膜生物反應器（Me磁性翻板液位計aneBio-Reactor，磁性翻板液位計）是水資源再利用領域的一種新型污水處理工藝技術。該工藝將傳統廢水生物處理技術（如活性污泥法）與膜分離技術相結合，具有出水水質優質穩定、產泥率低、占地面積小、易于實現等優點[1]。在該種工藝中，磁性翻板液位計膜組件是實現產水的關鍵部分。一方面，膜組件的正常工作涉及產水、清洗等多個工序，設備操作頻繁、時間控制嚴格；另一方面，運行過程對膜池水位、跨膜壓差、曝氣量等都有特定要求，必須確保膜組件安全。因此，磁性翻板液位計膜組件工作過程必須實現自動化控制。本文以西門子S7-300PLC為主控制器，討論了磁性翻板液位計污水處理工序控制系統的設計。

1磁性翻板液位計膜組件系統

磁性翻板液位計膜組件系統包括膜組件及其配套工作設備，簡化示意圖如圖1所示。一套或多套膜組件浸沒在膜池中，鼓風機P1在產水和在線反洗時對膜組件自底向上曝氣。水流管路按功能劃分為進水、產水、反洗/清洗3個部分。

膜組件系統一般運行3種工序：

1）產水。開啟進水，打開產水電動閥V1、啟動產水泵P2（恒頻率運行），同時聯動進水加藥泵、消毒加藥泵往加藥點Y1、Y2分別加入絮凝、消毒藥劑。完整的產水周期一般包括產水等待和產水2個階段。

2）在線反洗。在執行了若干個產水周期后，需要進行在線反洗，以恢復膜組件的滲透能力[2]。打開反洗閥V2、啟動反洗泵P3，產水泵P2和其他閥門均關閉，清水就能注入膜組件內部實現反洗。也可以聯動反洗加藥泵往加藥點Y3注入稀硫酸或次氯酸鈉，實現酸/堿反洗。

3）恢復性清洗。當膜組件跨膜壓差小于-50kPa時，必須停止正常的產水流程，啟動恢復性清洗[2]。首先打開排空電動閥V4至膜池排空，然后關閉反洗電動閥V2、打開清洗電動閥V3、啟動反洗泵P3，同時啟動加藥泵往加藥點Y3注入稀硫酸或次氯酸鈉，使膜組件被藥水混合液浸沒；浸泡一段時間后再次排空膜池即完成清洗。

在上述工作過程中，須實時監測膜池液位、清水池液位、產水壓力（反映跨膜壓差大小）、產水流量、反洗流量等過程量參數。一方面，工序必須在滿足特定參數條件時才能啟動運行；另一方面，過程量在超過高/低限位時必須發出報警并進行處理[2]。

需要指出的是，在實際的中大型污水處理項目中，一般設有2個以上膜池，此時須增加產水管道和泵閥，但一般共用反洗管道和設備，且各工作流程不變。本文僅討論單一膜池情形。

2磁性翻板液位計污水處理控制系統設計

2.1總體設計

控制系統總體設計如圖2所示。

1）主控制器。使用西門子S7-300PLC314C-2PN/DP。該型CPU自帶數字量輸入/輸出和模擬量輸入/輸出通道，能夠減少外接模塊的使用，其運算速度和存儲器大小等特性均能滿足本設計需求[3]。

2）系統輸入。現場開關量信號（如按鍵動作、機泵運行信號等）通過3個數字量輸入模塊SM321輸入。液位、壓力、流量傳感器信號通過8通道模擬量輸入模塊SM331輸入。

3）系統輸出。電動閥門、機泵及工作與故障指示燈通過1個數字量輸出模塊SM322控制。膜組件系統要求鼓風機、產水泵、反洗泵及加藥泵恒頻運行，因此利用變頻器輸出定頻；頻率給定通過模擬量輸出模塊SM332輸出4～20mA電流送入變頻器實現。

4）人機接口。使用西門子KTP700Basic觸摸屏，并通過工業以太網與PLC通信。

2.2模擬量采集接口設計

磁性翻板液位計膜組件工作過程中須監測膜池液位、清水池液位、加藥罐液位、產水壓力、產水流量、反洗流量等模擬量。本設計使用壓力傳感器測量膜池液位、清水池液位及產水壓力，使用磁翻板液位計測量加藥罐液位，使用流量計測量產水流量與反洗流量，共計8個傳感器。這些傳感器的輸出信號均為4～20mA標準電流信號；但壓力傳感器與磁翻板液位計屬于2線制電流傳感器，而流量計屬于4線制電流傳感器，因而它們與模擬量輸入模塊SM331的接口設計存在一定差異，如圖3所示。2線制傳感器由模塊通道供電，占用通道0～5，須將這些通道硬件組態為2線制電流輸入模式。4線制傳感器由外部電源供電，占用通道6～7，須將二者通道硬件組態為4線制電流輸入模式。由于模塊用作電流測量，外部補償輸入引腳COMP+（10）未用，將其與模擬地MANA（11）短接[4]。同時，由于使用的流量計屬于隔離變送器類型，故將通道6～7的負端與MANA短接，并與模塊電源0V端通過等電位連接的方式一起接入功能性地，從而確保輸入通道負端、模擬地與供電電源0V端三者等電位，去除共模電壓，可避免出現測量值上溢或下溢的現象[4]。設計中各傳感器信號傳輸線均采用屏蔽電纜并在兩端可靠接地，避免受到電磁干擾。

2.3軟件設計

根據磁性翻板液位計膜組件系統工作過程要求，設計控制系統工作主流程如圖4所示。PLC上電后，首先執行初始化程序；然后依據工作模式選擇結果進入手動或自動運行模式執行相應工序過程。在整個流程中，系統不斷地檢測故障信號與（緊急）停機信號，當信號出現時執行故障處理或停止系統運行。主流程依靠PLC的循環掃描機制不斷循環執行。

控制系統軟件結構如圖5所示。手動運行程序FC1與自動運行程序FC2分別執行手動運行與自動運行兩種運行模式。手動運行包括對單獨設備的手動操作以及單獨工序的手動啟動，一般用于系統調試和故障排查。自動運行則維持一個“產水+在線反洗”的周期循環，使系統按照預設時間自動地執行產水和反洗工序。手動運行和自動運行程序均需要調用運行條件檢測程序FC9，以檢測運行條件（過程量參數、設備準備、當前系統狀態）是否滿足；條件不滿足時不能啟動相應工序或設備。停止程序FC3用于檢測正常停止、緊急停止及故障停機信號，并在信號出現時執行停機處理。

工序及設備的啟停分別通過工序啟停程序FC4、設備啟停程序FC5實現。在FC4中，設計了產水、在線反洗、恢復性清洗3種工序的運行功能塊FB1～FB3以及停止功能塊FB4～FB6；調用這些功能塊可以實現對不同膜池膜組件工作的工序控制，具有擴展性。在FC5中，通過多次調用設備操作及判斷程序FB7實現對不同設備的操作；FB7還具有設備啟停/開關檢測功能，若超過設定時間沒有檢測到啟停/開關信號，則觸發設備操作報警。

故障處理程序FC6檢測并處理模擬量、機泵與閥門三類過程量和設備故障。故障復位程序FC7則用于故障復位。

在主程序OB1循環執行上述程序的同時，循環中斷組織塊OB35調用模擬量采集程序FC8以固定周期采集液位、壓力、流量等過程量。信號采集濾波與判斷功能塊FB8將模擬量輸入模塊SM331A/D轉換結果線性轉換為過程量，經均值濾波去除干擾后判斷是否超限；若持續一段時間內采樣值均超限，則輸出模擬量超限報警。

磁性翻板液位計膜組件各工序屬于典型的順序執行結構，因此對功能塊FB1～FB6的設計采用了順序功能圖（SequentialFunctionChart，SFC）法。限于篇幅，對此不作詳細討論。

2.4人機界面設計

為方便操作，設計了人機交互界面，包括自動運行、手動運行、參數設置、趨勢圖、報警等多個功能界面。人機界面既集成了功能操作入口，又能直觀展示磁性翻板液位計膜組件與設備運行狀態、過程量等信息。限于篇幅，不作詳細說明。

3結束語

磁性翻板液位計膜組件是磁性翻板液位計污水處理工藝的核心與關鍵，確保其安全、高效、可靠地運行是該工藝自動化控制的基本要求。本文設計的控制系統基于西門子S7-300PLC實現，成本低、可靠性高、擴展性強，已投入現場運行并得到了驗證，具有應用和推廣價值。

3.2.10技術室

推進器室（結構、樓板）：采用海浪灰色環氧底漆（Interline974）、無氣噴涂方法進行全涂，干膜厚度為150μm。無蓋鋼甲板：采用海浪灰色環氧底漆（Inter?line974）進行全涂，干膜厚度為100μm。鋁結構VFT：1）采用白色環氧底漆/過渡漆（Intergard276）進行全涂，干膜厚度為50μm；2）采用白色環氧底漆（Interline974）全涂，干膜厚度為250μm。以上均使用無氣噴涂方法。

3.2.11其他部分

圍堰和干罐：首先，采用白色環氧底漆（Inter?line974），刷涂、輥涂方法進行預涂；其次，采用白色環氧底漆（Interline974）、無氣噴涂方法進行全涂，干膜厚度為200μm。鎖鏈柜：首先，采用白色環氧底漆（Interline925），刷涂、輥涂方法進行預涂；然后，采用白色環氧底漆（Interline925）、無氣噴涂方法進行全涂，干膜厚度為200μm；zui后，采用白色環氧底漆（Inter?line925）、無氣噴涂方法進行TU0%涂刷。

4質量控制

質量控制環節中干膜厚度是非常關鍵的參數指標。按照規定，需要有90%的干膜厚度達到或超過規定膜厚（不超過zui大建議膜厚），另外10%的部分偏差也要低于1/10。檢查人員在施工中使用濕膜厚度計和干膜測厚儀在干燥前后實時檢測，隨時調整。

5結束語

本文根據郵輪客滾船實際工況，通過對現有涂裝工藝操作的詳細分析，針對郵輪船體不同區域的特點與性能要求，提出完整的分段涂裝工藝設計；在原有工藝上優化分段操作流程，合理且高效配合郵輪船體建造。高精度的涂裝設計進一步提高了船體整體性能與質量，確保郵輪客滾船滿足現有規范要求，并具有更活躍的市場競爭力。