1、污水處理廠自控系統(tǒng)工藝介紹污水處理廠位于市區(qū)或市郊，出水排入河流，水質(zhì)達到國家一級排放標準。工程采用水解-AICS 處理工藝。其具體流程為：污水首先分別經(jīng)過粗格柵去除粗大雜物，接著污水進入泵房及集水井，經(jīng)泵提升后流經(jīng)細格柵和沉砂池，然后進入水解池，。水解池出水自流入 AICS進行好氧處理，出水達標提升排入河流。AICS 反應器為改進 SBR的一種。其工藝流程如下圖 1 所示：嘲箱閏屬鈔瘞睞楊尻賴。污水處理廠自控系統(tǒng)設計的原則從污水處理廠的工藝流程可以看出，主要工藝 AICS 反應器是改進 SBR 的一種，需要周期運行，AICS 反應器的進水方向調(diào)整、厭氧好氧狀態(tài)交替、沉淀反應狀態(tài)輪換都有電動設

2、備支持，大量的電動設備的開關(guān)都需要自控系統(tǒng)來完成，因此自控系統(tǒng)對整個周期的正確運行操作至關(guān)重要。而且好氧系統(tǒng)作為整個污水處理工藝能量消耗的大戶，它的自控系統(tǒng)優(yōu)化程度越高，整個污水處理工藝的運行費用也會越低，這也說明了自控系統(tǒng)在整個處理工藝中的重要性。溝燧金富愛倍譴凈。為了保證污水廠生產(chǎn)的穩(wěn)定和高效，減輕勞動強度，改善操作環(huán)境，同時提高污水廠的現(xiàn)代化生產(chǎn)管理水平，在充分考慮本污水處理工藝特性的基礎上，將建設現(xiàn)代化污水處理廠的理念融入到自控系統(tǒng)設計當中，本自控系統(tǒng)設計遵循以下原則：先進合理、安全可靠、經(jīng)濟實惠、開放靈活。殘鴦樓靜鑄源湃淑I。秒水分離器自控系統(tǒng)的構(gòu)建污水處理廠的自控系統(tǒng)是由現(xiàn)場儀表和

3、執(zhí)行機構(gòu)、信號采集控制和人機界面（監(jiān)控）設備三部分組成。自控系統(tǒng)的構(gòu)建主要是指三部分系統(tǒng)形式和設備的選擇。本執(zhí)行機構(gòu)主要是根據(jù)工藝的要求由工藝專業(yè)確定，預留自控系統(tǒng)的接口，儀表的選擇將在后面的部分進行描述。信號采集控制部分主要包括基本控制系統(tǒng)的選擇以及系統(tǒng)確定后控制設備和必須通訊網(wǎng)絡的選擇。人機界面主要是指中控室和現(xiàn)場值班室監(jiān)視設備的選擇。r 鋼極鎮(zhèn)檜豬錐。1、基本系統(tǒng)的選擇目前用于污水處理廠自控系統(tǒng)的基本形式主要有三種 DCS 系統(tǒng)、現(xiàn)場總線系統(tǒng)和基于PC 控制的系統(tǒng)。從規(guī)模來看三種系統(tǒng)所適用的規(guī)模是不同。DCS 系統(tǒng)和現(xiàn)場總線系統(tǒng)一般適用于控制點比較多而且廠區(qū)規(guī)模比較大的系統(tǒng)，基于 PC

4、的控制則用于小型而且控制點比較集中的控制系統(tǒng)。彈貿(mào)攝爾霽斃撰磚鹵尻。基于 PC 的控制系統(tǒng)屬于高度集成的控制系統(tǒng)，其人機界面和信號采集控制可能都處于同一個機器內(nèi)，受機器性能和容量的限制，本工程廠區(qū)比較大，控制點較多，因此采用基于PC 的控制系統(tǒng)是不太合適的。1S 養(yǎng)拎篋戀類蔣薔。中水可用池福流式多功能污水處理裝置鐘氏沉砂池鼓風機房海泥調(diào)節(jié)油污泥脫水間龍餅外運至DCS 系統(tǒng)適用于模擬量多，閉環(huán)控制多的系統(tǒng)。而現(xiàn)場總線系統(tǒng)的主要優(yōu)勢是適用用于控制點相當較少而且特別分散的系統(tǒng)。從施工和維護的角度來看，傳統(tǒng)的 DCS 系統(tǒng)布線的工作量要遠遠大于現(xiàn)場總線系統(tǒng)。此外，現(xiàn)場總線系統(tǒng)與 DCS 系統(tǒng)相比，還有

5、最為重要的一點是開發(fā)性好，擴展方便。廈礴懇蹣駢畤翥繼騷。本工程的控制點在 700 點左右，模擬量只占 20%左右，屬于規(guī)模比較小的類型，而且這些控制點是以工藝處理單元為界線分散在廠區(qū)各處，因此本工程采用現(xiàn)場總線作為基本控制系統(tǒng)。煢楨廣鮑觸選塊網(wǎng)踴淚。2、通訊網(wǎng)絡選擇現(xiàn)場總線系統(tǒng)最主要的特點就是依賴網(wǎng)絡通訊，分散控制和信號采集，最大程度的減少布線，節(jié)省安裝和維護費用。現(xiàn)場總線主要是指從現(xiàn)場控制器或 IO 模塊到監(jiān)控系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡。目前現(xiàn)場總線，根據(jù)通訊協(xié)議的不同可以分為很多種，比如，ProfiBus、CAN、ControlNet、DeviceNetFFLon 總線等。目前現(xiàn)場總線技術(shù)還沒有統(tǒng)一的

6、標準，各自的功能特點基本一致，因此本工程設計時選用在中小型控制系統(tǒng)應用非常廣泛的 ProfiBus 總線。其在性價比較高，且在國內(nèi)推廣的時間長，穩(wěn)定性較高。鵝婭盡指偶慘屣蘢 11。ProfiBus 總線有三種形式 DP、PA 和 FMS。PA 總線是與智能儀表結(jié)合在一起安全性非常高的一種 ProfiBus 總線形式，造價比較高，常用于石油化工冶金等行業(yè)；FMS 總線適用于大范圍和復雜的通訊系統(tǒng)，旨在解決通用性通訊任務，傳速速度中等；DP 總線是用于傳感器和執(zhí)行器級的高速數(shù)據(jù)傳速網(wǎng)絡，不需要智能儀表配合，安全性略低于 PA 總線。本工程是污水處理工程，對通訊安全性的要求并不太高，通信的任務比較簡

7、單，對系統(tǒng)的傳輸速度有一定要求。因此本工程的采用 ProfiBUS-DP 網(wǎng)絡，即用西門子 S7 系列 PLC 搭建整個系統(tǒng)。總線采用普通雙絞作為傳輸介質(zhì)，通訊速率可以達到 12MBP。K 叢媽翅為瞻債蛭練濟3、現(xiàn)場站設備配置的選擇對于 ProfiBus-DP 網(wǎng)絡來說只是提供了一個從現(xiàn)場到監(jiān)控層的信息通道，但信號的采集和執(zhí)行命令的下達仍然需要由控制器和現(xiàn)場的 IO 模塊組成的立來完成。ProfiBus-DP網(wǎng)絡是一種主從站的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。整個網(wǎng)絡上最多可以有 128 個從站，但只有一個作為主站，所有的通訊事務都由主站來管理。主站必須要有控制器（CPU）,同時也可以安裝 IO 采集模塊。從站有兩種

8、方式：CPU+IO 模塊和通訊模塊+IO 模塊。第一種方式每個從站都由CPU,每個站的控制事務都由本站完成，與主站之間的通訊量比較少。第二種方式是所有的從站都沒有 CPU,所有的控制事務都由主站 CPU 來完成，通過總線網(wǎng)絡把命令結(jié)果傳輸?shù)綇恼就瓿桑瑥恼局皇沁h程 IO。3tm 圣拗 m 齦訝驊汆。前述這兩種從站組成方式各有自己的特點。第一種方式，控制比較分散，通訊事務較小，對網(wǎng)絡的依賴不強，但每個站都有 CPU,造價高。第二種方式，控制集中，控制事務對網(wǎng)絡依賴性強，需要可靠的網(wǎng)絡來支撐，同時對主站 CPU 的性能要求高，在軟件編程和調(diào)試方面具有很大的優(yōu)勢。這兩種方式對工程的現(xiàn)場安裝布線施工影響

9、比較少。滲彰嗆儼勻謂鱉調(diào)硯金帛。本工程控制點的規(guī)模施工調(diào)試工期比較短，選用了性價比比較高的第二種方式作為從站的組成方式即由西門子 IM153 通訊模塊和 S7300 系列 IO 模塊組成，主站 CPU 選用 S7315-2DP 系列。錢臥瀉嵯圣騁睨圓4、人機界面設備的選擇人機界面設備是直接與操作管理人員進行交流的監(jiān)控視備，一般由兩部分組成，即現(xiàn)場監(jiān)視設備和中控室監(jiān)視設備。現(xiàn)場監(jiān)視設備可以是 PC 機或是觸摸屏，中控室監(jiān)視設備一般由工控機、模擬屏或投影儀等組成。監(jiān)視設備應在兼顧投資的情況下，保證操作管理人員可以對整個污水處理廠全面直觀的監(jiān)視與控制。據(jù)稿 M 襪備鄱輪爛薔。現(xiàn)場監(jiān)視設備一般在比較重

10、要的單元或控制事務比較大的從站中設置，以便操作人員及時對現(xiàn)場情況進行處理。本工程的從站的規(guī)模比較少，廠區(qū)大小從操作距離來看并不大，同時現(xiàn)場操作間內(nèi)均設有有線電話，因此可在不設不設現(xiàn)場監(jiān)視系統(tǒng)的情況下保證現(xiàn)場與中控室的聯(lián)絡暢通。嬲熟俁畫蕨圜閶鄴錢原蚤。中控室監(jiān)視設備是全廠的指揮和信息處理中心，其作用不言而喻。中控室監(jiān)視設備比較傳統(tǒng)的做法是模擬屏加工控機的方式，這種方式造價比較高且復雜。隨著多屏卡功能的不斷完善，現(xiàn)場又出現(xiàn)了工控機多屏顯示加投影儀的模式。多屏卡的安裝使得一臺工控機可以同時拖動多臺顯示器，并顯示不同畫面，不同的工段可以同時顯示，保證了操作人員監(jiān)視的全面性。投影儀可以把所需要的任何畫面

11、進行放大顯示，也可以供人參觀。第二種方式的造價要遠低于傳統(tǒng)做法。壇搏鄉(xiāng)懺簍鍥鈴5、其它成套設備的耦合本工程中鼓風機為高速離心風機，脫水機為 2000mm 帶寬脫水機，均為大型設備。這些大型設備是由許多輔助電動部分與主機共同工作完成鼓風機和脫水機的正常工作。本工程設計要求大型設備都單獨配有自己小型的控制器，由供應商根據(jù)自己的經(jīng)驗編制相關(guān)程序并預留 ProfiBusDP 接口，最終成為整個自控系統(tǒng)的一個從站。這樣就其它大型設備自控系統(tǒng)與整個自控系統(tǒng)無縫連接，減少了不同供應商之間任務的交叉重疊。蠟燮夥寤幸艮住鉉錨金市贅。監(jiān)控軟件的選擇監(jiān)控軟件是人機交流的橋梁和翻譯，是保證整個自動控制系統(tǒng)易操作、易維

12、護最重要的部分。應選用成熟、先進并應用廣泛的知名監(jiān)控軟件，本項目選用亞控 kingview 組態(tài)軟件。K 裁而曇 JW 遙閆擷凄。自控控制系統(tǒng)與管理層的銜接自控系統(tǒng)操作與污水處理廠管理層的銜接主要是把自動控制系統(tǒng)收集到的全廠信息可以順利傳輸?shù)焦芾韺佑嬎銠C，管理人員可以在線查看污水處理廠的運行狀況并調(diào)用相關(guān)的運行數(shù)據(jù)。隨著監(jiān)控軟件的供應商對 INTERNET 技術(shù)的不斷應用開發(fā)，監(jiān)控軟件都可以通過局域網(wǎng)或 INTERNET 廣域網(wǎng)進行信息發(fā)布，管理層或授權(quán)用戶在任何可以上 INTERNET網(wǎng)的地方便可瀏覽運行狀況。而所使用 MSIE 瀏覽器的安全性問題已經(jīng)得到解決。mw稠鵬蹤韋轅耀。冗余問題由于

13、本工程為污水處理廠工程，其安全性和可靠性要求并不嚴格，本設計沒有對通訊網(wǎng)絡和控制器進行冗余配置，只對上位工控機采用了雙機熱備配置。筆者認為在資金允許的情況下，應對主控制器進行冗余配置。H 蹶震彥決綏飴夏錦。自控系統(tǒng)的站點劃分的站點進行了劃分，子站為泵房站、水解池站、1 號改進 SBR 站、2 號改進 SBR 站、脫水機房站和鼓風機房站。泵房子站負責提升泵房、粗格柵、細格柵和沉砂池的數(shù)據(jù)處理，脫水機房站除負責脫水機房外，集泥池、濃縮池也歸在該站內(nèi)，其余子站負責各自的工藝單元。主站為變電所站，設在變電所內(nèi)。貓至 ft 繪燎舶誅髏既尻。自控特點：1、低投資：投資少本工程除一些精度要求高的在線監(jiān)測儀表

14、（污泥濃度計、溶解氧儀和液位計）為進口儀表外，其余部分在線儀表實現(xiàn)國產(chǎn)化，節(jié)省了一部分投資費用。鍬籟饕逕瑣奧鷗婭薔。另外，從工藝控制角度看，省去了一些不影響工藝運行要求的在線儀表，如 ORP 計、氣體流量計等。不設現(xiàn)場監(jiān)視設備的也是降低投資的重要原因之一。橫氽旗 t 旗飩芹齦話鷲。在自控系統(tǒng)的總線技術(shù)選取上、現(xiàn)場 I/O 控制設備和上位監(jiān)控設備的選取上，均采用了性價比較高的產(chǎn)品。如 PLC 采用西門子 S7-300 系列等。輒峰隔槿斛話跚 I 虢滎。本自控系統(tǒng)從以上幾點節(jié)約了大量的費用。2、低費用：運行費用低在占全廠能耗 90%的原水提升和鼓風曝氣這兩個環(huán)節(jié)上， 依托自動控制系統(tǒng)， 進水段實現(xiàn)

15、恒液位、變流量控制，由大功率變頻裝置拖動大流量潛污泵，完全涵蓋了500-3000m3/h 的流量范圍，克服了多臺泵切換啟停，流量突變對后續(xù)工藝的水力沖擊，也達到節(jié)能的目的，立式潛污泵的提水電耗為 4.75kwh/km3。堯側(cè)閨絢翻盛 t占全廠能耗 75%以上的鼓風機選用單級高速離心風機，通過控制進口導葉開度調(diào)節(jié)風量，從而降低能耗，具體的作法是在夜間小水量和過渡工序時自動減小供氣量。識金昆縊蝶竟嗜儼凄。鼓風曝氣控制畫面:根據(jù)污水處理工藝的工作原理以空間分別特點,在布線最小、功能完整的情況下對全廠鼓風曝氣控制畫面:鼓風曝氣控制畫面；本自控工程在上位軟件二次開發(fā)過程從人性化角度出發(fā),管理者在任意時間和地點可對工藝系統(tǒng)進行全方面的監(jiān)控,狀態(tài)。勞月鼠錯癇嫦脛汆。投資本工程的自控系統(tǒng)投資是中等偏下，性價比