新疆污水處理廠(chǎng)自動(dòng)控制系統
點(diǎn)擊次數：2441 更新時(shí)間：2011-08-01
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一、引言
隨著(zhù)城市發(fā)展以及人民生活水平的不斷提高，城市污水排放量也在逐年增加，這給城市環(huán)境造成了嚴重污染，基于此需求，各地都在積極建設污水處理廠(chǎng)，以實(shí)現城市可支持性發(fā)展、美化和治理城市環(huán)境。本文以一個(gè)污水處理廠(chǎng)為例，結合工藝流程，介紹污水處理廠(chǎng)實(shí)施自動(dòng)化控制的解決方案。該污水處理廠(chǎng)采用水解－SBR（UNITANK）好氧處理工藝，一期工程進(jìn)口預處理段提升泵站配水井、變配電系統、集泥池濃縮池按二期12萬(wàn)立方米/日的處理能力裝備。水解池、SBR池按6萬(wàn)立方米/日的處理能力先上一組。鼓風(fēng)機、脫水機各先上兩臺。二期工程再上6萬(wàn)立方米/日處理能力的一組水解池、SBR池及各兩臺鼓風(fēng)機、脫水機。
二、工藝及系統要求
整個(gè)系統分進(jìn)口預處理段提升泵站配水井、水解池和污泥處理、SBR反應池和鼓風(fēng)機房、變配電系統及脫水機房、井房等四大部分組成。
需要自動(dòng)化控制的共有5個(gè)站，包括泵房、水解池、變電所、SBR池、鼓風(fēng)機房。泵房負責控制進(jìn)泥閥、出泥閥、潛污泵進(jìn)水閘、除砂機、格柵井和行走式吸砂、砂水分離裝置。北水解池負責控制14個(gè)排泥閥。變電所負責監測高、低壓系統的相關(guān)電壓、電流、有功和無(wú)功等模擬量信號，進(jìn)行效益核算。SBR池負責控制整個(gè)好氧工藝的流程。鼓風(fēng)機房負責控制鼓風(fēng)機導葉開(kāi)度并監測鼓風(fēng)機的各個(gè)重要參數。同時(shí)在中控室，上位機軟件要實(shí)時(shí)反映各個(gè)工段的具體情況，包括設備的各種狀態(tài)、各種儀表的數據和工藝的設定參數等等，計算和查詢(xún)各種參量，例如溫度，液位，PH值，泥位值，多普勒流量計等，可以讓操作員進(jìn)行分析并能在上位控制現場(chǎng)的各個(gè)設備。
拓撲圖如下：
三、自動(dòng)控制系統的實(shí)施
考慮使整個(gè)系統更加靈活安全，將整個(gè)系統控制分三層：*層現場(chǎng)手動(dòng)，第二層上位機監控軟件控制，第三層上位機脫網(wǎng)PLC自動(dòng)運行?，F場(chǎng)手動(dòng)--便于設備的維護和調試，當某個(gè)設備切換到現場(chǎng)手動(dòng)模式下，該設備就不受和PLC的控制，只接受現場(chǎng)的操作命令；上位機監控軟件手動(dòng)控制--有利于調度室的操作，可以針對每個(gè)設備，讓它脫離PLC的自動(dòng)運行狀態(tài)，由中控室的計算機直接對其進(jìn)行操作。PLC自動(dòng)運行—對現場(chǎng)所有設備進(jìn)行自動(dòng)控制，它負責整個(gè)污水處理工藝的控制，并且對故障，也會(huì )有響應。即使PLC和上位機脫離了通訊，它也能自己安全的工作。
根據以上的需求，硬件我們選用西門(mén)子的S7-300系列PLC，變頻器和軟啟動(dòng)器，軟件選用通用監控軟件?？紤]到有5個(gè)控制站和通訊的數據量大，而且各個(gè)站之間有一定的距離，zui遠的站到中控室有300米，所以采用了Profibus-DP和Profibus-FMS相結合的現場(chǎng)總線(xiàn),既可以保證數據的高速傳輸，也可以實(shí)現大容量數據的完整性。采用變頻器與軟起動(dòng)器組合運行拖動(dòng)潛污泵電機，追蹤液位，保證液位恒定與設定值一致。
中控室由一臺PC機完成操作員站、工程師站的任務(wù)，平時(shí)以值班長(cháng)、操作員操作為主，操作員應在授權后才能進(jìn)入操作。工程師能打開(kāi)相應的功能設定界面，其他人不得進(jìn)入該層面。操作員站采用八屏多屏顯示，可任意調入各運行圖，并可自動(dòng)翻屏，翻屏的時(shí)間可調（默認為15分鐘）。在公司中心調度室設一個(gè)遠程監控站，利用市話(huà)線(xiàn)路采用撥號方式與污水廠(chǎng)中控室通訊，該站采用四屏多屏顯示，可實(shí)現撥號時(shí)間間隔設定、可任意調入各運行圖，并可自動(dòng)翻屏，翻屏的時(shí)間可調。
用戶(hù)界面以平面圖形式為主，局部反映一些剖面，與相應畫(huà)面有關(guān)的功能（手動(dòng)自動(dòng)、運行狀態(tài)設定、時(shí)間設定、參數設定、上下限、報警等）。報警信息、自動(dòng)運行條件能否滿(mǎn)足的信息及解析方案可以即時(shí)彈出，并有語(yǔ)音提示。運行狀態(tài)表中反映主要設備的開(kāi)關(guān)狀態(tài)、機泵電流電壓、現場(chǎng)儀表的參數、累計值（電量、水量、泥量、氣量等）、綜合運行參數（單位提水電耗、單位供氣電耗、全廠(chǎng)處理單位水的電耗等）。界面主要包括：污水處理廠(chǎng)自動(dòng)控制系統結構圖，污水處理廠(chǎng)工藝流程圖，污水處理廠(chǎng)廠(chǎng)區平面圖（動(dòng)態(tài)），進(jìn)水預處理段、泵房運行平面圖（動(dòng)態(tài)），水解池、污泥處理運行平面圖（動(dòng)態(tài)），SBR池、鼓風(fēng)機運行平面圖（動(dòng)態(tài)），脫水機房、井房運行平面圖（動(dòng)態(tài)），高低壓配電平面圖（動(dòng)態(tài)），污水處理廠(chǎng)運行狀態(tài)總表（動(dòng)態(tài)），進(jìn)水預處理段、泵房運行狀態(tài)表（動(dòng)態(tài)），水解池、污泥處理運行狀態(tài)表（動(dòng)態(tài)），SBR池、鼓風(fēng)機運行狀態(tài)表（動(dòng)態(tài)），變電所、脫水機房、井房運行狀態(tài)表（動(dòng)態(tài)）。
四、總述
整個(gè)自控系統很好地實(shí)現了建廠(chǎng)之初的設想，已順利運行，穩定性和方便性經(jīng)歷了考驗。已經(jīng)達到即使無(wú)人值班的情況下，也可正常運行。因為采用了標準Profibus總線(xiàn)和成熟的方案技術(shù)，使系統日后擴充和維護方便得到保證。以上對整個(gè)系統做了介紹，希望能起到拋磚引玉的作用，給其他的污水處理項目提供一個(gè)選擇方案。
一、引言
隨著(zhù)城市發(fā)展以及人民生活水平的不斷提高，城市污水排放量也在逐年增加，這給城市環(huán)境造成了嚴重污染，基于此需求，各地都在積極建設污水處理廠(chǎng)，以實(shí)現城市可支持性發(fā)展、美化和治理城市環(huán)境。本文以一個(gè)污水處理廠(chǎng)為例，結合工藝流程，介紹污水處理廠(chǎng)實(shí)施自動(dòng)化控制的解決方案。該污水處理廠(chǎng)采用水解－SBR（UNITANK）好氧處理工藝，一期工程進(jìn)口預處理段提升泵站配水井、變配電系統、集泥池濃縮池按二期12萬(wàn)立方米/日的處理能力裝備。水解池、SBR池按6萬(wàn)立方米/日的處理能力先上一組。鼓風(fēng)機、脫水機各先上兩臺。二期工程再上6萬(wàn)立方米/日處理能力的一組水解池、SBR池及各兩臺鼓風(fēng)機、脫水機。
二、工藝及系統要求
整個(gè)系統分進(jìn)口預處理段提升泵站配水井、水解池和污泥處理、SBR反應池和鼓風(fēng)機房、變配電系統及脫水機房、井房等四大部分組成。
需要自動(dòng)化控制的共有5個(gè)站，包括泵房、水解池、變電所、SBR池、鼓風(fēng)機房。泵房負責控制進(jìn)泥閥、出泥閥、潛污泵進(jìn)水閘、除砂機、格柵井和行走式吸砂、砂水分離裝置。北水解池負責控制14個(gè)排泥閥。變電所負責監測高、低壓系統的相關(guān)電壓、電流、有功和無(wú)功等模擬量信號，進(jìn)行效益核算。SBR池負責控制整個(gè)好氧工藝的流程。鼓風(fēng)機房負責控制鼓風(fēng)機導葉開(kāi)度并監測鼓風(fēng)機的各個(gè)重要參數。同時(shí)在中控室，上位機軟件要實(shí)時(shí)反映各個(gè)工段的具體情況，包括設備的各種狀態(tài)、各種儀表的數據和工藝的設定參數等等，計算和查詢(xún)各種參量，例如溫度，液位，PH值，泥位值，多普勒流量計等，可以讓操作員進(jìn)行分析并能在上位控制現場(chǎng)的各個(gè)設備。
拓撲圖如下：
三、自動(dòng)控制系統的實(shí)施
考慮使整個(gè)系統更加靈活安全，將整個(gè)系統控制分三層：*層現場(chǎng)手動(dòng)，第二層上位機監控軟件控制，第三層上位機脫網(wǎng)PLC自動(dòng)運行?，F場(chǎng)手動(dòng)--便于設備的維護和調試，當某個(gè)設備切換到現場(chǎng)手動(dòng)模式下，該設備就不受和PLC的控制，只接受現場(chǎng)的操作命令；上位機監控軟件手動(dòng)控制--有利于調度室的操作，可以針對每個(gè)設備，讓它脫離PLC的自動(dòng)運行狀態(tài)，由中控室的計算機直接對其進(jìn)行操作。PLC自動(dòng)運行—對現場(chǎng)所有設備進(jìn)行自動(dòng)控制，它負責整個(gè)污水處理工藝的控制，并且對故障，也會(huì )有響應。即使PLC和上位機脫離了通訊，它也能自己安全的工作。
根據以上的需求，硬件我們選用西門(mén)子的S7-300系列PLC，變頻器和軟啟動(dòng)器，軟件選用通用監控軟件?？紤]到有5個(gè)控制站和通訊的數據量大，而且各個(gè)站之間有一定的距離，zui遠的站到中控室有300米，所以采用了Profibus-DP和Profibus-FMS相結合的現場(chǎng)總線(xiàn),既可以保證數據的高速傳輸，也可以實(shí)現大容量數據的完整性。采用變頻器與軟起動(dòng)器組合運行拖動(dòng)潛污泵電機，追蹤液位，保證液位恒定與設定值一致。
中控室由一臺PC機完成操作員站、工程師站的任務(wù)，平時(shí)以值班長(cháng)、操作員操作為主，操作員應在授權后才能進(jìn)入操作。工程師能打開(kāi)相應的功能設定界面，其他人不得進(jìn)入該層面。操作員站采用八屏多屏顯示，可任意調入各運行圖，并可自動(dòng)翻屏，翻屏的時(shí)間可調（默認為15分鐘）。在公司中心調度室設一個(gè)遠程監控站，利用市話(huà)線(xiàn)路采用撥號方式與污水廠(chǎng)中控室通訊，該站采用四屏多屏顯示，可實(shí)現撥號時(shí)間間隔設定、可任意調入各運行圖，并可自動(dòng)翻屏，翻屏的時(shí)間可調。
用戶(hù)界面以平面圖形式為主，局部反映一些剖面，與相應畫(huà)面有關(guān)的功能（手動(dòng)自動(dòng)、運行狀態(tài)設定、時(shí)間設定、參數設定、上下限、報警等）。報警信息、自動(dòng)運行條件能否滿(mǎn)足的信息及解析方案可以即時(shí)彈出，并有語(yǔ)音提示。運行狀態(tài)表中反映主要設備的開(kāi)關(guān)狀態(tài)、機泵電流電壓、現場(chǎng)儀表的參數、累計值（電量、水量、泥量、氣量等）、綜合運行參數（單位提水電耗、單位供氣電耗、全廠(chǎng)處理單位水的電耗等）。界面主要包括：污水處理廠(chǎng)自動(dòng)控制系統結構圖，污水處理廠(chǎng)工藝流程圖，污水處理廠(chǎng)廠(chǎng)區平面圖（動(dòng)態(tài)），進(jìn)水預處理段、泵房運行平面圖（動(dòng)態(tài)），水解池、污泥處理運行平面圖（動(dòng)態(tài)），SBR池、鼓風(fēng)機運行平面圖（動(dòng)態(tài)），脫水機房、井房運行平面圖（動(dòng)態(tài)），高低壓配電平面圖（動(dòng)態(tài)），污水處理廠(chǎng)運行狀態(tài)總表（動(dòng)態(tài)），進(jìn)水預處理段、泵房運行狀態(tài)表（動(dòng)態(tài)），水解池、污泥處理運行狀態(tài)表（動(dòng)態(tài)），SBR池、鼓風(fēng)機運行狀態(tài)表（動(dòng)態(tài)），變電所、脫水機房、井房運行狀態(tài)表（動(dòng)態(tài)）。
四、總述
整個(gè)自控系統很好地實(shí)現了建廠(chǎng)之初的設想，已順利運行，穩定性和方便性經(jīng)歷了考驗。已經(jīng)達到即使無(wú)人值班的情況下，也可正常運行。因為采用了標準Profibus總線(xiàn)和成熟的方案技術(shù)，使系統日后擴充和維護方便得到保證。以上對整個(gè)系統做了介紹，希望能起到拋磚引玉的作用，給其他的污水處理項目提供一個(gè)選擇方案。
