xiàn)延長設(shè)備良好運(yùn)行的效果。

2控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

自控系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)如圖1所示。

2.1PLC組態(tài)

PLC選用西門子S7-1200系列中的1215C，本身具有14數(shù)字輸入和10個數(shù)字輸出，通過添加擴(kuò)展模塊，擴(kuò)展出多個模擬輸入與模式輸出，作為采集與控制其他設(shè)備的接口。如圖2所示。PLC在進(jìn)行硬件組態(tài)時需要對每一個擴(kuò)展口的I/O地址（包括起始與結(jié)束地址）做設(shè)定，這在后續(xù)的編程中作為物理端口的影射，通過程序處理調(diào)用。

2.2PLC與其他設(shè)備的連接

PLC通過自身與擴(kuò)展的IO接口模塊，接收現(xiàn)場檢測各各種信號（其中包括數(shù)字輸入輸出信號，模擬輸入輸出信號），對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并執(zhí)行PLC程序中發(fā)出的各種控制指令。數(shù)字輸入部分主要有液位開關(guān)、電動閥的打開與關(guān)閉反饋，電動機(jī)接觸器的輔助觸點(diǎn)以及直流電源的狀態(tài)反饋；數(shù)字輸出部分主要有對電動閥、控制電機(jī)的交流接觸器以及直流電源的啟?？刂?；模擬輸入部分主要有流量計(jì)、液位計(jì)以及直流電源的電流電壓模擬輸出反饋；模擬輸出部分主要針對直流電源電流輸出幅值的控制信號。

3編程設(shè)計(jì)

3.1人機(jī)界面設(shè)計(jì)

使用博途TIA（V14）繪制界面[1-3]，通過硬件組態(tài)與畫面繪制，將人機(jī)界面與PLC通過Profinet通信協(xié)議，經(jīng)網(wǎng)線進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)對裝置的運(yùn)行狀態(tài)、報(bào)警歷史、參數(shù)設(shè)定和手動調(diào)節(jié)等進(jìn)行反饋，便于操作者對設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行及時有效地把控。圖3為流程界面。流程界面為設(shè)備運(yùn)行中處于長期顯示的重要畫面，其中包括了各動力設(shè)備的啟停狀態(tài)，各電動閥的開合狀態(tài)，各儀表的數(shù)據(jù)反饋狀態(tài)，還有每種設(shè)備的故障檢測狀態(tài)。不同的運(yùn)行模式下，可以直觀的通過畫面看到各種狀態(tài)信息與數(shù)值反饋，便于操作者或者巡檢員快速、直接且有效的判斷設(shè)備運(yùn)行情況。為了便于將來的儀表更換與設(shè)備檢修，還編寫了儀表校準(zhǔn)和控制頁面（如圖4），其中儀表頁面主要是對系統(tǒng)中傳輸模擬信號的儀表進(jìn)行4-20mA與實(shí)際儀表量程的校準(zhǔn)；控制頁面主要分成四部分，一部分為系統(tǒng)模式切換；第二部分為手動模式中各執(zhí)行元件（包括風(fēng)機(jī)、粉碎泵、海水閥、排放閥與直流柜）的單獨(dú)啟/停，便于維修人員對單一設(shè)備的運(yùn)行測試；第三部分為主備設(shè)備的手動與自動切換，當(dāng)設(shè)置為自動切換時，系統(tǒng)根據(jù)運(yùn)行時間與參數(shù)頁面的設(shè)定時間，對主備設(shè)備進(jìn)行定期切換，避免主設(shè)備長期工作，備用設(shè)備長期閑置，導(dǎo)致兩臺設(shè)備實(shí)際運(yùn)行壽命不一致的情況，實(shí)現(xiàn)兩臺設(shè)備都具備良好的使用狀態(tài)，當(dāng)設(shè)置為手動切換時，系統(tǒng)不再對各設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行時間進(jìn)行累加，主備設(shè)備不再自動切換，而是通過選擇按鈕實(shí)現(xiàn)人工切換；第四部分為不停機(jī)檢修隔離按鈕，對所有執(zhí)行元件進(jìn)行檢修狀態(tài)設(shè)定，當(dāng)檢修狀態(tài)激活時，設(shè)備在自動模式下不再運(yùn)行，避免在不停機(jī)檢修時對人或者物造成潛在的安全隱患。

3.2PLC程序設(shè)計(jì)

3.2.1程序框架設(shè)計(jì)通過PLC的IO端口，監(jiān)控各儀表與各設(shè)備的工作狀態(tài)，并根據(jù)裝置所處的工作模式?jīng)Q定工作流程，如圖5所示。每個執(zhí)行部件都采用一用一備的熱備用方式，當(dāng)一臺設(shè)備出現(xiàn)故障時，程序自動切換使用備用設(shè)備，實(shí)現(xiàn)整個裝置的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，保證運(yùn)行穩(wěn)定性與可靠性。程序編寫依靠IEC61131-5及國標(biāo)15969.3-2017相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編寫[4-5]。具體程序設(shè)計(jì)，先對每一個功能建立功能塊（FB）及其數(shù)據(jù)塊（DB），包括實(shí)現(xiàn)功能需要的內(nèi)部變量與全局變量；其次，對每一個功能塊進(jìn)行獨(dú)立編程，實(shí)現(xiàn)各功能獨(dú)立，在組織塊（OB1）中用對應(yīng)的指令調(diào)用各功能塊，從而提高CPU的執(zhí)行效率，便于后期調(diào)試與功能添加。

3.2.2換相程序換相功能的程序如圖6所示，在直流電源運(yùn)行時，通過分鐘脈沖信號作為計(jì)數(shù)器的累加觸發(fā)。當(dāng)計(jì)數(shù)值大于等于預(yù)設(shè)值時，觸發(fā)換相流程：先停止直流電源運(yùn)行，并激活“延時接通”指令，其設(shè)定值為90秒，這主要的作用是等待直流電源的輸出端電壓下降到安全值，避免立即換相導(dǎo)致接觸電流過大觸發(fā)設(shè)備意外報(bào)警；當(dāng)接通延時指令激活達(dá)到預(yù)設(shè)時間后，PLC對直流電源發(fā)出換相指令，并回復(fù)直流電源運(yùn)行；當(dāng)正負(fù)切換兩次后，計(jì)數(shù)器清零，開始重新計(jì)數(shù)。

3.2.3排放程序定時排放功能程序如圖7所示，在自動模式下通過分鐘脈沖作為計(jì)數(shù)器觸發(fā)源，當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)值且粉碎泵在工作時，進(jìn)入排放流程：打開電動閥，通過觸發(fā)“延時打開”指令，延遲一段時間后，排放泵運(yùn)行，再經(jīng)過一段時間后，排放泵停止，電動閥關(guān)閉，重置排放計(jì)時值。

4結(jié)束語

本裝置在西門子博途編程平臺下完成了基于Profinet連接的觸摸屏與PLC，通過IO接口對執(zhí)行元件進(jìn)行互聯(lián)，智能、高效地對生活污水進(jìn)行電催化處理，從而有效降低污水中的化學(xué)需氧量（COD）。通過實(shí)際運(yùn)行可證明：該生活污水自動處理裝置可高效可靠的實(shí)現(xiàn)海上石油平臺生活污水的處理任務(wù)，達(dá)到排海要求，功能完整，設(shè)備易于操作維護(hù)，運(yùn)行穩(wěn)定。該裝置已在多個海上石油平臺上推廣使用。