污水處理廠的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)副本

1、污水處理廠的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)污泥運(yùn)輸機(jī)的PLC程序設(shè)計(jì)文 摘 本文主要介紹了 PLC在城市污水處理中的具體應(yīng)用，系統(tǒng)介紹了城市污水處理工藝流程以及基于SIEMENS的S7400 系列PLC的污水處理實(shí)施方案，介紹了城市污水處理廠監(jiān)空系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的方法。為了提高污水處理廠的運(yùn)行管理水平， PLC是該系統(tǒng)的重要組成單元，各單元按一定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)互連構(gòu)成污水處理廠的控制系統(tǒng)。研究結(jié)果表明，該系統(tǒng)不僅具有較強(qiáng)的并行協(xié)調(diào)處理能力，而且具有高可靠性、靈活性和可擴(kuò)展性，以及高速處理能力等優(yōu)點(diǎn)。結(jié)合某污水處理廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行情況，介紹污水處理廠的設(shè)備組成、自動(dòng)化控制方式和PLC各工作站的功能、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成在污

2、水處理中的應(yīng)用，總結(jié)自動(dòng)化控制系統(tǒng)對(duì)提高生產(chǎn)效率、減少現(xiàn)場操作人員、提高安全性發(fā)揮的良好效果。關(guān)鍵詞 污水處理；自動(dòng)化控制系統(tǒng)；PLC；硬件配置；軟件設(shè)計(jì)。在我國，隨著經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，人民生活水平的提高，對(duì)生態(tài)環(huán)境的要求日益提高，要求越來越多的污水處理后達(dá)標(biāo)排放。在全國乃至世界范圍內(nèi)，正在興建及待建的污水廠也日益增多。有學(xué)者曾根據(jù)日處理污水量將污水處理廠分為大、中、小三種規(guī)模：日處理量大于10萬m3為大型處理廠，1-10m3萬為中型污水處理廠，小于1萬m3的為小型污水處理廠。近年來，大型污水處理廠建設(shè)數(shù)量相對(duì)減少，而中小型污水廠則越來越多。如何搞好中、小型污水處理廠，特別是小型污水廠，是近幾年許

3、多專家和工程技術(shù)人員比較關(guān)注的問題。我國是個(gè)缺水的國家，人均水資源占有量只為世界人均水資源占有量的1/4。而且我國的水資源在時(shí)空和地域上分布不均勻，更加重了缺水的實(shí)際情況。因此近些來，我國的城市水資源進(jìn)一步緊張，許多城市嚴(yán)重缺水。與此同時(shí)，水資源的污染卻日益嚴(yán)重，也因此許多城市都規(guī)劃和建設(shè)了水污水處理廠，來改變目前水資源緊缺且污染的現(xiàn)狀。隨著全球水資源供應(yīng)的緊張和對(duì)自動(dòng)化要求的增加，我國的污水處理廠必然是向著高度自動(dòng)化和無人職守的方向發(fā)展。目前，PLC在其穩(wěn)定性和高度自動(dòng)化程度的不斷加強(qiáng)，使PLC成為在城市污水處理自動(dòng)化方面的首選。1 污水處理工藝流程1.1工藝流程圖 首先從廠外污水泵站提升到

4、污水處理廠的污水，經(jīng)過粗格柵，去除污水中較大的垃圾、漂浮物；通過5臺(tái)100KW和3臺(tái)54KW的污水泵將污水提升到細(xì)格柵，將較小的漂浮物去除；在沉砂池?cái)嚢琛⒊?；然后進(jìn)入生化池進(jìn)行厭氧、耗氧處理，經(jīng)沉淀池泥水分離，上層澄清液作為凈化后的清潔排放水；沉淀下來的污泥一部分回流到生化池再生利用，一部分作為剩余污泥回流到污泥濃縮池，進(jìn)一步濃縮，通過污泥處理系統(tǒng)，把泥漿態(tài)的污泥脫水、壓濾，形成干污泥餅（如圖1所示）。1.2 對(duì)工藝流程的闡述首先從廠外污水泵站提升到污水處理廠的污水，經(jīng)過粗格柵，去除污水中較大的垃圾、漂浮物；通過5臺(tái)100KW和3臺(tái)54KW的污水泵將污水提升到細(xì)格柵，將較小的漂浮物去除；在沉

5、砂池?cái)嚢?、除砂；然后進(jìn)入生化池進(jìn)行厭氧、耗氧處理，經(jīng)沉淀池泥水分離，上層澄清液作為凈化后的清潔排放水；沉淀下來的污泥一部分回流到生化池再生利用，一部分作為剩余污泥回流到污泥濃縮池，進(jìn)一步濃縮，通過污泥處理系統(tǒng)，把泥漿態(tài)的污泥脫水、壓濾，形成干污泥餅（如圖2所示）。1.3 主要設(shè)備的組成及控制方式 主要設(shè)備 活性污泥法的曝氣方式可分為兩大類：鼓風(fēng)曝氣及機(jī)械曝氣兩大類。鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)的主要設(shè)備是鼓風(fēng)機(jī)及擴(kuò)散系統(tǒng)。小污水廠的鼓風(fēng)機(jī)一般采用羅茨風(fēng)機(jī)及小型離心 風(fēng)機(jī)。分散系統(tǒng)一般采用微孔曝氣器。但必須是適應(yīng)于間歇曝氣的運(yùn)行方式。鼓風(fēng)機(jī)往往安裝在SBR池旁邊，以減少管路系統(tǒng)的造價(jià)。由于污水廠較小，一般不設(shè)

6、鼓風(fēng)機(jī)房，僅在鼓風(fēng)機(jī)上設(shè)罩棚。這主要適用于廠礦企業(yè)內(nèi)的污水處理廠，不嚴(yán)格控制噪音的情況。如果污水廠毗臨生活小區(qū)，若采用鼓風(fēng)曝氣則必須建鼓風(fēng)機(jī)房， 同時(shí)還要有相應(yīng)的降噪措施，這樣情況下宜采用機(jī)械曝氣方式。（如表1）設(shè)備控制方式 污水處理廠的設(shè)備均采用三級(jí)控制方式，即現(xiàn)場控制方式、MCC控制方式和微機(jī)控制方式。目前，以MCC控制為基礎(chǔ)，PLC控制為主導(dǎo)的控制方式始終處于工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動(dòng)化控制設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用。其主要原因，在于它能夠?yàn)樽詣?dòng)化控制應(yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當(dāng)前污水處理廠對(duì)自動(dòng)化的需要?？刂葡到y(tǒng)采用“雙入單出”的模糊控制器。輸入量

7、為pH值給定值與測量值的偏差e以及偏差變化率ec，輸出量為向加藥泵供電的變頻器的輸入控制電壓 u?？刂七^程為控制器定時(shí)采樣pH值和pH值變化率與給定值比較，得pH值偏差e以及偏差變化率ec，并以此作為 PLC控制器的輸入變量，經(jīng)模糊控制器輸出控制變頻器輸出頻率n，從而改變加藥量使pH值保持穩(wěn)定。 1.4粗格柵、細(xì)格柵、提升泵房的設(shè)備控制 粗格柵、細(xì)格柵的控制分為現(xiàn)場控制和遠(yuǎn)程控制兩種模式。遠(yuǎn)程控制模式由PLC和上位機(jī)實(shí)現(xiàn)，它包括微機(jī)手動(dòng)和微機(jī)自動(dòng)，而微機(jī)自動(dòng)控制方式為：（1）水位差控制方式，通過格柵機(jī)運(yùn)行液位差計(jì)的測量值用來反映格柵阻塞程度，并傳輸?shù)絇LC控制器，進(jìn)行分析計(jì)算。當(dāng)液位

8、差超過預(yù)設(shè)的數(shù)值，控制格柵運(yùn)行；（2）時(shí)間設(shè)置控制方式，在上位機(jī)的INTERACT組態(tài)軟件中設(shè)置格柵機(jī)運(yùn)行時(shí)間和停機(jī)時(shí)間，經(jīng)PLC控制器的程序運(yùn)算指揮MCC對(duì)格柵機(jī)進(jìn)行控制。提升泵運(yùn)行控制以遠(yuǎn)程控制為主。某污水處理廠有兩個(gè)提升泵站，每個(gè)泵站設(shè)有一個(gè)PLC工作站與廠內(nèi)主站聯(lián)絡(luò)（如圖3所示）。 它們距污水處理廠約45公里。為實(shí)現(xiàn)進(jìn)水提升泵的遠(yuǎn)程自動(dòng)控制的安全、可靠，水位測量和提升泵的流量測量和數(shù)據(jù)分析、傳輸、控制等設(shè)備是不可缺少的，所以在進(jìn)水泵房處安裝了液位計(jì)，測量泵井的水位；每臺(tái)提升泵的提升管安裝電磁流量計(jì)，測量每臺(tái)提升泵工作的瞬時(shí)流量；兩個(gè)PLC工作站分別擔(dān)負(fù)各泵站的設(shè)備控制、設(shè)備保護(hù)、數(shù)據(jù)采

9、樣、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)茸饔?。根?jù)測量值對(duì)應(yīng)控制程序，自動(dòng)控制提升泵的運(yùn)行組合。這樣可以根據(jù)廠外來水量準(zhǔn)確及時(shí)地調(diào)整泵運(yùn)行數(shù)量，減少設(shè)備疲勞；同時(shí)可以取消傳統(tǒng)泵站三班倒的人力資源耗費(fèi)。 1.5 沉砂池、生化池、沉淀池、污泥回流泵房和鼓風(fēng)機(jī)房的設(shè)備控制砂攪拌器的自動(dòng)運(yùn)行通過進(jìn)水電磁流量計(jì)控制，而抽砂泵的運(yùn)行狀態(tài)是由微機(jī)對(duì)其開、停時(shí)間的設(shè)置控制的。 生化池厭氧區(qū)的攪拌器、沉淀池的吸刮泥機(jī)、污泥回流泵房的閥門和回流泵都是由微機(jī)觸發(fā)指令通過PLC控制。 生化池好氧區(qū)的DO計(jì)、MLSS計(jì)、ORP計(jì)、空氣調(diào)節(jié)閥和HV-TURBO鼓風(fēng)機(jī)是污水處理的重要設(shè)備。曝氣池溶解氧的控制、厭氧段與好氧段的控制、污泥濃度的控制

10、是污水處理廠工藝的核心。該系統(tǒng)控制思路：PLC通過對(duì)DO的檢測，自動(dòng)調(diào)節(jié)空氣閥的開度；當(dāng)檢測到空氣閥的調(diào)節(jié)不能滿足DO的需要時(shí)，再著行調(diào)整鼓風(fēng)機(jī)的出風(fēng)導(dǎo)葉片的開度（目前各污水廠在該系統(tǒng)的應(yīng)用都不理想，主要問題是溶解氧的測量值滯后、不穩(wěn)定及空氣閥門的選型）；PLC檢測DO計(jì)、MLSS計(jì)、ORP計(jì)的值傳送上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，實(shí)時(shí)掌握厭氧段與好氧段、污泥濃度等狀況，及時(shí)調(diào)整工藝控制。1.6 脫水機(jī)房脫水機(jī)房的設(shè)備主要擔(dān)負(fù)由污泥提升泵將回流泵井的剩余污泥與污泥絮凝劑按比例混合進(jìn)行脫水處理的任務(wù)。污泥與溶解成一定濃度的絮凝劑混合后，污泥中的固體顆粒被凝聚成絮團(tuán)，并分離出自由水，然后被輸送到帶式污泥脫水機(jī)

11、上，經(jīng)頂脫水區(qū)、重力脫水區(qū)、楔形脫水區(qū)、壓濾脫水區(qū)后形成濾餅排出。設(shè)備的控制思路是以時(shí)序的邏輯控制為主導(dǎo)，污泥和絮凝劑混合的比例通過污泥電磁流量計(jì)、清水流量計(jì)和投藥泵投藥量實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)流程控制原理圖（如圖4所示）。 脫水機(jī)系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制時(shí)序： 條件：各設(shè)備準(zhǔn)備就緒，無故障；空壓機(jī)、自動(dòng)配藥池工作正常。 啟動(dòng)：皮帶輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn) 帶式脫水機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn) 投藥泵運(yùn)轉(zhuǎn) 污泥泵運(yùn)轉(zhuǎn)。 停機(jī)：控制順序與啟動(dòng)順序相反。 時(shí)間：根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行狀況，可在PLC中設(shè)置各設(shè)備聯(lián)動(dòng)間隔時(shí)間。1.7 PLC控制系統(tǒng) 污水處理廠自控系統(tǒng)遵循“集中管理，分散控制，數(shù)據(jù)共享”的原則，設(shè)計(jì)選型先進(jìn)，安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理，并能保證系統(tǒng)長期穩(wěn)

12、定高效地運(yùn)行。PLC控制系統(tǒng)滿足污水處理廠運(yùn)行管理和安全處理的要求，即生產(chǎn)過程自動(dòng)控制和報(bào)警、自動(dòng)保護(hù)、自動(dòng)操作、自動(dòng)調(diào)節(jié)、提高運(yùn)行效率，降低運(yùn)行成本，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，對(duì)污水處理廠內(nèi)各系統(tǒng)工藝流程中的重要參數(shù)、設(shè)備工作情況等進(jìn)行計(jì)算機(jī)在線集中實(shí)時(shí)監(jiān)測，重要設(shè)備進(jìn)行計(jì)算機(jī)在線集散控制，確保污水處理廠的出水水質(zhì)達(dá)到設(shè)計(jì)排放標(biāo)準(zhǔn)。1.7.1 PLC控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成及功能 污水處理廠PLC控制系統(tǒng)由兩臺(tái)計(jì)算機(jī)、8個(gè)現(xiàn)場控制站、工藝儀表、電量變送器構(gòu)成。8個(gè)現(xiàn)場控制站用于控制現(xiàn)場設(shè)備、采集動(dòng)態(tài)工藝參數(shù)和設(shè)備工作情況。現(xiàn)場控制站根據(jù)污水處理廠的實(shí)際工藝和構(gòu)筑物的幾何分布，設(shè)置在控制對(duì)象和信號(hào)源相對(duì)集中的幾

13、個(gè)單體中，并考慮在不影響控制功能和設(shè)備安全的前提下，盡量節(jié)省投資。本控制系統(tǒng)由8個(gè)現(xiàn)場控制站組成。它們分別位于：廠外1#泵站；廠外2#泵站；廠內(nèi)中心控制室；廠內(nèi)低壓電房；鼓風(fēng)機(jī)房（3個(gè)站）；脫水機(jī)房。0工作站5工作站之間采用A1SJ71AR21模塊通過同軸電纜通訊。1#工作站和2#工作站與廠內(nèi)主工作站的距離45公里，且無人值班，故租用電信公司無源電話專線通過調(diào)制解調(diào)器和A1SJ71UC24通信模塊進(jìn)行泵房設(shè)備控制和數(shù)據(jù)傳輸。網(wǎng)絡(luò)控制分布圖（如圖5所示）。 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)污水處理廠的自控系統(tǒng)由環(huán)形拓?fù)湫问剑╮ing topology）和星形拓?fù)湫问?startop ology)兩種總線網(wǎng)絡(luò)形式構(gòu)成。

14、上位機(jī)組態(tài)功能 （1）控制操作：在中控室里采用2臺(tái)IBM90和INTERACT組態(tài)軟件開發(fā)的工控程序能對(duì)全廠和2個(gè)污水提升泵站的被控設(shè)備進(jìn)行控制、對(duì)各現(xiàn)場控制站PLC的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定和修改，具有良好的人機(jī)交互界面，可方便地進(jìn)行圖形間的切換和各種功能的調(diào)用。設(shè)立不同的安全操作等級(jí)，針對(duì)不同的操作者，設(shè)置相應(yīng)的加密等級(jí)，記錄操作員及其操作信息。 （2）顯示功能：用設(shè)計(jì)方法生成圖形，實(shí)時(shí)地、集中地顯示被測參數(shù)所處的變化過程。對(duì)全廠工藝過程、工藝參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)等通過顏色的變化直觀地、動(dòng)態(tài)地顯示。 數(shù)據(jù)處理及管理：操作記錄并顯示工藝參數(shù)、電量參數(shù)的變化曲線或趨勢圖，利用在線數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)

15、、計(jì)算、顯示。 報(bào)警功能：當(dāng)某一參數(shù)異常或設(shè)備故障時(shí)，可根據(jù)不同的報(bào)警類別，發(fā)出聲光報(bào)警、屏幕報(bào)警。 （3）報(bào)表功能：分成年度、月度、日班報(bào)表及運(yùn)行參數(shù)報(bào)表。如：污水處理量、加藥量、耗電量等。（4）打印功能：各種報(bào)表的打印，各種事件及報(bào)警實(shí)時(shí)打印。由于污水廠較小，各構(gòu)筑物之間一般用渠道相連，既節(jié)省了占地，又減少了水頭損失。有專家統(tǒng)計(jì)，采用渠道輸配水的污水處理廠的水頭損失要比管道輸配水的小2 -3m。對(duì)于采用SBR法的小型污水處理廠，一般將沉砂池與SBR池通過渠道相連、污泥濃縮池與脫水機(jī)房和泥餅堆放場合建。這樣，在常規(guī)的設(shè)計(jì)中，小型污 水廠內(nèi)至多有三個(gè)主要的處理單元：輔助生產(chǎn)區(qū)（含辦公、變配電及

16、總控等）、水處理單元、泥處理單元。有時(shí)泥處理和水處理單元也可合建。由于方便輸配水，各構(gòu)筑物采用了合建方式，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意距離較近的構(gòu)筑物的基礎(chǔ)處理，埋深上盡量接近。通過連接構(gòu)筑物的渠道應(yīng)做沉降縫。多座反應(yīng)池的排泥管也可采用渠道而非管道和止回閥連接的方式，這樣不僅減少了設(shè)備的維護(hù)管理，而且沒有閥門堵塞的問題。連接方式如圖1。在小型污水處理廠內(nèi)多采用類似策略，可以大大節(jié)省工程費(fèi)用，方便維護(hù)管理。 1.8  系統(tǒng)構(gòu)成及其布局根據(jù)工藝特點(diǎn)和控制要求，本系統(tǒng)采用分布式集散監(jiān)控系統(tǒng)，按流程設(shè)兩個(gè)PLC分站，分別監(jiān)控水區(qū)和泥區(qū)的設(shè)備運(yùn)行和控制，設(shè)一個(gè)總站集中分站信息并控制分站工作。具體控制分為:(

17、1) 現(xiàn)地控制，設(shè)現(xiàn)場箱或按鈕站，由“現(xiàn)場/遙控”轉(zhuǎn)換控制狀態(tài)，“現(xiàn)場”設(shè)點(diǎn)動(dòng)按鈕，用于調(diào)整和檢修。(2) 各開關(guān)柜(包括:10kV進(jìn)線柜、0.4kV進(jìn)線柜等)，由“自動(dòng)/停止/手動(dòng)”轉(zhuǎn)換控制狀態(tài)，“手動(dòng)”設(shè)啟/停按鈕，用于手動(dòng)操作。(3) 分站控制，用可編程控制器和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等自控設(shè)備，自動(dòng)監(jiān)控所屬范圍運(yùn)行。(4) 總站主機(jī)控制，多為計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)，集中分站信息，進(jìn)行各種處理，并通過分站統(tǒng)一控制全廠運(yùn)行，滿足工藝測控要求，使全廠運(yùn)行處于最佳狀態(tài)，是監(jiān)控管理的中心。監(jiān)控系統(tǒng)由操作員工作站、服務(wù)器工作站、投影儀、打印機(jī)、2個(gè)PLC工作站和現(xiàn)場一次設(shè)備。通信網(wǎng)絡(luò)采用西門子的過程現(xiàn)場總線

18、標(biāo)準(zhǔn)(Profibus)，它為分布式I/O站或驅(qū)動(dòng)器等現(xiàn)場器件提供了高速通信所需的用戶接口，以及提供了在主站間大量數(shù)據(jù)內(nèi)部交換的接口通信協(xié)議采用SINEC L2，該協(xié)議遵從DIN19245標(biāo)準(zhǔn)。SINEC L2又分為如下子協(xié)議:L2-TF、L2-FMS、L2-DP及L2-AP。其中L2-DP遵從Profibus標(biāo)準(zhǔn)開放式結(jié)構(gòu)，適用于對(duì)時(shí)間要求嚴(yán)格的現(xiàn)場，能夠以最快的速度快速處理和傳送網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。所以本系統(tǒng)可以快速的采集和處理由PLC所采集的數(shù)據(jù)，符合控制系統(tǒng)要求的快速性。2 污水處理中的PLC2.1 概述 設(shè)計(jì)范圍設(shè)計(jì)包括廠界內(nèi)預(yù)處理處理、生物濾池、污泥處理及附屬設(shè)施需要檢測和控制應(yīng)提供的儀表和

19、有關(guān)的輔助裝置等。2.1.2 PLC設(shè)計(jì)綜述實(shí)用性：PLC系統(tǒng)其目的在于滿足污水廠生產(chǎn)控制和管理要求，在保證先進(jìn)的條件下，設(shè)備和系統(tǒng)應(yīng)符合實(shí)際要求?？煽啃裕何鬯幚韽S的生產(chǎn)過程要求PLC控制系統(tǒng)具有連續(xù)可靠性。經(jīng)濟(jì)性：PLC系統(tǒng)的技術(shù)含量高，設(shè)備復(fù)雜，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。先進(jìn)性：網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)、PLC控制技術(shù)發(fā)展迅速。根據(jù)某污水處理廠的設(shè)計(jì)規(guī)模和BAF生物濾池工藝的特點(diǎn)，本著技術(shù)先進(jìn)，性價(jià)比高，適用可靠的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。依據(jù)集中監(jiān)測為主，分散控制為輔的基本原則，設(shè)計(jì)采用以PLC（可編程控制器）為基礎(chǔ)的監(jiān)測控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（SCADA）,在中央控制室利用PC（工業(yè)級(jí)PC）對(duì)廠內(nèi)

20、各工況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并有信號(hào)報(bào)警和聯(lián)鎖等設(shè)施以保證生產(chǎn)正常運(yùn)行，生產(chǎn)的工藝過程PLC采用就地獨(dú)立控制。從安全生產(chǎn)的角度和操作人員技術(shù)掌握程度上考慮，設(shè)立三級(jí)控制層：設(shè)備就地手動(dòng)、PLC子站現(xiàn)場監(jiān)控和中控室遠(yuǎn)程監(jiān)控（如圖6所示）。在綜合樓設(shè)立中央控制室，下設(shè)1#預(yù)處理PLC子站，2#BAF生物濾池PLC子站和3#污泥處理PLC子站等共7個(gè)現(xiàn)場處理子站。在中央控制時(shí)可對(duì)主要設(shè)備實(shí)施開、?？刂?。同時(shí)，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)也通過通訊總線送入上位計(jì)算機(jī)，在計(jì)算機(jī)上對(duì)全廠設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行監(jiān)控。中央控制室還設(shè)置了以太網(wǎng)交換器，與廠級(jí)管理PLC層以太信息網(wǎng)絡(luò)相連接，并設(shè)置廠長辦公終端、生產(chǎn)管理終端、化驗(yàn)室終端。2.2

21、 PLC在污水處理中的部分運(yùn)用 中央控制室在辦公樓設(shè)立中央控制室，中央控制室內(nèi)設(shè)有兩臺(tái)21”純平高分辨率計(jì)算機(jī)操作站、一臺(tái)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、三臺(tái)打印機(jī)、一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。兩臺(tái)計(jì)算機(jī)操作站互為備用，并可安裝PLC編程軟件，程序可方便地通過控制網(wǎng)絡(luò)分別下載到指定的現(xiàn)場控制站，以便在調(diào)試過程中隨時(shí)修改程序。中央控制室可對(duì)整個(gè)分控式控制系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)組態(tài)管理、系統(tǒng)監(jiān)測、實(shí)時(shí)監(jiān)測、顯示、處理、控制各PLC子站的狀態(tài)、通信、數(shù)據(jù)和信息，完成報(bào)警和報(bào)表打印。在廠級(jí)管理層可以通過Internet將結(jié)果、效益分析等發(fā)往主管局等政府機(jī)關(guān)（如圖7所示）。主要功能：生產(chǎn)工藝過程以工藝流程圖方式顯示，圖形可以取出每幅圖的局部進(jìn)行

22、放大，便于分幅，分組組展示，流程上有相關(guān)的實(shí)時(shí)生產(chǎn)過程的動(dòng)態(tài)參數(shù)值顯示。當(dāng)動(dòng)態(tài)顯示值顯示改變時(shí)，隨之改變圖形的數(shù)值。 控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通訊控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用可與信息系統(tǒng)無縫連接、可進(jìn)行三階層通信、高速可靠通信。PLC控制系統(tǒng)中央控制室與現(xiàn)場PLC子站之間采用最先進(jìn)的控制網(wǎng)絡(luò)，該控制網(wǎng)是一種最現(xiàn)代化的開放網(wǎng)絡(luò)，已成為工業(yè)PLC領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)。它具有靈活的結(jié)構(gòu)，安裝方便，支持PLC之間及PLC和上位機(jī)之間的自動(dòng)數(shù)據(jù)鏈接，也可使用信息服務(wù)進(jìn)行可編程的數(shù)據(jù)傳送，可得到大容量、柔性數(shù)據(jù)鏈接及大容量的數(shù)據(jù)傳送，對(duì)應(yīng)低成本的通信系統(tǒng)。其通訊介質(zhì)選屏蔽雙絞線。通訊速率可達(dá)2Mbps，保證數(shù)據(jù)高速確定地傳輸。主要特性

23、：通訊方法為N:N令牌環(huán)。在網(wǎng)絡(luò)兩端內(nèi)藏必要的終端電阻，只需作開關(guān)設(shè)定。最大傳送距離：1KM（線纜）20KM（光纜）。最大傳輸率：2Mbps。傳送媒體方式：屏蔽雙絞線或光纜。最大節(jié)點(diǎn)數(shù)：32或62PLC。通過網(wǎng)關(guān)或PLC可與其他控制網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場總線相連。中央控制室與廠級(jí)管理層之間采用100Mdps的以太通訊網(wǎng)，該網(wǎng)帶有E-mail功能，能向mail server發(fā)送用戶自定義信息，故障信息，狀態(tài)信息等，通過網(wǎng)關(guān)（以太網(wǎng)交換器）或PLC可與其他控制網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場總線相連。主要特性：支持TCP/IP,UDP/IP標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。傳輸率：10/100Mbps。傳輸協(xié)議：TCP/IP、UDP/IP、FTP。傳輸距

24、離：40KM。傳送媒體方式：單模光纖。通過網(wǎng)關(guān)或PLC可與其他控制網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場總線相連。為保證在供電發(fā)生意外時(shí)，系統(tǒng)能有足夠的反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行應(yīng)急處理，設(shè)計(jì)上中央控制室和各子站均設(shè)有在線式不間斷電源。過電壓保護(hù)裝置能抑制出現(xiàn)在電力網(wǎng)絡(luò)中的暫態(tài)浪涌電壓和吸收暫態(tài)浪涌電壓能量，在保障供電連續(xù)的條件下，保障計(jì)算機(jī)、PLC控制子站及其他主要設(shè)備免受過電壓的干擾和侵害，使用電設(shè)備安全正常運(yùn)行。 分現(xiàn)場生產(chǎn)過程PLC控制系統(tǒng)（1）預(yù)處理PLC控制及檢測部廠內(nèi)1#預(yù)處理PLC子站位于污泥脫水間控制室內(nèi)。對(duì)工藝專業(yè)要求檢測的各種工藝參數(shù)，水泵、閘門、粗格柵、細(xì)格柵、排砂裝置等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測和控制。

25、通過網(wǎng)絡(luò)把信號(hào)送中央控制室計(jì)算機(jī)操作站完成指示、記錄、報(bào)表和報(bào)警打印等監(jiān)控管理功能。其主要設(shè)備有：粗格柵、閘板，細(xì)格柵、螺旋輸送機(jī)該子站模擬量輸入、輸出，數(shù)字量輸入、輸出點(diǎn)數(shù)AI:11 DI:30 DO:22粗格柵開、?？刂聘鶕?jù)超聲波液位差計(jì)測得的粗格柵前后水位差值自動(dòng)控制回轉(zhuǎn)式粗格柵的運(yùn)行，即水位差達(dá)到設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)格柵。當(dāng)回轉(zhuǎn)式粗格柵停止運(yùn)行的時(shí)間超出設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)轉(zhuǎn)為時(shí)間控制，此時(shí)限為可調(diào)式設(shè)計(jì)，并設(shè)置上限報(bào)警。PLC系統(tǒng)將根據(jù)軟件程序自動(dòng)控制螺旋輸送機(jī)、回轉(zhuǎn)式粗格柵機(jī)的順序啟停、運(yùn)行、停車以及安全連鎖保護(hù)，格柵機(jī)停機(jī)后延時(shí)停螺旋輸送機(jī)。細(xì)格柵開、?？刂萍?xì)格柵24小時(shí)運(yùn)行，并設(shè)置上限

26、報(bào)警。PLC系統(tǒng)將根據(jù)軟件程序自動(dòng)控制螺旋輸送機(jī)、回轉(zhuǎn)式細(xì)格柵機(jī)的順序啟停、運(yùn)行、停車以及安全連鎖保護(hù)，格柵機(jī)停機(jī)后延時(shí)停螺旋輸送機(jī)。污水閘門控制：兩臺(tái)閘門根據(jù)液位手動(dòng)或電動(dòng)，其運(yùn)行信號(hào)送入中控室監(jiān)控，不參加控制。（2） BAF生物濾池PLC控制及檢測部分廠內(nèi)2#BAF生物濾池PLC子站位于變電所低壓配電室控制室內(nèi)。對(duì)工藝專業(yè)要求檢測的各種工藝參數(shù)，水泵、風(fēng)機(jī)反沖洗泵等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測和控制。并可在中控室計(jì)算機(jī)操作站完成指示、記錄、報(bào)表和報(bào)警打印等監(jiān)控管理功能。其主要設(shè)備有：排砂閥，排泥閥，啟閉機(jī)，砂水分離器，電動(dòng)進(jìn)水閥，電動(dòng)排水閥，電動(dòng)進(jìn)氣閥，電動(dòng)氣沖閥電動(dòng)反沖洗閥，回用潛水

27、泵，離心鼓風(fēng)機(jī)。該子站模擬量輸入、輸出，數(shù)字量輸入、輸出點(diǎn)數(shù)AI:14 AO:3 DI:124 DO:134沉砂池和沉淀池沉砂池和沉淀池定時(shí)開/停排砂、排泥閥，砂水分離器設(shè)備控制由設(shè)備廠商自帶可設(shè)定控制系統(tǒng)，砂水分離器應(yīng)與排砂閥聯(lián)鎖。BAF生物濾池工藝過程簡述：污水經(jīng)強(qiáng)化預(yù)處理后進(jìn)入第一級(jí)生物過濾（C/N）池，污水通過濾池進(jìn)水管進(jìn)入濾池底部，填料上的微生物利用進(jìn)水中的溶解氧降解BOD，同時(shí)，SS也通過一系列復(fù)雜的物化過程被填料及其上面的生物膜吸附截留在濾床內(nèi)。流出填料層的廢水進(jìn)入第二級(jí)生物過濾池的污水流程同第一級(jí)，但在第二級(jí)生物過濾池中可根據(jù)運(yùn)行情況不曝氣并減少回流比以節(jié)能。經(jīng)二級(jí)生物過濾處理

28、后的污水即直接進(jìn)入接觸池消毒。第一級(jí)生物濾池按時(shí)間及水位差控制濾池的反沖洗。在該級(jí)濾池有超聲波液位計(jì)，DO測定儀等國外儀表。第二級(jí)生物濾池按吸附與過濾方式運(yùn)行。按時(shí)間及水位差控制濾池的反沖洗。在該級(jí)濾池裝有超聲波液位計(jì)，SS測定儀，DO測定儀等國外儀表。檢測信號(hào)均送生物濾池處理PLC子站進(jìn)行監(jiān)控。根據(jù)生物濾池水位差的反鎖信號(hào)控制反沖洗機(jī)組開停，根據(jù)DO測量儀所測反鎖信號(hào)控制調(diào)節(jié)曝氣風(fēng)機(jī)的風(fēng)量。BAF生物濾池按所設(shè)計(jì)時(shí)間進(jìn)行周期性反沖洗，其中，第一級(jí)按每個(gè)周期16小時(shí)，第二級(jí)按每個(gè)周期36小時(shí)進(jìn)行反沖洗?；蛘咴谝粋€(gè)周期內(nèi)，如果水頭損失達(dá)到所設(shè)反沖設(shè)定值時(shí)，優(yōu)先進(jìn)入反沖洗程序反沖洗周期設(shè)定值根據(jù)水

29、質(zhì)情況在反沖洗程序中為可調(diào)值。BAF生物濾池根據(jù)其優(yōu)先順序逐臺(tái)啟動(dòng)濾池的反沖洗。一、二級(jí)曝氣生物濾池控制過程： 反沖洗階段根據(jù)時(shí)間設(shè)定為周期性反沖洗。根據(jù)超聲波液位計(jì)所測水位值確定反沖洗過程。當(dāng)水位下降到所設(shè)定值時(shí)，停止進(jìn)水閥，開啟反洗水出水閥。待濾池液位再次下降到設(shè)定反洗液位值時(shí)，先開啟反洗鼓風(fēng)機(jī)，后開啟反洗風(fēng)閥進(jìn)行氣沖洗。氣洗數(shù)分鐘后，關(guān)閉反洗氣閥，關(guān)閉反洗鼓風(fēng)機(jī)，氣沖洗結(jié)束。氣沖洗結(jié)束，進(jìn)入水沖洗階段。先開啟反沖洗水泵，后開啟反洗管路閥們，進(jìn)行水洗數(shù)分鐘后，水沖洗結(jié)束。當(dāng)水沖洗結(jié)束后，繼續(xù)開啟反沖洗鼓風(fēng)機(jī)，再開啟反沖洗風(fēng)閥，進(jìn)入氣、水混合沖洗階段。氣、水混合反洗數(shù)分鐘后，關(guān)閉反洗風(fēng)閥，關(guān)

30、閉反洗鼓風(fēng)機(jī)；關(guān)閉反洗水水閥，關(guān)閉反洗水泵。至此，反沖洗過程全部結(jié)束。當(dāng)反沖洗階段結(jié)束后，先開啟進(jìn)水閥，后開啟曝氣鼓風(fēng)機(jī)，再開啟曝氣風(fēng)閥，最后關(guān)閉反沖洗水出水閥。進(jìn)入正常曝氣階段。強(qiáng)制反洗若反洗效果不佳，說明濾路可能出現(xiàn)堵塞，此時(shí)，關(guān)閉進(jìn)水閥，開啟反沖洗出水閥，開啟強(qiáng)制反沖洗泵和強(qiáng)制反沖洗閥們，進(jìn)行強(qiáng)制反沖洗，其過程按反沖過程運(yùn)行（如圖8所示）。（3） 污泥脫水PLC控制及檢測部分廠內(nèi)3#污泥PLC子站位于污泥脫水間控制室內(nèi)。對(duì)于工藝專業(yè)要求檢測的各種工藝參數(shù)，水泵、加藥設(shè)備、離心脫水機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測和控制。通過網(wǎng)絡(luò)把信號(hào)送中央控制室計(jì)算機(jī)操作站完成指示、記錄、報(bào)表和報(bào)警打

31、印等監(jiān)控管理功能。其主要設(shè)備有：離心脫水機(jī)，污泥進(jìn)料泵，沖洗水泵，皮帶輸送機(jī)，無軸螺旋輸送機(jī)，隔膜計(jì)量泵，攪拌機(jī)。該子站模擬量輸入、輸出，數(shù)字量輸入、輸出點(diǎn)數(shù)AI:4 AO:3 DI:30 DO:24污泥脫水系統(tǒng)污泥脫水系統(tǒng)為成套設(shè)備（包括污泥進(jìn)料泵、加藥泵、離心脫水機(jī)），自帶現(xiàn)場控制柜。該系統(tǒng)運(yùn)行、故障信號(hào)送入PLC顯示，根據(jù)儲(chǔ)泥池液位，PLC給出設(shè)備的開、停命令，運(yùn)行中設(shè)備根據(jù)自帶的控制程序動(dòng)作，給料機(jī)組機(jī)開/停與離心脫水機(jī)。脫水后污泥螺旋輸送機(jī)和皮帶輸送機(jī)與離心脫水機(jī)聯(lián)鎖，先開啟螺旋輸送機(jī)和皮帶輸送機(jī)，再開啟離心脫水機(jī)，最后開啟污泥泵，停運(yùn)時(shí)，先停污泥泵，再停離心脫水機(jī)，最后停螺旋輸送機(jī)

32、和皮帶輸送機(jī)。 廠級(jí)管理PLC系統(tǒng)為了及時(shí)地對(duì)來自污水處理現(xiàn)場的生產(chǎn)信息進(jìn)行收集、儲(chǔ)存、分析和加工處理，以便工廠領(lǐng)導(dǎo)層對(duì)生產(chǎn)管理的準(zhǔn)確決策，設(shè)計(jì)中考慮了廠級(jí)管理終端。該系統(tǒng)主要功能：生產(chǎn)過程的全面查詢，包括各種進(jìn)、出廠水流量，各中能耗等。生產(chǎn)過程分析報(bào)告、報(bào)表和圖形。設(shè)備資料數(shù)據(jù)庫和設(shè)備運(yùn)行管理數(shù)據(jù)庫。化驗(yàn)所需要的參數(shù)。建立與外部Interner的雙向連接，便于發(fā)布信息和從外部獲取信息。2.3 PLC設(shè)備及儀表選型為了保證監(jiān)控管理控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行，PLC監(jiān)控系統(tǒng)選用SIEMENS的S7400系列產(chǎn)品?，F(xiàn)場PLC控制子站是直接監(jiān)視和控制若干工藝生產(chǎn)過程所單元，其主要設(shè)備是：SIEMENS的S7

33、400 系列PLC可編程控制器。 直流電源。 PLC性能特點(diǎn)： CPU指示 高速RISC的CPU 最大IO點(diǎn)數(shù)為5120點(diǎn) 數(shù)據(jù)內(nèi)存容量：64K字 電源電壓范圍：85132VAC或170264VAC 基本指令處理速度：0.04ms/k 特殊指令處理速度：0.12ms/kI/O模塊指令數(shù)字量輸入模塊（DI）： 輸入點(diǎn)數(shù)：16點(diǎn) 輸入電壓：24VDC 快速刷新時(shí)間：0.004ms 連接方式：采用可拆卸式端子排以提高可靠性，易于連接和維修各模塊 各模塊具有光電隔離功能，每個(gè)輸出點(diǎn)都具有狀態(tài)指示數(shù)字量輸出模塊（DO） 輸入點(diǎn)數(shù)：16點(diǎn)繼電器 最大開閉幕、能力：AC250V/DC24V，2A 快速刷新時(shí)

34、間：0.004ms 連接方式：采用可拆卸式端子排以提高可靠性，易于連接和維修 各模塊具有光電隔離功能，每個(gè)輸出點(diǎn)都具有狀態(tài)指示 模擬量輸入模塊（AI）： 輸入點(diǎn)：8路 輸入范圍：05V,15V,010V,-10+10V,420mA 分辨率：12位 隔離方式：光電隔離 轉(zhuǎn)換速度：1ms/點(diǎn) 精度（25）：電壓±0.2% 電流±0.4% 其他功能：斷線檢測,峰值保持、平均值功能、定標(biāo)功能等 連接方式：采用可拆卸式端子排以提高可靠性，易于連接和維修 各模塊具有光電隔離功能，每個(gè)輸出點(diǎn)都具有狀態(tài)指示 模擬量輸出模塊（AO）： 輸出點(diǎn)數(shù)：8路 輸出范圍：05V,15V,010V,-1

35、0+10V,420mA 分辨率：12位 隔離方式：光電隔離 轉(zhuǎn)換速度：1ms/點(diǎn) 精度（25）：電壓±0.3%FS 電流±0.5%FS 其他功能：輸出限幅，上/下限報(bào)警，脈沖輸出 連接方式：采用可拆卸式端子排以提高可靠性，易于連接和維修操作員面板（PT觸摸屏） 顯示器：TFT彩色 有效顯示區(qū)域：10.4觸摸開關(guān)分辨率：32*24個(gè)顯示分辨率：640*480點(diǎn)通訊接口：RS-422A/RS-485口 RS-232C口電源電壓范圍：DC20.4VDC26.4V運(yùn)行時(shí)間：25000小時(shí)能取代手持式編程器對(duì)PLC進(jìn)行編程器對(duì)PLC進(jìn)行編程隔離裝置根據(jù)開關(guān)量信號(hào)輸入輸出點(diǎn)配置繼電器以

36、隔離PLC與被測控的設(shè)備。在儀表選型上，介于監(jiān)測儀表的重要性，在儀表選型上應(yīng)遵循： 準(zhǔn)確全面反映進(jìn)廠水的水質(zhì)水量情況。 準(zhǔn)確全面反映出水廠的水質(zhì)情況。 各處理單元的出口的主要水質(zhì)情況。 參與控制的水質(zhì)和物理參數(shù)。盡量選用國內(nèi)可靠成熟的儀表產(chǎn)品，以節(jié)約投資，也方便維修。對(duì)關(guān)鍵的現(xiàn)場儀表，則考慮引進(jìn)國外設(shè)備。 超聲波液位計(jì)超聲波液位計(jì)是非接觸式測量儀表該儀表通過對(duì)超聲波發(fā)射和反射的行程所需的時(shí)間和測量距離成正比的原理測量液位。儀表由傳感器（超聲波探頭）、變送器及專用電纜組成，德國E+H公司。 型號(hào)：傳感器 FDU80-RG2A 變送器 FMU682-R1A1A1 (1）被測介質(zhì)：污水和稀污泥 (2

37、）測量范圍：FDU80 量程 050m (3）輸入范圍：420mA DC， 負(fù)載電阻<600 (4）電源：220VAC 50HZ (5）測量值誤差：0.2%滿量程 分辨率：1mm (6）安裝位置：室外 (7）防護(hù)等級(jí)：傳感器：IP68 變送器：IP65 (8）現(xiàn)場顯示：4 1/2數(shù)顯 (9）專用電纜：10M (10）安裝支架：墻支架919792-0001電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)是測量和指示導(dǎo)電液體的流量，由傳感器、變送器及專用電纜組成，傳感器形式為發(fā)蘭連接，帶接地環(huán)，轉(zhuǎn)換器具備微處理器信號(hào)功能，用手持磁棒方法，不打開外殼就可對(duì)機(jī)內(nèi)實(shí)行編程。上海光華愛爾美特。型號(hào)：傳感器IFS4000 轉(zhuǎn)換器

38、 SC100AS/MP-2211PH計(jì) 此裝置為一組電極，這組電極產(chǎn)生的電勢與被測液體的氫離子濃度成比例，該裝置包括傳感器、變送器及專用電纜，包括傳感器的安裝支架及傳感器的手動(dòng)清洗頭，德國E+H公司。型號(hào)： 傳感器 CPS11-2AA2TSA 變送器 CPM253-PR0010SS計(jì) 該裝置包括傳感器、變送器及專用電纜，包括傳感器的安裝支架及傳感器的手動(dòng)清洗頭，德國E+H公司。DO計(jì) 測量原理是覆膜式，電流測量傳感器。該裝置包括傳感器、變送器及專用電纜，包括傳感器的安裝支架及傳感器的手動(dòng)清洗頭，德國E+H公司。型號(hào)：傳感器C0S4-2 變送器 C0M253-0010污泥液位測量系統(tǒng) 該裝置是通

39、過濃度變送器，應(yīng)用成熟的雙-光束，脈動(dòng)-光方法實(shí)現(xiàn)。包括濃度計(jì)、濃度傳感器、步進(jìn)電機(jī)控制器、跟蹤單元，德國E+H公司。型號(hào)：CUC101-A02.4 儀表的動(dòng)力要求 和相應(yīng)的配電室提供，中央控制室、各子供電要求，交流電壓：220VAC±10% 50Hz±5%，直流電壓：24V-5%+10%。中控機(jī)房電源采用雙回路電源供電，并裝設(shè)防雷器和UPS，計(jì)算機(jī)不得與空調(diào)等大容量電器共回路。PLC子站電源取自低壓配電屏儀表控制配電回路，回路裝設(shè)電源防雷器及UPS.2.5主要PLC設(shè)備表及其說明由于污水廠較小，各構(gòu)筑物之間一般用渠道相連，既節(jié)省了占地，又減少了水頭損失。有專家統(tǒng)計(jì)，采用渠

40、道輸配水的污水處理廠的水頭損失要比管道輸配水的小2 -3m。對(duì)于采用SBR法的小型污水處理廠，一般將沉砂池與SBR池通過渠道相連、污泥濃縮池與脫水機(jī)房和泥餅堆放場合建。這樣，在常規(guī)的設(shè)計(jì)中，小型污 水廠內(nèi)至多有三個(gè)主要的處理單元：輔助生產(chǎn)區(qū)（含辦公、變配電及總控等）、水處理單元、泥處理單元。有時(shí)泥處理和水處理單元也可合建。由于方便輸配水，各構(gòu)筑物采用了合建方式，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意距離較近的構(gòu)筑物的基礎(chǔ)處理，埋深上盡量接近。通過連接構(gòu)筑物的渠道應(yīng)做沉降縫。多座反應(yīng)池的排泥管也可采用渠道而非管道和止回閥連接的方式，這樣不僅減少了設(shè)備的維護(hù)管理，而且沒有閥門堵塞的問題。連接方式如圖1。在小型污水處理廠內(nèi)

41、多采用類似策略，可以大大節(jié)省工程費(fèi)用，方便維護(hù)管理。小型污水處理廠受服務(wù)區(qū)域的現(xiàn)狀及污水收集輸送系統(tǒng)的限制，其廠址往往是小區(qū)內(nèi)或廠礦企業(yè)內(nèi)不規(guī)則、不好利用的地塊，有的高低起伏較大、有的存在地面障礙和架空線路、有的靠近居住區(qū)，這些不利因素在總平面布置時(shí)必須充分考慮。 一般來講，對(duì)于污水廠的現(xiàn)狀情況應(yīng)充分考慮，因地置宜，若廠址高差變化太大，廠區(qū)內(nèi)的設(shè)計(jì)地坪也應(yīng)隨之調(diào)整，采取不同標(biāo)高。整個(gè)全廠看來，呈臺(tái)階式布 置。有條件的盡量放坡處理，不做擋墻，以節(jié)省土建投資。在護(hù)坡上做綠化小品，起到美化全廠、改善環(huán)境的目的。若空中有高壓線，則在地面上可考慮大量的進(jìn)行 綠化，在滿足電氣相關(guān)規(guī)范的同時(shí)，盡可能的增加廠

42、區(qū)的綠化面積。再比如，如果廠址靠近居民區(qū)，則要在總圖上更要加以注意，首先污水及污泥處理構(gòu)筑物應(yīng)盡量布置在遠(yuǎn)離居民區(qū)的地方，而且在有條件的情況下，處理構(gòu)筑物可以采取增設(shè)上部建筑或加蓋的方式以減少對(duì)周圍環(huán)境的影響。必要時(shí)，增加相應(yīng)的環(huán)保措施。如前所述，在小型污水處理廠的設(shè)計(jì)，有時(shí)因毗臨居民區(qū)或處于小區(qū)內(nèi)的重要地區(qū)，往往有較高的環(huán)保要求，這就要求進(jìn)行必要的環(huán)保方面的考慮。大致可分為以下幾個(gè)方面。（如表2 ）設(shè)備分布污水處理的一次設(shè)備主要包括:進(jìn)水泵、排污泵、柵格機(jī)、配電設(shè)備、傳送機(jī)、各種傳感器和各種檢測儀表等。(1) 水區(qū)分布的一次設(shè)備及其功能 進(jìn)水泵:主要作用是將城市生活生產(chǎn)所排放的污水

43、經(jīng)過柵格過濾后提升，使其進(jìn)入沉砂池。 柵格機(jī):主要用于各個(gè)進(jìn)水泵的入口處，防止較大的污物進(jìn)入泵內(nèi)，進(jìn)而保護(hù)進(jìn)水泵，保證其能正常工作。 配電設(shè)備:主要是指10kV高壓配電設(shè)備和0.4kV配電設(shè)備，用來給進(jìn)水泵供電。它的穩(wěn)定性對(duì)于整個(gè)污水處理廠的安全運(yùn)行至關(guān)重要。 各種傳感器:主要是測量集水池水位和柵格間水位的液位傳感器，用來測量各個(gè)進(jìn)水泵出口壓力的壓力傳感器，以及測量進(jìn)水泵出口流量的流量傳感器等傳感設(shè)備。（2) 泥區(qū)分布的一次設(shè)備及其功能 排污泵:主要是將沉砂池中的污泥送入初沉池中，進(jìn)而對(duì)污泥進(jìn)行處理。 配電設(shè)備:用來給排污泵供電。 傳

44、送機(jī):用來將處理好的泥餅從脫水泵房運(yùn)送出去。 各種傳感器:用來采集現(xiàn)場的模擬量。以上所說各種設(shè)備均為系統(tǒng)中PLC的監(jiān)控對(duì)象，系統(tǒng)一次設(shè)備與PLC的連接: 其中配電設(shè)備通過傳感器與PLC進(jìn)行通訊，使PLC能監(jiān)測到配電設(shè)備的各種開關(guān)量和模擬量，進(jìn)而達(dá)到監(jiān)控配電區(qū)的作用。2.6 PLC具體配置情況根據(jù)具體情況，本監(jiān)控系統(tǒng)的PLC分成水區(qū)PLC和泥區(qū)PLC兩個(gè)分站。根據(jù)水區(qū)和泥區(qū)的監(jiān)控對(duì)象的點(diǎn)數(shù)的多少，對(duì)PLC分別配置如下: 水區(qū)PLC配置水區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的PLC采用SIEMENS的S7-400系列。根據(jù)水區(qū)的具體要求，水區(qū)PLC總體配置如下: 中央處理模塊(CPU):選用CPU412

45、; 數(shù)字量輸入模塊(DI):選用SM421，共14塊(32點(diǎn)/塊)，處理448點(diǎn)輸入信號(hào); 數(shù)字量輸出模塊(DO):選用SM422，共5塊(32點(diǎn)/塊)，處理160點(diǎn)輸出信號(hào); 模擬量輸入模塊(AI):選用SM431;共6塊(16點(diǎn)/塊)，處理96點(diǎn)輸入信號(hào); 通信模塊(CP):選用CP443-5,共1塊為RS485接口; 接口模板(IM):選用IM460-0和IM460-0，用于PLC的擴(kuò)展。 泥區(qū)PLC配置泥區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的PLC采用SIEMENS的S7-400系列。根據(jù)泥區(qū)的具體要求，泥區(qū)PLC總體配置如下: 中央處理模塊(CPU)

46、:選用CPU412-2; 數(shù)字量輸入模塊(DI):選用SM421，共15塊(32點(diǎn)/塊)。處理480點(diǎn)輸入信號(hào); 數(shù)字量輸出模塊(DO):選用SM422，共4塊(32點(diǎn)/塊)。處理128點(diǎn)輸出信號(hào); 模擬量輸入模塊(AI):選用SM431，共2塊(16點(diǎn)/塊)。處理32點(diǎn)輸入信號(hào); 通信模塊(CP):選用CP443-5，共1塊為RS485接口。系統(tǒng)構(gòu)成及其布局根據(jù)工藝特點(diǎn)和控制要求，本系統(tǒng)采用分布式集散監(jiān)控系統(tǒng)，按流程設(shè)兩個(gè)PLC分站，分別監(jiān)控水區(qū)和泥區(qū)的設(shè)備運(yùn)行和控制，設(shè)一個(gè)總站集中分站信息并控制分站工作。具體控制分為:（1) 現(xiàn)長就地手動(dòng)控制，設(shè)現(xiàn)場

47、箱或按鈕站，由“現(xiàn)場/遙控”轉(zhuǎn)換控制狀態(tài)，“現(xiàn)場”設(shè)點(diǎn)動(dòng)按鈕，用于調(diào)整和檢修。（2) 各開關(guān)柜(包括:10kV進(jìn)線柜、0.4kV進(jìn)線柜等)，由“自動(dòng)/停止/手動(dòng)”轉(zhuǎn)換控制狀態(tài)，“手動(dòng)”設(shè)啟/停按鈕，用于手動(dòng)操作。（3) 分站控制，用可編程控制器和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等自控設(shè)備，自動(dòng)監(jiān)控所屬范圍運(yùn)行。（4) 總站主機(jī)控制，多為計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)，集中分站信息，進(jìn)行各種處理，并通過分站統(tǒng)一控制全廠運(yùn)行，滿足工藝測控要求，使全廠運(yùn)行處于最佳狀態(tài)，是監(jiān)控管理的中心。監(jiān)控系統(tǒng)由操作員工作站、服務(wù)器工作站、投影儀、打印機(jī)、2個(gè)PLC工作站和現(xiàn)場一次設(shè)備。通信網(wǎng)絡(luò)采用西門子的過程現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)(Profibus

48、)，它為分布式I/O站或驅(qū)動(dòng)器等現(xiàn)場器件提供了高速通信所需的用戶接口，以及提供了在主站間大量數(shù)據(jù)內(nèi)部交換的接口通信協(xié)議采用SINEC L2，該協(xié)議遵從DIN19245標(biāo)準(zhǔn)。SINEC L2又分為如下子協(xié)議:L2-TF、L2-FMS、L2-DP及L2-AP。其中L2-DP遵從Profibus標(biāo)準(zhǔn)開放式結(jié)構(gòu)，適用于對(duì)時(shí)間要求嚴(yán)格的現(xiàn)場，能夠以最快的速度快速處理和傳送網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。所以本系統(tǒng)可以快速的采集和處理由PLC所采集的數(shù)據(jù)，符合控制系統(tǒng)要求的快速性。SIMATIC S7-400簡介SIMATIC S7-400系列PLC是西門子公司生產(chǎn)的大中型可編程序控制器，其功能強(qiáng)大，穩(wěn)定性高，完全適合城市污水

49、處理對(duì)可編程序控制器功能的要求。SIMATIC S7-400是應(yīng)用于中、高檔性能范圍的可編程序控制器。模塊化及無風(fēng)扇的設(shè)計(jì)，堅(jiān)固耐用，容易擴(kuò)展和廣泛的通訊能力，容易實(shí)現(xiàn)的分布式結(jié)構(gòu)以及用戶友好的操作使SIMATIC S7-400成為中、高檔性能控制領(lǐng)域中首選的理想解決方案。用戶還可以根據(jù)需要不斷的進(jìn)行升級(jí)可編程序控制器。SIMATIC S7-400自動(dòng)化系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)。它所具有的模板的擴(kuò)展和配置功能使其能夠按照每個(gè)不同的需求靈活組合。一個(gè)系統(tǒng)包括:電源模板、中央處理單元(CPU)、各種信號(hào)模板(SM)、通訊模板(CP)、功能模板(FM)、接口模板(IM)等。2.7 監(jiān)控系統(tǒng)的軟件部分 計(jì)算

50、機(jī)操作系統(tǒng)采用Microsoft Windows 2000 Professional中文版操作系統(tǒng)。歷史數(shù)據(jù)庫采用Microsoft SQL Server 2000中文版軟件。上位機(jī)監(jiān)控軟件采用當(dāng)前流行的美國GE公司的iFIX3.5組態(tài)軟件來實(shí)現(xiàn)。（1) 操作系統(tǒng)軟件 Windows 2000 Professional 中文版操作系統(tǒng)提供了一個(gè)快速、高效的多用戶、多任務(wù)操作系統(tǒng)環(huán)境，是目前使用廣泛的工控操作系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器采用Windows 2000 server中文版配合Microsoft SQL2000使用，用來保存歷史數(shù)據(jù)。各工作站均采用Windows 2000 Professiona

51、l中文版操作系統(tǒng)。（2) iFIX3.5監(jiān)控軟件 實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的開關(guān)量、狀態(tài)量、電量、模擬量的采集和處理，并顯示在主工作站的界面上;對(duì)一些污水處理廠重要的物理量如各個(gè)進(jìn)水泵的電流、頻率、出口壓力等都實(shí)時(shí)顯示在主工作站的主界面上，便于調(diào)度員及時(shí)掌握系統(tǒng)的運(yùn)行情況; （3) 數(shù)據(jù)庫軟件 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上安裝Microsoft SQL 2000中文版，用來儲(chǔ)存整個(gè)電站重要的歷史數(shù)據(jù)，通過iFIX3.5與Microsoft SQL 2000的通訊來讀取歷史數(shù)據(jù)。單獨(dú)設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器可以避免因?yàn)橄到y(tǒng)局部故障導(dǎo)致歷史數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象的發(fā)生。（4) STEP7 可以利用IEC-1131標(biāo)準(zhǔn)中八種編程語言中

52、的六種(STL、LAD、FBD、CFC、SFC和SCL)進(jìn)行編程。本系統(tǒng)利用STEP7對(duì)西門子可編程序控制器進(jìn)行配置、編程。（5) SIX 利用SIMATIC S7-400 在iFIX3.5中驅(qū)動(dòng)程序，可以在iFIX3.5數(shù)據(jù)庫中配置PLC的DI、DO、AI和DB等模塊和中間繼電器的地址分配。3 PLC設(shè)計(jì)3.1 PLC簡介利用可編程序控制器（PLC）組成遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)時(shí)，首先遇到的是PLC的選型問題。在選用PLC時(shí)，除把可靠性、環(huán)境適應(yīng)性放在首位外，還要根據(jù)具體應(yīng)用場合盡量選用合適的可編程序控制器。關(guān)于可編程控制器選型的一般原則可從以下幾方面考慮：1、明確控制對(duì)象要求。本系統(tǒng)要求改善信息管

53、理，把PLC與上位微機(jī)的通訊能力遠(yuǎn)程I/O與微機(jī)通訊方式和手段作為選擇的依據(jù)。PLC響應(yīng)時(shí)間的影響因素有：輸入信息時(shí)，CPU讀解用戶邏輯網(wǎng)絡(luò)時(shí)間和輸出時(shí)間。PLC的實(shí)時(shí)響應(yīng)性還受到系統(tǒng)中最慢儀器的限制，與上位機(jī)的通訊也將增加服務(wù)時(shí)間。2、功能選擇要根據(jù)不同的控制對(duì)象確定。具體有：替代繼電器、數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳遞、矩陣功能、高級(jí)功能、診斷功能以及串行接口。3、輸入輸出模塊選擇。輸入/輸出模塊是PLC與被控對(duì)象之間的接口，模塊選擇得當(dāng)否直接影響控制系統(tǒng)的可靠性。4、存儲(chǔ)器類型及其容量選擇。小型PLC作為單機(jī)小規(guī)?？刂剖褂脮r(shí)，由于工藝簡單、程序固定，多數(shù)使用EPROM或EPROM加RAM。對(duì)于中、大規(guī)

54、模的PLC，往往用于工藝比較復(fù)雜，且多變的場合，程序改變較多，因此一般都使用CMOSRAM存儲(chǔ)器，且有后備電池，以便關(guān)機(jī)時(shí)保存存儲(chǔ)信息。根據(jù)控制規(guī)模和應(yīng)用目的，我們按下列公式進(jìn)行估算：（1）代替繼電器MKm（10×DI）（5×DO）（2）模擬量控制MKm（10×DI）（5×DO）（100×AI）（3）多路采樣控制MKm（10×DI）（5×DO）（100×AI）（1+采樣點(diǎn)×025）式中DI為數(shù)字（開關(guān)）量輸入信號(hào)；DO為數(shù)字（開關(guān)）量輸出集中；AI為模擬量輸入信號(hào)；Km為每個(gè)節(jié)點(diǎn)所占存儲(chǔ)器字節(jié)數(shù)；M為存儲(chǔ)

55、器容量。我們還可在編完程序以后精確地計(jì)算出存儲(chǔ)器實(shí)際使用容量。5、控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和方式的選擇。用PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)有集中控制、遠(yuǎn)程I/O控制和分布式控制等三種方式。6、支持技術(shù)條件。在選用PLC時(shí)，有無支持技術(shù)條件也是重要的選擇依據(jù)。支持技術(shù)條件主要有：編程手段、程序文本處理、程序貯存方式和通訊軟件包。通訊軟件包往往是和通訊硬件一起使用的，如調(diào)制解調(diào)器等。3.2 PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)在廠區(qū)電氣自控的總體設(shè)計(jì)上，應(yīng)在允許的條件下，提高污水處理廠的自動(dòng)化程度。盡量做到無人值守。這一點(diǎn)對(duì)減少小型污水處理廠的單方經(jīng)營成本有很重要的意 義。因?yàn)?，盡管污水廠較小，如果沒有自動(dòng)化程度較高的自控系統(tǒng)，往往需要

56、按崗定員，這樣3000-20000噸/日的污水處理廠也需要10-30人。實(shí)際 上，對(duì)于規(guī)模稍大的污水廠，定員也不過如此，所以相對(duì)人力成本很高。在條件允許的情況下，盡量提高污水廠的自動(dòng)化程度。有條件時(shí)，還可在反應(yīng)池等重要地方 安裝攝像頭，以監(jiān)視污水廠的運(yùn)行狀況。在電纜布置上，也有著與大型污水處理廠不同的特點(diǎn)。各處理構(gòu)筑物的電氣與信號(hào)電纜的鋪設(shè)應(yīng)盡量結(jié)合構(gòu)筑 物上的管溝和渠道，從整體效果來看，整個(gè)處理構(gòu)筑物表面看不到任何電纜和管線的敷設(shè)，只有走道板及蓋鍍鋅鋼格板的管溝，既美觀又便于維護(hù)管理。在某些情況 下，全廠的電纜溝可以借助某個(gè)構(gòu)筑物實(shí)現(xiàn)。一般來講，配電與信號(hào)傳輸從輔助處理單元（包括辦公及變配電

57、）要到水處理和泥處理單元，無論是先經(jīng)過哪個(gè)處理單 元，都可以在處理構(gòu)筑物的側(cè)壁上向池內(nèi)挑出管溝，做為管道與電纜的通道，服務(wù)于本處理單元的同時(shí)，又可使電力和信號(hào)到達(dá)另一個(gè)處理單元。這樣既方便了總圖 的布置，又節(jié)省的工程造價(jià)。PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)流程圖（如圖9所示）：圖9 PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟此種設(shè)計(jì)方法與常用的繼電器控制邏輯設(shè)計(jì)比較，組件的選擇代替了原來的部件選擇，程序設(shè)計(jì)代替了原來的硬件設(shè)計(jì)。我們采用一臺(tái)PLC控制多臺(tái)監(jiān)測儀器的集中控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)用于監(jiān)測對(duì)象（儀器）所處的地理位置比較接近，且相互之間有一定聯(lián)系的場合（如圖11所示）。 圖10 集中控制系統(tǒng)該系統(tǒng)采用的PLC（SZ-4）模塊是：8點(diǎn)DC12/24輸入模塊Z-8ND18點(diǎn)集電極開路輸出模塊Z-8TD1