污水處理廠自控完整系統(tǒng)工藝介紹

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(dá)到國家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。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(jìn)入泵房及集水井，經(jīng)泵提升后流經(jīng)細(xì)格柵與沉砂池,然后進(jìn)入水解池，。水解池 出水自流入AICS進(jìn)行好氧處理，出水達(dá)標(biāo)提升排入河流。AICS反應(yīng)器為改進(jìn)S BR得一 種.其工藝流程如下圖1所示：污水處理廠自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)得原則從污水處理廠得工藝流程可以瞧岀，主要工藝AICS反應(yīng)器就是改進(jìn)SBR得一種，需要 周期運(yùn)行,A I C S反應(yīng)器得進(jìn)水方向調(diào)整、厭氧好氧狀態(tài)交替、沉淀反應(yīng)狀態(tài)輪換都有電動(dòng) 設(shè)備支持,大量得電動(dòng)設(shè)備得

2、開關(guān)都需要自控系統(tǒng)來完成，因此自控系統(tǒng)對(duì)整個(gè)周期得正確 運(yùn)行操作至關(guān)重要。而且好氧系統(tǒng)作為整個(gè)污水處理工藝能量消耗得大戶，它得自控系統(tǒng)優(yōu) 化程度越高，整個(gè)污水處理工藝得運(yùn)行費(fèi)用也會(huì)越低，這也說明了自控系統(tǒng)在整個(gè)處理工藝 中得重要性。為了保證污水廠生產(chǎn)得穩(wěn)泄與髙效，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善操作環(huán)境，同時(shí)提高污水廠得 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得基礎(chǔ)上，將建設(shè)現(xiàn)代化污水處理廠 得理念融入到自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中，本自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循以下原則:先進(jìn)合理、安全可靠、經(jīng) 濟(jì)實(shí)惠、開放靈活.一4*IL泥捌汚泥脫水間汚泥調(diào)節(jié)池自控系統(tǒng)得構(gòu)建污水處理廠得自控系統(tǒng)就是由現(xiàn)場儀表與執(zhí)行機(jī)構(gòu)、信號(hào)采集控制與

3、人機(jī)界而（監(jiān)控） 設(shè)備三部分組成。自控系統(tǒng)得構(gòu)建主要就是指三部分系統(tǒng)形式與設(shè)備得選擇。本執(zhí)行機(jī)構(gòu)主 要就是根據(jù)工藝得要求由工藝專業(yè)確左，預(yù)留自控系統(tǒng)得接口，儀表得選擇將在后而得部分 進(jìn)行描述。信號(hào)采集控制部分主要包括基本控制系統(tǒng)得選擇以及系統(tǒng)確左后控制設(shè)備與必須 通訊網(wǎng)絡(luò)得選擇。人機(jī)界而主要就是指中控室與現(xiàn)場值班室監(jiān)視設(shè)備得選擇。1、基本系統(tǒng)得選擇目前用于污水處理廠自控系統(tǒng)得基本形式主要有三種DCS系統(tǒng)、現(xiàn)場總線系統(tǒng)與基于 P C控制得系統(tǒng).從規(guī)模來瞧三種系統(tǒng)所適用得規(guī)模就是不同。DCS系統(tǒng)與現(xiàn)場總線系統(tǒng) 一般適用于控制點(diǎn)比較多而且廠區(qū)規(guī)模比較大得系統(tǒng)，基于P C得控制則用于小型而且控制 點(diǎn)比

4、較集中得控制系統(tǒng)?；赑C得控制系統(tǒng)屬于高度集成得控制系統(tǒng)，其人機(jī)界而與信號(hào)采集控制可能都處于同 一個(gè)機(jī)器內(nèi)，受機(jī)器性能與容量得限制，本工程廠區(qū)比較大，控制點(diǎn)較多，因此采用基于PC 得控制系統(tǒng)就是不太合適得。DCS系統(tǒng)適用于模擬量多，閉環(huán)控制多得系統(tǒng)。而現(xiàn)場總線系統(tǒng)得主要優(yōu)勢就是適用用 于控制點(diǎn)相當(dāng)較少而且特別分散得系統(tǒng)。從施工與維護(hù)得角度來瞧,傳統(tǒng)得DCS系統(tǒng)布線 得工作量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)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，還有最為重要得 一點(diǎn)就是開發(fā)性好，擴(kuò)展方便。本工程得控制點(diǎn)在7 00點(diǎn)左右，模擬量只占20%左右，屬于規(guī)模比較小得類型，而且 這些控制點(diǎn)就是以工藝處理單元為界線分

5、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)。2、通訊網(wǎng)絡(luò)選擇現(xiàn)場總線系統(tǒng)最主要得特點(diǎn)就就是依賴網(wǎng)絡(luò)通訊，分散控制與信號(hào)采集，最大程度得減少 布線，肖省安裝與維護(hù)費(fèi)用.現(xiàn)場總線主要就是指從現(xiàn)場控制器或I O模塊到監(jiān)控系統(tǒng)得通 訊網(wǎng)絡(luò)。目前現(xiàn)場總線，根據(jù)通訊協(xié)議得不同可以分為很多種，比如,ProfiBus、CAN、 Cont r olNet. DeviceNet FF Lon總線等.目前現(xiàn)場總線技術(shù)還沒有統(tǒng)一得標(biāo)準(zhǔn)，各自 得功能特點(diǎn)基本一致，因此本工程設(shè)計(jì)時(shí)選用在中小型控制系統(tǒng)應(yīng)用非常廣泛得ProfiBus 總線。其在性價(jià)比較高，且在國內(nèi)推廣得時(shí)間長，穩(wěn)定性較高。ProfiBus總線有

6、三種形式DP、PA與FMSO Pa總線就是與智能儀表結(jié)合在一起安全 性非常高得一種Prof i Bu s總線形式，造價(jià)比較髙，常用于仃油化工冶金等行業(yè);FMS總線 適用于大范1期與復(fù)雜得通訊系統(tǒng)，旨在解決通用性通訊任務(wù)，傳速速度中等;DP總線就是用 于傳感器與執(zhí)行器級(jí)得髙速數(shù)據(jù)傳速網(wǎng)絡(luò)，不需要智能儀表配合，安全性略低于PA總線.本 工程就是污水處理工程，對(duì)通訊安全性得要求并不太高，通信得任務(wù)比較簡單，對(duì)系統(tǒng)得傳 輸速度有一定要求。因此本工程得采用ProfiBUS- DP網(wǎng)絡(luò)，即用西門子S7系列PLC搭建 整個(gè)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(dá)到1 2MBP。3、現(xiàn)場站設(shè)備配宜得

7、選擇對(duì)于ProfiBus- D P網(wǎng)絡(luò)來說只就是提供了一個(gè)從現(xiàn)場到監(jiān)控層得信息通道，但信號(hào)得 采集與執(zhí)行命令得下達(dá)仍然需要由控制器與現(xiàn)場得丨o模塊組成得站來完成。ProfiBus- DP網(wǎng)絡(luò)就是一種主從站得網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上最多可以有128個(gè)從站，但只有一個(gè)作為 主站，所有得通訊事務(wù)都由主站來管理。主站必須要有控制器(CPU),同時(shí)也可以女裝I 0采集模塊。從站有兩種方式：CPU+ I 0模塊與通訊模塊+10模塊。第一種方式每個(gè)從 站都由C PU,每個(gè)站得控制事務(wù)都由本站完成，與主站之間得通訊量比較少.第二種方式就是 所有得從站都沒有CPU,所有得控制事務(wù)都由主站CPU來完成，通過總線網(wǎng)絡(luò)把

8、命令結(jié)果 傳輸?shù)綇恼就瓿桑瑥恼局痪褪沁h(yuǎn)程10.前述這兩種從站組成方式有自己得特點(diǎn)。第一種方式，控制比較分散，通訊事務(wù)較小， 對(duì)網(wǎng)絡(luò)得依賴不強(qiáng)，但每個(gè)站都有CPU,造價(jià)髙。第二種方式，控制集中，控制事務(wù)對(duì)網(wǎng) 絡(luò)依賴性強(qiáng)，需要可靠得網(wǎng)絡(luò)來支撐，同時(shí)對(duì)主站CPU得性能要求高，在軟件編程與調(diào)試 方面具有很大得優(yōu)勢.這兩種方式對(duì)工程得現(xiàn)場安裝布線施工影響比較少。本工程控制點(diǎn)得規(guī)模施工調(diào)試工期比較短，選用了性價(jià)比比較髙得第二種方式作為從站得 組成方式即由西門子IM1 5 3通訊模塊與S 7300系列10模塊組成，主站CPU選用S7 315-2DP 系列.4、人機(jī)界面設(shè)備得選擇人機(jī)界面設(shè)備就是直接與操作管理

9、人員進(jìn)行交流得監(jiān)控視備，一般由兩部分組成，即現(xiàn)場 監(jiān)視設(shè)備與中控室監(jiān)視設(shè)備.現(xiàn)場監(jiān)視設(shè)備可以就是PC機(jī)或就是觸摸屏，中控室監(jiān)視設(shè)備一 般由工控機(jī)、模擬屏或投影儀等組成。監(jiān)視設(shè)備應(yīng)在兼顧投資得情況匚保證操作管理人員 可以對(duì)整個(gè)污水處理廠全而直觀得監(jiān)視與控制.現(xiàn)場監(jiān)視設(shè)備一般在比較重要得單元或控制事務(wù)比較大得從站中設(shè)豊，以便操作人員及 時(shí)對(duì)現(xiàn)場情況進(jìn)行處理.本工程得從站得規(guī)模比較少，廠區(qū)大小從操作距離來瞧并不大，同 時(shí)現(xiàn)場操作間內(nèi)均設(shè)有有線電話，因此町在不設(shè)不設(shè)現(xiàn)場監(jiān)視系統(tǒng)得情況下保證現(xiàn)場與中控 室得聯(lián)絡(luò)暢通。中控室監(jiān)視設(shè)備就是全廠得指揮與信息處理中心，其作用不言而喻沖控室監(jiān)視設(shè)備比較 傳統(tǒng)得做法

10、就是模擬屏加工控機(jī)得方式，這種方式造價(jià)比較高且復(fù)雜。隨著多屏卡功能得不 斷完善，現(xiàn)場又出現(xiàn)了工控機(jī)多屏顯示加投影儀得模式.多屏卡得安裝使得一臺(tái)工控機(jī)可以 同時(shí)拖動(dòng)多臺(tái)顯示器，并顯示不同畫面，不同得工段可以同時(shí)顯示，保證了操作人員監(jiān)視得 全面性。投影儀可以把所需要得任何畫面進(jìn)行放大顯示，也可以供人參觀。第二種方式得造 價(jià)要遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)做法。5、其它成套設(shè)備得耦合本工程中鼓風(fēng)機(jī)為高速離心風(fēng)機(jī)，脫水機(jī)為2 000mm帶寬脫水機(jī)，均為大型設(shè)備。 這些大型設(shè)備就是由許多輔助電動(dòng)部分與主機(jī)共同工作完成鼓風(fēng)機(jī)與脫水機(jī)得正常工作本 工程設(shè)計(jì)要求大型設(shè)備都單獨(dú)配有自己小型得控制器，由供應(yīng)商根據(jù)自己得經(jīng)驗(yàn)編制相關(guān)程

11、 序并預(yù)留ProfiBus-DP接口，最終成為整個(gè)自控系統(tǒng)得一個(gè)從站.這樣就苴它大型設(shè)備自 控系統(tǒng)與整個(gè)自控系統(tǒng)無縫連接,減少了不同供應(yīng)商之間任務(wù)得交叉重疊。監(jiān)控軟件得選擇監(jiān)控軟件就是人機(jī)交流得橋梁與翻譯，就是保證整個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)易操作、易維護(hù)最重 要得部分。應(yīng)選用成熟、先進(jìn)并應(yīng)用廣泛得知名監(jiān)控軟件，本項(xiàng)目選用亞控k in gview 組態(tài)軟件。自控控制系統(tǒng)與管理層得銜接自控系統(tǒng)操作與污水處理廠管理層得銜接主要就是把自動(dòng)控制系統(tǒng)收集到得全廠信息可 以順利傳輸?shù)焦芾韺佑?jì)算機(jī)，管理人員可以在線查II污水處理廠得運(yùn)行狀況并調(diào)用相關(guān)得運(yùn) 行數(shù)據(jù)。隨著監(jiān)控軟件得供應(yīng)商對(duì)INTERNET技術(shù)得不斷應(yīng)用開發(fā)

12、，監(jiān)控軟件都可以通 過局域網(wǎng)或I NTERNET廣域網(wǎng)進(jìn)行信息發(fā)布，管理層或授權(quán)用戸在任何可以上IN T E RNET網(wǎng)得地方便可瀏覽運(yùn)行狀況.而所使用MS IE瀏覽器得安全性問題已經(jīng)得到解決。冗余問題由于本工程為污水處理廠工程，英安全性與可靠性要求并不嚴(yán)格，本設(shè)計(jì)沒有對(duì)通訊網(wǎng)絡(luò) 與控制器進(jìn)行冗余配宜，只對(duì)上位工控機(jī)采用了雙機(jī)熱備配置。筆者認(rèn)為在資金允許得情況 下，應(yīng)對(duì)主控制器進(jìn)行冗余配置.自控系統(tǒng)得站點(diǎn)劃分根據(jù)污水處理工藝得工作原理以空間分別特點(diǎn)，在布線最小、功能完整得情況下對(duì)全廠得 站點(diǎn)進(jìn)行了劃分，子站為泵房站、水解池站、1號(hào)改進(jìn)SBR站、2號(hào)改進(jìn)SBR站、脫水 機(jī)房站與鼓風(fēng)機(jī)房站。泵房子

13、站負(fù)責(zé)提升泵房、粗格柵、細(xì)格柵與沉砂池得數(shù)據(jù)處理，脫水 機(jī)房站除負(fù)責(zé)脫水機(jī)房外，集泥池、濃縮池也歸在該站內(nèi)，英余子站負(fù)責(zé)各自得工藝單元。 主站為變電所站，設(shè)在變電所內(nèi).自控特點(diǎn)：1、低投資:投資少本工程除一些精度要求髙得在線監(jiān)測儀表（污泥濃度計(jì)、溶解氧儀與液位計(jì)）為進(jìn)口儀 表外，其余部分在線儀表實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，節(jié)省了一部分投資費(fèi)用.另外，從工藝控制角度瞧，省去了一些不影響工藝運(yùn)行要求得在線儀表，如0 RP訃、氣 體流量計(jì)等。不設(shè)現(xiàn)場監(jiān)視設(shè)備得也就是降低投資得重要原因之一。在自控系統(tǒng)得總線技術(shù)選取上、現(xiàn)場I/O控制設(shè)備與上位監(jiān)控設(shè)備得選取上，均采用了 性價(jià)比較高得產(chǎn)品。如PLC采用西門子S 7-30

14、0系列等。本自控系統(tǒng)從以上幾點(diǎn)節(jié)約了大繪得費(fèi)用。2、低費(fèi)用:運(yùn)行費(fèi)用低在占全廠能耗90%得原水提升與鼓風(fēng)曝氣這兩個(gè)環(huán)節(jié)上，依托自動(dòng)控制系統(tǒng)，進(jìn)水段實(shí) 現(xiàn)恒液位、變流疑控制，由大功率變頻裝置拖動(dòng)大流量潛污泵，完全涵蓋了 50 0 -30 0 0m3/h得流量范圍，克服了多臺(tái)泵切換啟停,流量突變對(duì)后續(xù)工藝得水力沖擊，也達(dá)到節(jié)能 得目得，立式潛污泵得提水電耗為4、75 kwh/km3o占全廠能耗75 %以上得鼓風(fēng)機(jī)選用單級(jí)髙速離心風(fēng)機(jī)，通過控制進(jìn)口導(dǎo)葉開度調(diào)節(jié)風(fēng) 量，從而降低能耗，具體得作法就是在夜間小水疑與過渡工序時(shí)自動(dòng)減小供氣量。鼓風(fēng)曝氣控制畫面:酸風(fēng)機(jī)糸坑鴦?lì)罕?力創(chuàng)仞出匚咖碩出9WftW*辱価幵虞創(chuàng)“聃刑miWfl,0 斛金觀 m J |!韋葉帶開廉04120鼓風(fēng)機(jī)房 生化池 ! 工作站II返回鼓風(fēng)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)，提髙自控系統(tǒng)得可操作性，使管 理者在任意時(shí)間與地點(diǎn)可對(duì)工藝系統(tǒng)進(jìn)行全方而得監(jiān)控，及時(shí)了解到處理系統(tǒng)