膜生物反应器（Me磁性翻板液位计aneBio-Reactor，磁性翻板液位计）是水资源再利用领域的一种新型污水处理工艺技术。该工艺将传统废水生物处理技术（如活性污泥法）与膜分离技术相结合，具有出水水质优质稳定、产泥率低、占地面积小、易于实现等优点[1]。在该种工艺中，磁性翻板液位计膜组件是实现产水的关键部分。一方面，膜组件的正常工作涉及产水、清洗等多个工序，设备操作频繁、时间控制严格；另一方面，运行过程对膜池水位、跨膜压差、曝气量等都有特定要求，必须确保膜组件安全。因此，磁性翻板液位计膜组件工作过程必须实现自动化控制。本文以西门子S7-300PLC为主控制器，讨论了磁性翻板液位计污水处理工序控制系统的设计。

1磁性翻板液位计膜组件系统

磁性翻板液位计膜组件系统包括膜组件及其配套工作设备，简化示意图如图1所示。一套或多套膜组件浸没在膜池中，鼓风机P1在产水和在线反洗时对膜组件自底向上曝气。水流管路按功能划分为进水、产水、反洗/清洗3个部分。

膜组件系统一般运行3种工序：

1）产水。开启进水，打开产水电动阀V1、启动产水泵P2（恒频率运行），同时联动进水加药泵、消毒加药泵往加药点Y1、Y2分别加入絮凝、消毒药剂。完整的产水周期一般包括产水等待和产水2个阶段。

2）在线反洗。在执行了若干个产水周期后，需要进行在线反洗，以恢复膜组件的渗透能力[2]。打开反洗阀V2、启动反洗泵P3，产水泵P2和其他阀门均关闭，清水就能注入膜组件内部实现反洗。也可以联动反洗加药泵往加药点Y3注入稀硫酸或次氯酸钠，实现酸/碱反洗。

3）恢复性清洗。当膜组件跨膜压差小于-50kPa时，必须停止正常的产水流程，启动恢复性清洗[2]。首先打开排空电动阀V4至膜池排空，然后关闭反洗电动阀V2、打开清洗电动阀V3、启动反洗泵P3，同时启动加药泵往加药点Y3注入稀硫酸或次氯酸钠，使膜组件被药水混合液浸没；浸泡一段时间后再次排空膜池即完成清洗。

在上述工作过程中，须实时监测膜池液位、清水池液位、产水压力（反映跨膜压差大小）、产水流量、反洗流量等过程量参数。一方面，工序必须在满足特定参数条件时才能启动运行；另一方面，过程量在超过高/低限位时必须发出报警并进行处理[2]。

需要指出的是，在实际的中大型污水处理项目中，一般设有2个以上膜池，此时须增加产水管道和泵阀，但一般共用反洗管道和设备，且各工作流程不变。本文仅讨论单一膜池情形。

2磁性翻板液位计污水处理控制系统设计

2.1总体设计

控制系统总体设计如图2所示。

1）主控制器。使用西门子S7-300PLC314C-2PN/DP。该型CPU自带数字量输入/输出和模拟量输入/输出通道，能够减少外接模块的使用，其运算速度和存储器大小等特性均能满足本设计需求[3]。

2）系统输入。现场开关量信号（如按键动作、机泵运行信号等）通过3个数字量输入模块SM321输入。液位、压力、流量传感器信号通过8通道模拟量输入模块SM331输入。

3）系统输出。电动阀门、机泵及工作与故障指示灯通过1个数字量输出模块SM322控制。膜组件系统要求鼓风机、产水泵、反洗泵及加药泵恒频运行，因此利用变频器输出定频；频率给定通过模拟量输出模块SM332输出4～20mA电流送入变频器实现。

4）人机接口。使用西门子KTP700Basic触摸屏，并通过工业以太网与PLC通信。

2.2模拟量采集接口设计

磁性翻板液位计膜组件工作过程中须监测膜池液位、清水池液位、加药罐液位、产水压力、产水流量、反洗流量等模拟量。本设计使用压力传感器测量膜池液位、清水池液位及产水压力，使用磁翻板液位计测量加药罐液位，使用流量计测量产水流量与反洗流量，共计8个传感器。这些传感器的输出信号均为4～20mA标准电流信号；但压力传感器与磁翻板液位计属于2线制电流传感器，而流量计属于4线制电流传感器，因而它们与模拟量输入模块SM331的接口设计存在一定差异，如图3所示。2线制传感器由模块通道供电，占用通道0～5，须将这些通道硬件组态为2线制电流输入模式。4线制传感器由外部电源供电，占用通道6～7，须将二者通道硬件组态为4线制电流输入模式。由于模块用作电流测量，外部补偿输入引脚COMP+（10）未用，将其与模拟地MANA（11）短接[4]。同时，由于使用的流量计属于隔离变送器类型，故将通道6～7的负端与MANA短接，并与模块电源0V端通过等电位连接的方式一起接入功能性地，从而确保输入通道负端、模拟地与供电电源0V端三者等电位，去除共模电压，可避免出现测量值上溢或下溢的现象[4]。设计中各传感器信号传输线均采用屏蔽电缆并在两端可靠接地，避免受到电磁干扰。

2.3软件设计

根据磁性翻板液位计膜组件系统工作过程要求，设计控制系统工作主流程如图4所示。PLC上电后，首先执行初始化程序；然后依据工作模式选择结果进入手动或自动运行模式执行相应工序过程。在整个流程中，系统不断地检测故障信号与（紧急）停机信号，当信号出现时执行故障处理或停止系统运行。主流程依靠PLC的循环扫描机制不断循环执行。

控制系统软件结构如图5所示。手动运行程序FC1与自动运行程序FC2分别执行手动运行与自动运行两种运行模式。手动运行包括对单独设备的手动操作以及单独工序的手动启动，一般用于系统调试和故障排查。自动运行则维持一个“产水+在线反洗”的周期循环，使系统按照预设时间自动地执行产水和反洗工序。手动运行和自动运行程序均需要调用运行条件检测程序FC9，以检测运行条件（过程量参数、设备准备、当前系统状态）是否满足；条件不满足时不能启动相应工序或设备。停止程序FC3用于检测正常停止、紧急停止及故障停机信号，并在信号出现时执行停机处理。

工序及设备的启停分别通过工序启停程序FC4、设备启停程序FC5实现。在FC4中，设计了产水、在线反洗、恢复性清洗3种工序的运行功能块FB1～FB3以及停止功能块FB4～FB6；调用这些功能块可以实现对不同膜池膜组件工作的工序控制，具有扩展性。在FC5中，通过多次调用设备操作及判断程序FB7实现对不同设备的操作；FB7还具有设备启停/开关检测功能，若超过设定时间没有检测到启停/开关信号，则触发设备操作报警。

故障处理程序FC6检测并处理模拟量、机泵与阀门三类过程量和设备故障。故障复位程序FC7则用于故障复位。

在主程序OB1循环执行上述程序的同时，循环中断组织块OB35调用模拟量采集程序FC8以固定周期采集液位、压力、流量等过程量。信号采集滤波与判断功能块FB8将模拟量输入模块SM331A/D转换结果线性转换为过程量，经均值滤波去除干扰后判断是否超限；若持续一段时间内采样值均超限，则输出模拟量超限报警。

磁性翻板液位计膜组件各工序属于典型的顺序执行结构，因此对功能块FB1～FB6的设计采用了顺序功能图（SequentialFunctionChart，SFC）法。限于篇幅，对此不作详细讨论。

2.4人机界面设计

为方便操作，设计了人机交互界面，包括自动运行、手动运行、参数设置、趋势图、报警等多个功能界面。人机界面既集成了功能操作入口，又能直观展示磁性翻板液位计膜组件与设备运行状态、过程量等信息。限于篇幅，不作详细说明。

3结束语

磁性翻板液位计膜组件是磁性翻板液位计污水处理工艺的核心与关键，确保其安全、高效、可靠地运行是该工艺自动化控制的基本要求。本文设计的控制系统基于西门子S7-300PLC实现，成本低、可靠性高、扩展性强，已投入现场运行并得到了验证，具有应用和推广价值。

3.2.10技术室

推进器室（结构、楼板）：采用海浪灰色环氧底漆（Interline974）、无气喷涂方法进行全涂，干膜厚度为150μm。无盖钢甲板：采用海浪灰色环氧底漆（Inter⁃line974）进行全涂，干膜厚度为100μm。铝结构VFT：1）采用白色环氧底漆/过渡漆（Intergard276）进行全涂，干膜厚度为50μm；2）采用白色环氧底漆（Interline974）全涂，干膜厚度为250μm。以上均使用无气喷涂方法。

3.2.11其他部分

围堰和干罐：首先，采用白色环氧底漆（Inter⁃line974），刷涂、辊涂方法进行预涂；其次，采用白色环氧底漆（Interline974）、无气喷涂方法进行全涂，干膜厚度为200μm。锁链柜：首先，采用白色环氧底漆（Interline925），刷涂、辊涂方法进行预涂；然后，采用白色环氧底漆（Interline925）、无气喷涂方法进行全涂，干膜厚度为200μm；zui后，采用白色环氧底漆（Inter⁃line925）、无气喷涂方法进行TU0%涂刷。

4质量控制

质量控制环节中干膜厚度是非常关键的参数指标。按照规定，需要有90%的干膜厚度达到或超过规定膜厚（不超过zui大建议膜厚），另外10%的部分偏差也要低于1/10。检查人员在施工中使用湿膜厚度计和干膜测厚仪在干燥前后实时检测，随时调整。

5结束语

本文根据邮轮客滚船实际工况，通过对现有涂装工艺操作的详细分析，针对邮轮船体不同区域的特点与性能要求，提出完整的分段涂装工艺设计；在原有工艺上优化分段操作流程，合理且高效配合邮轮船体建造。高精度的涂装设计进一步提高了船体整体性能与质量，确保邮轮客滚船满足现有规范要求，并具有更活跃的市场竞争力。