第一篇：污水處理廠自動化控制系統(tǒng)要點

污水處理廠自動化控制系統(tǒng)

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摘＆#8195;要主要介紹了佛山三山污水處理廠污水處理自控系統(tǒng)其構(gòu)成、功能、控制模式、故障與報警、運行與維護(hù)等，并結(jié)合實踐經(jīng)驗，總結(jié)了自動化在線儀表的日常維護(hù)保養(yǎng)問題。

關(guān)鍵詞污水處理廠；在線儀表；自控系統(tǒng)；PLC控制

中圖分類號X703文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號1673-9671-(2011)012-0109-01

三山污水處理廠位于佛山南海市三山港鎮(zhèn)，營順油庫對面。該工程規(guī)劃總規(guī)模5萬m3/d，分兩期建設(shè)，一期工程設(shè)計污水處理能力2..5萬m3/d，采用了A2O（厭氧 缺氧 好氧）工藝。一期工程于2009年7月進(jìn)入調(diào)試期。該工程自動化程度較高，多數(shù)設(shè)備運行及數(shù)據(jù)監(jiān)測可由計算機(jī)自動控制。自動控制系統(tǒng)調(diào)試完成并投入運行后，運營、管理效果良好。下面就該系統(tǒng)構(gòu)成、功能、控制模式、故障與報警、運行與維護(hù)等作一粗淺介紹。

1系統(tǒng)構(gòu)成

1）控制裝置構(gòu)成。根據(jù)A2O污水處理的工藝流程、自控設(shè)計藍(lán)圖、設(shè)備I/O點數(shù)布置，PLC系統(tǒng)分六個控制站及兩個遠(yuǎn)程I/O站。六個控制站為配電房控制室PLC1#站，風(fēng)機(jī)房控制室PLC2#站，A2O生化池2-1#遠(yuǎn)程I/O站，二沉池2-2#遠(yuǎn)程I/O站，與設(shè)備配套的脫水機(jī)房加藥系統(tǒng)PLC工作站、兩個脫水機(jī)PLC工作站及紫外線消毒PLC工作站。自控系統(tǒng)主要由各檢測儀表、各PLC控制站和中控室上位監(jiān)控計算機(jī)操作站組成，現(xiàn)場控制站和上位機(jī)通過光纖以太網(wǎng)相連，與設(shè)備配套的PLC控制站采用MODUBUS通訊方式與PLC2#通訊，并由PLC2#控制站將加藥系統(tǒng)，脫水機(jī)系統(tǒng)，紫外線消毒系統(tǒng)等三個PLC站的控制設(shè)備的運行狀態(tài)及數(shù)據(jù)傳送到上位計算機(jī)。

自動檢測裝置包括變頻器、進(jìn)出水流量計、風(fēng)管風(fēng)量計、pH儀、溶解氧儀（DO）、化學(xué)需氧量儀（COD）、污泥濃度儀（SS）及超聲波液位計和液位差計等八類自動檢測儀表，除各流量計的累計流量輸出信號為脈沖，其余儀表測量數(shù)據(jù)的輸出信號均為模擬量4～20mA。

2）設(shè)備構(gòu)成。受控設(shè)備包括進(jìn)水提升泵，粗、細(xì)格柵、吸砂行車，砂水分離器、攪拌器、推流器、刮吸泥機(jī)、電動閘門，羅茨風(fēng)機(jī)、脫水機(jī)等40多臺設(shè)備，除進(jìn)水提升泵，曝氣羅茨風(fēng)機(jī)輸出狀態(tài)為開關(guān)量及模擬量（控制頻率），其余設(shè)備的輸出狀態(tài)信號為開關(guān)量。脫水間自動加藥系統(tǒng)、脫水機(jī)系統(tǒng)、紫外線消毒系統(tǒng)、恒壓供水系統(tǒng)在上位計算機(jī)只能監(jiān)視其狀態(tài)，控制操作需在現(xiàn)場PLC控制站中的觸摸屏上進(jìn)行，其余設(shè)備可在計算機(jī)進(jìn)行控制。

2系統(tǒng)功能

2.1系統(tǒng)工作原理

現(xiàn)場儀表對生產(chǎn)中各個參數(shù)自動、連續(xù)地進(jìn)行檢測，同時將信號傳送給現(xiàn)場PLC，現(xiàn)場PLC通過計算后得出的數(shù)值在上位機(jī)的監(jiān)控軟件相應(yīng)的畫面和報表中顯示出來；PLC和上位計算機(jī)監(jiān)控軟件中設(shè)定的工藝參數(shù)進(jìn)行比較，自動地調(diào)節(jié)某臺設(shè)備的工況（運行頻率，啟動或停止），也可手動對某臺設(shè)備進(jìn)行控制，從而滿足生產(chǎn)的需要。

2.2自動控制過程

1）PLC1#站。PLC1#站主要控制進(jìn)水提升泵房及粗細(xì)格柵系統(tǒng)設(shè)備。主要監(jiān)測數(shù)據(jù)為提升泵運行電流、頻率，進(jìn)水泵房超聲波液位，粗格柵超聲波液位差及儲泥池超聲波液位。監(jiān)控設(shè)備為：粗格柵、進(jìn)水提升泵、細(xì)格柵，吸砂行車，砂水分離器，儲泥池推流攪拌機(jī)。本站實現(xiàn)以下主要功能：根據(jù)進(jìn)水泵房液位控制提升泵的啟停，粗格柵前后液位差或時間周期控制格柵機(jī)的啟停，粗格柵螺旋輸送機(jī)與格柵機(jī)聯(lián)動；根據(jù)液位控制提升泵的啟停臺數(shù)，按照運行時間，先開先停某臺水泵；根據(jù)液位差或時間周期控制細(xì)格柵機(jī)的啟停，細(xì)格柵螺旋輸送機(jī)與細(xì)格柵機(jī)聯(lián)動；實現(xiàn)砂水分離器和吸砂行車系統(tǒng)的聯(lián)動運行。

2）PLC2#站。PLC2#站控制系統(tǒng)由PLC2柜，2-1#遠(yuǎn)程I/O柜，2-2#遠(yuǎn)程I/O柜組成。PLC2柜監(jiān)控對象主要為曝氣羅茨風(fēng)機(jī)，主要檢測信號為曝氣羅茨風(fēng)機(jī)運行電流，頻率，風(fēng)管壓力，風(fēng)管瞬時流量及累計流量，進(jìn)水瞬時流量及累計流量。2-1#遠(yuǎn)程I/O柜監(jiān)控對象為生化池12臺攪拌機(jī)，6臺內(nèi)回流污泥泵，除臭系統(tǒng)；檢測信號主要有生化池DO（溶解氧）、SS（濁度）。2-2#監(jiān)控對象為二沉池兩臺刮吸泥機(jī)，二沉池配水井的兩臺外回流污泥泵，兩臺剩余污泥泵，及兩臺電動閘門，主要檢測信號為出水COD，出水瞬時流量及累計流量，出水PH。本站實現(xiàn)以下主要功能：根據(jù)好氧池上的DO儀檢測值，通過控制風(fēng)機(jī)變頻器的運行頻率，實現(xiàn)對好氧區(qū)域DO的調(diào)節(jié)，達(dá)到最佳處理效果；DO的設(shè)定值可人工任意設(shè)定，控制范圍在設(shè)定值的上下區(qū)間內(nèi)；遠(yuǎn)程控制攪拌器、外回流污泥泵，剩余污泥泵，刮吸泥機(jī)等設(shè)備；采集各個設(shè)備狀態(tài)及儀表信號。

3）加藥系統(tǒng)PLC控制站。脫水機(jī)房自動加藥系統(tǒng)，管理和控制污泥處理的加藥系統(tǒng)設(shè)備。

4）脫水機(jī)PLC控制站。兩套脫水機(jī)PLC柜分別控制兩套脫水機(jī)設(shè)備。根據(jù)工藝要求控制泥切割機(jī)，進(jìn)泥螺桿泵，脫水機(jī)。

5）紫外線消毒系統(tǒng)PLC控制站及恒壓供水控制站。紫外線消毒系統(tǒng)采用紫外線燈對出水進(jìn)行消毒，PLC柜為設(shè)備配套提供。二沉池上清液經(jīng)出水管進(jìn)入紫外線消毒系統(tǒng)消毒后大部分排出，小部分由恒壓供水系統(tǒng)將輸送回廠區(qū)進(jìn)行回用。

3控制模式

粗格柵、細(xì)格柵、吸砂行車、提升泵、攪拌器、推流器、曝氣羅茨風(fēng)機(jī)、回流泵、刮吸泥機(jī)等設(shè)備的控制模式均分就地控制和遠(yuǎn)程控制兩種模式：就地控制由現(xiàn)場設(shè)備控制柜對設(shè)備進(jìn)行操作；遠(yuǎn)程控制是由操作員通過中控室上位機(jī)操作界面控制設(shè)備的啟停；下面主要談?wù)勥h(yuǎn)程自動控制模式。

1）粗、細(xì)格柵。粗格柵、細(xì)格柵前后各安裝了1套超聲波液位差計，通過格柵前后的液位差來反映格柵阻塞程度，并傳輸?shù)絇LC控制器，進(jìn)行分析計算。當(dāng)液位差超過預(yù)設(shè)的數(shù)值，則啟動格柵機(jī)，清除垃圾，保障正常過水，且合理的減少了設(shè)備磨損。粗、細(xì)格柵還可根據(jù)設(shè)定的啟停時間間隔自動控制格柵的啟停。

2）吸砂行車系統(tǒng)。細(xì)格柵后一道工序--沉砂池吸砂行車系統(tǒng)及砂水分離器則根據(jù)設(shè)定的運行周期（如每隔0.5h啟動1次）自動控制開機(jī)。

3）水下攪拌機(jī)。各水下攪拌器在操作畫面中如設(shè)定為“自動”運行狀態(tài)后將連續(xù)運行，除非故障或手動停機(jī)。

4）提升泵。集水池共設(shè)置3臺提升泵，兩臺變頻，一臺工頻。根據(jù)提升泵房的液位值，為實現(xiàn)進(jìn)水提升泵的自動控制，粗格柵機(jī)前后的超聲波液位差計，采集集水池的液位信號，實時傳輸?shù)絇LC控制器及上位機(jī)，進(jìn)行系統(tǒng)分析，與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，自動判斷決定啟動泵的類型和臺數(shù)。

5）羅茨風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)房一期共安裝兩臺220KW曝氣羅茨風(fēng)機(jī)，PLC根據(jù)生化池內(nèi)DO反饋值與設(shè)定值比較，并根據(jù)偏差和變化趨勢調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)變頻器的頻率及控制風(fēng)機(jī)的啟動臺數(shù)，使DO保持在給定值。系統(tǒng)設(shè)置了羅茨風(fēng)機(jī)超壓力保護(hù)。

6）回流泵。內(nèi)外回流泵在操作畫面中如設(shè)定為“自動”運行狀態(tài)后將連續(xù)運行，除非故障或手動停機(jī)。系統(tǒng)設(shè)置了低液位保護(hù)，液位過低系統(tǒng)將強(qiáng)制所有的泵停機(jī)并報警。

7）進(jìn)出水流量。進(jìn)水泵房每臺提升泵至細(xì)格柵之間的直管段各安裝一臺電磁流量計傳感器，共安裝三臺電磁流量計傳感器；每臺變送器顯示相應(yīng)提升泵提升污水的瞬時流量，累計流量。瞬時流量之4-20mA信號，累計流量之脈沖信號傳送至鼓風(fēng)機(jī)房PLC中。出水流量計安裝于出水流量計井，流量信號傳送至2-2#PLC控制站。進(jìn)出水流量信號再通過光纖以太網(wǎng)傳送至中控制室電腦，在監(jiān)控畫面及報表系統(tǒng)中顯示。

8）二沉池刮吸泥橋。從2座好氧池出來的污水都進(jìn)入二沉池配水井，并通過二沉池配水井將污水均勻流至2個二沉池；二沉池采用中心進(jìn)水、周邊出水輻流式沉淀池，每池設(shè)1臺全橋式周邊刮泥機(jī)。由于比重不同，在二沉池中停留一段時間的泥水混合物即進(jìn)行分離，上清液經(jīng)出水管道進(jìn)入紫外線消毒池消毒后作為出水排放或由恒壓供水泵提取作為回用水。刮泥機(jī)把泥刮向池中心，流向污泥泵房，污泥泵房泥水混合液一部分通過外回流污泥泵回流至生化池；一部分通過剩余污泥泵輸送到儲泥池，之后儲泥池內(nèi)泥水混合物由污泥螺桿泵抽至脫水機(jī)房進(jìn)行壓濾脫水處理。

4故障與報警

系統(tǒng)擁有完備的參數(shù)保護(hù)和報警功能，設(shè)備出現(xiàn)故障，如：泵的低液位停機(jī)保護(hù)、設(shè)備過載保護(hù)，參數(shù)的超出高低限報警等。當(dāng)發(fā)生報警時上位機(jī)畫面中會自動彈出一個報警提示窗口，在該窗口中顯示了發(fā)生報警的設(shè)備名稱和報警狀態(tài)。點擊“確認(rèn)”或者“總確認(rèn)”按鈕，再點擊關(guān)閉按鈕才能正確關(guān)閉該報警。

5維護(hù)與保養(yǎng)

每天應(yīng)定時巡查，查看設(shè)備的運行是否正常，聽設(shè)備的運轉(zhuǎn)聲音是否正常，如發(fā)現(xiàn)異常，為確保設(shè)備不被損壞應(yīng)及時停機(jī)并由通知專業(yè)人員進(jìn)行維修，部分設(shè)備需注意適時加油。

自動檢測儀表故障報警主要是由于被測參數(shù)超出測量范圍或儀表本身誤差累積造成測量值偏離真實值過多而報警。對于一些精密儀表、探頭而言，污水廠的工作環(huán)境是比較惡劣的。因此，對它們必須定期維護(hù)與保養(yǎng)。

1）保持自動化檢測儀表傳感器的清潔。由專人定期清洗探頭，保證數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確性。特別是DO，SS，PH儀等直接與污水接觸的分析儀表，必須定期由專人清洗，每一個月清洗1次，保證儀表的正常工作；清洗時要求使用柔軟的材料，以免損壞儀表。

2）定期校正各種儀表。儀表在長期運行過程中難免會產(chǎn)生測量誤差，為了保證儀表測量的準(zhǔn)確性，對分析儀表需每月定期校正1次；而且要求水質(zhì)化驗技術(shù)人員利用化驗室儀器檢測相應(yīng)的項目，并與現(xiàn)場儀表測量結(jié)果比較，如果偏差太大，那么應(yīng)適時對儀表進(jìn)行校正，確保儀表測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

第二篇：污水處理廠自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用

污水處理廠自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用

摘 要：本文主要介紹了目前污水處理廠的自動化控制系統(tǒng)的構(gòu)成，以及怎樣利用PLC系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)自動化控制。然后以瀝滘污水處理廠二期工程的自動化系統(tǒng)為例，闡述了污水處理廠自動化系統(tǒng)的應(yīng)用，最后總結(jié)了該自動化系統(tǒng)的特點。

關(guān)鍵詞：污水處理廠；PLC；自動化控制系統(tǒng)

Application of Automation Control System in Sewage

Treatment Plant

Abstract: This paper mainly introduces the automation system structure,and how to utilize PLC and communication network to achieve automation control in sewage treatment plant.And then take the second phase of LIJIAO Sewage Treatment Plant as an example, to illustrate the application of automation system.The final part of this paper summarizes the characteristics of this automation system.Key words: Sewage Treatment;PLC;Automation Control System

0 引言

微電子、通信、計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展大大提高了水處理控制系統(tǒng)的信息化和智能化程度，PLC以其卓越的可靠性、抗干擾性以及靈活的控制方式成為水處理自動化系統(tǒng)的核心控制器，其與開放的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)一起，共同推動著水處理自動化系統(tǒng)的發(fā)展。

一般來講，整個污水處理廠都有總控室和多個現(xiàn)場控制站，站與站之間通過控制器層網(wǎng)絡(luò)或信息層網(wǎng)絡(luò)相連，然后全部連接到總控室，總控室的多臺計算機(jī)、工作站和圖形站都用信息層網(wǎng)絡(luò)連接，這樣和現(xiàn)場控制站構(gòu)成了集中管理，分散控制，高速數(shù)據(jù)交換的工廠級自動化網(wǎng)絡(luò)[1]。系統(tǒng)構(gòu)成

監(jiān)控系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)和PLC是污水處理自動化系統(tǒng)的核心組成部分，根據(jù)污水處理自動化本身的特點和監(jiān)控需求選擇合適的PLC及通訊網(wǎng)絡(luò)是保證污水處理自動化系統(tǒng)性能的重要因素。

1.1 通信網(wǎng)絡(luò)

對于污水處理自動化系統(tǒng)，按照系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的劃分一般把監(jiān)控系統(tǒng)劃分為信息層、控制層和設(shè)備層。

第一層為信息層，主要負(fù)責(zé)大量信息及不同廠家不同設(shè)備之間的信息傳輸，工業(yè)以太網(wǎng)Ethernet為目前較常用的一種信息網(wǎng)絡(luò)，世界各大PLC生產(chǎn)廠商均支持工業(yè)以太網(wǎng)，如施奈德支持的Modbus-TCP/IP以及西門子支持的ProfiNet等。

第二層為控制層，主要采用現(xiàn)場總線組成隧道區(qū)域控制器網(wǎng)絡(luò)，其特點是由于采用了標(biāo)準(zhǔn)總線組網(wǎng)，既能滿足實時通信的要求，又具有開放協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)接口，能在總線上方便的掛接各種外場設(shè)備，有利于監(jiān)控系統(tǒng)的擴(kuò)展。目前，在污水處理廠自動化系統(tǒng)中應(yīng)用的現(xiàn)場總線主要有ControllerLink、LonWorks、Inetrtbus、Profibus、Can和Modbus。

第三層為設(shè)備層，這一層用于PLC與現(xiàn)場設(shè)備、遠(yuǎn)程I/O端子及現(xiàn)場儀表之間的通訊，它們有DeviceNet、Modbus以及Profibus/DP等。

1.2 PLC的選擇

PLC作為核心控制器，其必須具備以下幾大功能特點：

（1）本身必須穩(wěn)定可靠，具有較高的故障保護(hù)能力；

（2）控制分站本地控制器可以獨立承擔(dān)控制分區(qū)的基本控制任務(wù)，即使監(jiān)控站或者監(jiān)控中心因故障停止運行，相鄰區(qū)域的控制器也能交換數(shù)據(jù)信息；

（3）當(dāng)某控制站的控制量出現(xiàn)變化時，可按預(yù)定方案和程序采取相應(yīng)的算法，對相關(guān)區(qū)域的控制對象，比如泵或者加藥系統(tǒng)等做出相應(yīng)的調(diào)整。因此，它必須有數(shù)據(jù)采集存儲處理功能；

（4）通信功能、容錯功能、自動診斷功能和本地操作功能（即能帶觸摸屏）。

1.3 監(jiān)控分中心及上位監(jiān)控軟件

監(jiān)控分中心一般將設(shè)置多臺SCADA工作站（工控機(jī)）。分別用于水廠調(diào)度系統(tǒng)、加藥間（加氯間）、送水泵房等監(jiān)控，完成污水廠內(nèi)各種設(shè)備的狀態(tài)顯示、自動控制、半自動控制、分析報表等工作。同時，監(jiān)控分中心還將設(shè)置了多臺服務(wù)器，為其它計算機(jī)提供支援和與監(jiān)控總中心進(jìn)行通信。應(yīng)用案例

下面以瀝滘污水處理廠二期工程為例，具體說明污水處理廠自動控制系統(tǒng)的組成

圖2-1 瀝滘自動控制系統(tǒng)拓?fù)鋱D

2.1 總體結(jié)構(gòu)

本自動控制系統(tǒng)以標(biāo)準(zhǔn)的、開放的工業(yè)以太網(wǎng)作為系統(tǒng)主干網(wǎng)絡(luò)，配以高性能、高可靠性的現(xiàn)場控制站組成，中間節(jié)點采用工業(yè)以太網(wǎng)冗余交換機(jī)，構(gòu)成了自控系統(tǒng)的光纖冗余環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。PLC站采用Siemens S7系列的產(chǎn)品，上位軟件采用Win CC 6.0組態(tài)軟件，儀表系統(tǒng)以日本HACH、美國GLI品牌為主。采用這種結(jié)構(gòu)可使生產(chǎn)過程中的信息能夠集中管理，以實現(xiàn)整體操作、管理和優(yōu)化；同時，也使得控制危險分散，提高系統(tǒng)可靠性。

2.2 PLC控制站

PLC現(xiàn)場控制站用于現(xiàn)場各車間數(shù)據(jù)采集與控制，采用s7-300/400系列PLC，并配有UPS電源。每個控制站的PLC將監(jiān)測和控制有關(guān)區(qū)域的所有設(shè)備和過程，并且通過TCPIP以太光纖環(huán)網(wǎng)與監(jiān)控計算機(jī)相連，中控室能夠觀察到廠內(nèi)重要設(shè)備的運行狀態(tài)和工藝參數(shù)，完成對現(xiàn)場設(shè)備的操作與控制、參數(shù)的設(shè)置和修改。

瀝滘二期工程全廠共設(shè)立了7個PLC分站：

PLC1：預(yù)處理系統(tǒng)分控站，監(jiān)控提升泵、粗格柵、細(xì)格柵、沉砂池等設(shè)備的運行狀況和各種液位、進(jìn)水流量等參數(shù)。

PLC2：初雨沉淀池分控站，監(jiān)控攪拌機(jī)、刮泥機(jī)、加藥泵等設(shè)備的運行狀況和各種液位、加藥流量等參數(shù)。

PLC3：3#生化池分控站，監(jiān)控3#生化池中的攪拌機(jī)、污泥回流泵等設(shè)備的運行狀況和溶解氧DO、污泥濃度MLSS等參數(shù)。

PLC4：4#生化池分控站，監(jiān)控4#生化池中的攪拌機(jī)、污泥回流泵等設(shè)備的運行狀況和溶解氧DO、污泥濃度MLSS等參數(shù)。

PLC5：二沉池和鼓風(fēng)機(jī)分控站，監(jiān)控刮泥機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)的運行狀況。PLC6：消毒池分控站，監(jiān)控消毒池中的二氧化氯發(fā)生器、進(jìn)出水閘門、軸流風(fēng)機(jī)等設(shè)備的運行狀況和出水流量、出水COD、出水TP等參數(shù)。PLC7：脫水車間分控站，監(jiān)控脫水車間中的污泥脫水機(jī)、泥泵等設(shè)備的運行狀況和污泥流量、上清液MLSS等參數(shù)。

2.3 上位監(jiān)控系統(tǒng)

上位監(jiān)控系統(tǒng)是指在廠區(qū)的中心控制室對全廠的設(shè)備和工藝運行情況進(jìn)行監(jiān)控，它是通過通訊系統(tǒng)采集到系統(tǒng)內(nèi)各個站點的設(shè)備工作狀態(tài)和各種與調(diào)度、控制有關(guān)的工藝參數(shù)，根據(jù)整個系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)情況，進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)配、控制。上位監(jiān)控系統(tǒng)包括監(jiān)控計算機(jī)、上位監(jiān)控軟件、模擬屏、電視墻、網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)、不間斷電源等。

我廠上位軟件采用WinCC6.0組態(tài)軟件，該軟件采用基于WEB瀏覽器的人機(jī)界面和監(jiān)控SCADA軟件，便于通過Internet遠(yuǎn)程訪問。

上位監(jiān)控系統(tǒng)主要功能：（1）全廠數(shù)據(jù)的采集；（2）全廠設(shè)備的優(yōu)化調(diào)度；（3）報警處理和記錄；（4）事故記錄；

（5）數(shù)據(jù)存貯和數(shù)據(jù)庫管理；

（6）工藝流程、實時參數(shù)、趨勢圖及故障顯示；（7）報表生成。

2.4 儀表系統(tǒng)

儀表系統(tǒng)是對物質(zhì)的成分及物理特性等進(jìn)行分析和測量的儀表，是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中進(jìn)行自動監(jiān)測和自動控制，以達(dá)到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、節(jié)能降耗以及保證安全生產(chǎn)和保護(hù)環(huán)境的目的。自動分析儀表是污水處理系統(tǒng)中對一些復(fù)雜化學(xué)成分進(jìn)行檢測的常用儀表。瀝滘廠采用的儀表以日本HACH、美國GLI品牌為主，主要包括：超聲波液位計、明渠流量計、溶解氧檢測儀、污泥濃度計、氨氮檢測儀、COD檢測儀等。

2.5 系統(tǒng)特點

（1）高可靠與高穩(wěn)定性：環(huán)形冗余以太網(wǎng)，保證了單一點的鏈路中斷不會造成網(wǎng)絡(luò)通訊的中斷；而控制器網(wǎng)絡(luò)能在PLC或上位工控機(jī)之間建立靈活方便的傳送和接收大量數(shù)據(jù)的工廠自動控制網(wǎng)絡(luò)。下列技術(shù)與工程措施，也確保了系統(tǒng)的長期穩(wěn)定可靠性：整個系統(tǒng)選用符合工業(yè)級標(biāo)準(zhǔn)的成熟定型產(chǎn)品；PLC模塊具有自診斷（檢錯）與容錯功能；PLC控制柜內(nèi)具有完善的抗干擾及防雷等技術(shù)措施；中控室及現(xiàn)地控制站設(shè)備均具備UPS電源功能；即使在上位機(jī)發(fā)生故障或通信中斷時，現(xiàn)地控制站亦可以在手動模式下獨立完成基本局部控制；

（2）高擴(kuò)展性：工業(yè)以太網(wǎng)具有向下兼容性。對于雙絞線或光纖介質(zhì)，如果將傳輸速度從10Mbps提升到100Mbps，在大多數(shù)場合不需要改變現(xiàn)有的布線，只需更新網(wǎng)絡(luò)設(shè)備即可。

（3）開放性：系統(tǒng)對用戶是開放的。設(shè)備的增減、控制方案的選取、系統(tǒng)的擴(kuò)縮與維護(hù)等，用戶都可以在廣泛的設(shè)備環(huán)境下便利地自己完成。所有硬件接口，軟件協(xié)議全部按開放性的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計、編制。此外西門子串行口的協(xié)議宏功能，使得開發(fā)方不需要編寫專門的通信程序與第三方設(shè)備進(jìn)行通信，原則上西門子PLC能和任何帶RS-232C，RS-422或RS-485接口的設(shè)備進(jìn)行通信。

（4）操作的實用性：組太軟件和編程軟件都是全中文界面，豐富的圖畫功能，使用戶清晰的了解污水處理廠各工段的運行情況，故障報警點的分支細(xì)節(jié)，使操作員僅通過鼠標(biāo)便可發(fā)布各種指令或換畫面；用戶還可通過上位機(jī)的網(wǎng)絡(luò)訪問網(wǎng)絡(luò)內(nèi)任一節(jié)點的數(shù)據(jù)。結(jié)語

瀝滘廠二期的自動化系統(tǒng)是目前最先進(jìn)的、適用于大多數(shù)污水處理廠及其它工業(yè)領(lǐng)域的自控系統(tǒng)方案，性價比非常高。其以高可靠與高穩(wěn)定性、高擴(kuò)展性、開放性、操作的實用性保障了廠內(nèi)設(shè)施的自動化運行和實時監(jiān)測要求，對確保正常生產(chǎn)運行發(fā)揮了巨大作用。

為了更好地利用這個系統(tǒng)，有很多相關(guān)工作可以做：一方面相關(guān)人員要做好對系統(tǒng)的維護(hù)，另一方面，可以通過技術(shù)改造，利用PLC的I/O的剩余空間，把更多廠內(nèi)的信息反饋到上位監(jiān)控系統(tǒng)；再者，可以把現(xiàn)有的開環(huán)控制部分，結(jié)合設(shè)備的情況，通過編程改為閉環(huán)控制，從而減低人手控制的滯后性，增加生產(chǎn)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]喬叢等，關(guān)于國內(nèi)污水處理及CASS工藝自動控制技術(shù)的初步探討，儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)化與計量，2007.3

第三篇：北京首都機(jī)場污水處理廠自動化控制系統(tǒng)概要

白曉慧,陳英旭,王寶貞.活性污泥法低溫硝化及其運行控制條件研究.環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2001.21(5:570~572.4 張波,高廷耀.生物脫氮除磷工藝厭氧Π缺氧環(huán)境倒置效應(yīng).中國給 水排水,1997.13(3:7~10.5 鄧榮森,譚顯春,焦斌權(quán).一體化氧化溝的生物除磷試驗研究.給水 排水,2000.26(1:14~17.6 熊楊,劉章富,楊羽寒.一種新型除磷脫氮工藝———廊道交替池.給 水排水,2001.27(11:27~29.7 W outers 2W asiak K etal.Real 2time C ontrol of Nitrogen Rem ovalat Full 2Scale Using Oxidation Reduction P oten 2tial.W ater Sci.T ech.1994.30(4:207~208.8 Feyaerts M et al.Redox control of biological nitrogen rem oval in the Unitank single stage operation.M ed Fac Landbouw w Uijksuniv G ent ,1995.9 彭永臻,邵劍英,周利.利用ORP 作為S BR 法反應(yīng)時間的計算機(jī)控

制參數(shù).中國給水排水,1997.13(6:6~9.作者通訊處 石明巖 150001 哈爾濱市西大直街92號 哈爾濱工業(yè)大學(xué)應(yīng)用化學(xué)系電 話(04512606563 E 2m ail m ingyanshi @s ohu.com.2002-10-10收稿

北京首都機(jī)場污水處理廠自動化控制系統(tǒng)

張志廣 于京淪 楊 軍

(北京首都國際機(jī)場物產(chǎn)管理部污水處理廠,北京1000621 摘要 北京首都國際機(jī)場污水處理廠于1999年10月建成通水,是實現(xiàn)全自動運行的污水處理廠之一,介紹了該廠自控系統(tǒng)組成,工藝操作模式及其運行結(jié)果。

關(guān)鍵詞 自控系統(tǒng) 組成 工藝操作模式 P LC 運行 1 污水處理廠概況

首都機(jī)場污水處理廠是機(jī)場擴(kuò)建工程的一部分,是為了處理日益增長的航站區(qū)及機(jī)場宿舍區(qū)污水量而設(shè)計建造的。該廠位于機(jī)場老污水廠的西面,于1998年動工興建,1999年10月建成通水,設(shè)計處理

污水量為3萬t Πd。工藝流程如圖1。采用A ΠO 法處理工藝,具有連續(xù)進(jìn)水,連續(xù)處理,容易保證出水質(zhì)量的特點。圖1中表示了檢測控制儀表的安裝位置,污水廠實現(xiàn)了全自動控制和系統(tǒng)主要參數(shù)在線監(jiān)測。

進(jìn)水格柵間 液位差計 進(jìn)水泵房

液位計出水井計量槽 流量計 pH 計

曝氣沉砂 初沉池

COD、SS 測量進(jìn)水BOD

污 泥

好氧消化池

空氣流量計 溶解氧 分析儀污泥濃縮機(jī) 加藥污泥脫水機(jī) 加藥

泥餅外運曝氣池

溶解氧

分析儀

鼓風(fēng)機(jī)房供氣 空氣流量計 二沉池

COD、SS 測量進(jìn)水BOD

回流污泥 回流泵房

排至廠外退水渠圖1 工藝流程圖 2 控制系統(tǒng)組成

全廠控制系統(tǒng)由中央控制室的2臺上位級工作站和模擬屏P LC、一級處理區(qū)進(jìn)水泵房P LC 站、二級處理區(qū)鼓風(fēng)機(jī)房P LC 站、變配電室P LC 站、脫水機(jī)房P LC 站共5個控制站組成,見圖2。

各P LC 站均由1塊電源模塊,1塊CPU 模塊(帶 有DH +通訊接口,以及若干輸入輸出(I ΠO 模塊、模

擬量輸入輸出(AI&AO 模塊組成。關(guān)于I ΠO、AI、AO 的數(shù)量確定,首先應(yīng)根據(jù)實際控制需要繪制全廠的控制點圖,統(tǒng)計出各P LC 站實際所需控制點數(shù),再考慮到各P LC 站適量的預(yù)留后,確定安裝模塊數(shù)量。各P LC 站之間以DH +網(wǎng)通訊聯(lián)絡(luò)。

中央控制室由2臺上位級工作站、模擬屏P LC、模擬屏、化驗室數(shù)據(jù)終端組成。安裝在中控室模擬屏 2環(huán) 境 工 程 2003年8月第21卷第4期

內(nèi)的P LC ,用于全廠工藝流程模擬屏上信號驅(qū)動。生產(chǎn)管理與監(jiān)控的2臺上位級工作站由2臺P Ⅱ計算機(jī)和2臺HP 打印機(jī)組成。計算機(jī)采用Windows NT 操作系統(tǒng),均配有遵循AB 公司DH +通訊協(xié)議的IT 75通訊網(wǎng)卡,實時采集生產(chǎn)數(shù)據(jù),形成DH +P LC 工

控網(wǎng)。其中監(jiān)控計算機(jī)采用R ockwell 公司Rsview 監(jiān)控軟件,可顯示P LC 控制的所有機(jī)電設(shè)備的模擬畫面,可對系統(tǒng)的所有設(shè)備實行遠(yuǎn)程操作和控制,并具備顯示工藝布置圖、實時動態(tài)參數(shù)、設(shè)備工作狀態(tài)及報警信號、在線儀表的實時Π歷史趨勢曲線、設(shè)備運行時間等功能,同時可進(jìn)行離線和在線編程及設(shè)定參數(shù)的修改。管理計算機(jī)除采用與監(jiān)控機(jī)相同的軟硬件外,還在軟件上增加了采集和存儲生產(chǎn)數(shù)據(jù)功能。利用Excel 軟件編制和打印生產(chǎn)管理報表。

上位級工作站PC 1 鼓風(fēng)機(jī)房

P LC 2 DH + 進(jìn)水泵房 P LC 1 配電室 P LC 3 脫水機(jī)房 P LC 4 上位級工作站PC 2 模擬屏 P LC 5 圖2 控制系統(tǒng)示意圖 機(jī)電設(shè)備的控制方式和原則311 就地控制方式

在機(jī)電設(shè)備附近的就地電控盤或裝置上完成,如污水泵、污泥泵、吸泥機(jī)等,都可以由就地電控盤控制其開、停狀態(tài)。就地電控盤上設(shè)有就地控制Π遠(yuǎn)程控

制(手Π自動轉(zhuǎn)換開關(guān),可以由P LC 和上位級工作站對其進(jìn)行控制。312 計算機(jī)控制方式

就地盤轉(zhuǎn)換開關(guān)打到遠(yuǎn)程控制方式時,可由操作人員在上位級工作站上用鼠標(biāo)或鍵盤控制設(shè)備開、停狀態(tài),也可以由P LC 內(nèi)部程序自動控制而不需要操作人員控

制(例如:用集水井液位控制進(jìn)水泵的啟停狀態(tài),但操作人員在控制系統(tǒng)自動運行時可以干預(yù)設(shè)備的運行狀態(tài)(例如:停止水泵的自動運行。313 故障處理

采集的信號包括各種儀器儀表的測量值和設(shè)備的運行信號、故障信號、狀態(tài)信號。設(shè)備一旦出現(xiàn)故障,上位級工作站馬上報警,而后必須在就地控制盤上進(jìn)行Reset 操作消除故障,否則設(shè)備無法運行。

314 記錄

記錄設(shè)備運行累計時間,為設(shè)備維護(hù)和大修提供參考。4 工藝操作模式411 一級處理區(qū)P LC 站

一級處理區(qū)的P LC 站設(shè)在進(jìn)水泵房。主要承擔(dān)格柵除污機(jī)、進(jìn)水泵、曝氣沉砂裝置、刮泥機(jī)等的監(jiān)控。

格柵除污機(jī)采用4臺HF1500210型號設(shè)備,在格柵的前后設(shè)有超聲波液位差測量儀,在自控模式下由P LC 根據(jù)相關(guān)參數(shù)控制其運行狀態(tài)。當(dāng)污水中的雜

物通過格柵時被格柵阻擋使格柵前水位升高,當(dāng)格柵前后液位差達(dá)到15cm 時,運行格柵除污機(jī);根據(jù)時間定時啟動,每隔2h 運行1次;控制時間間隔可根據(jù)運行經(jīng)驗作調(diào)整。

進(jìn)水泵使用4臺150W L430212224型污水泵,在集水井中裝有靜壓式液位計,可通過P LC 實時顯示集水井液位。在全自動模式下P LC 根據(jù)集水池液位、水泵的運行狀況、水泵運行時間來控制水泵機(jī)組 的運行狀態(tài)。集水池液位設(shè)定有5個控制值:(1超低水位115m ,當(dāng)液位低于這個值時停止所有進(jìn)水泵工作;(2當(dāng)液位>115m <210m 時,保持1臺泵運行;(3當(dāng)液位>210m <215m 時,保持2臺泵運行;(4當(dāng)液位>215m <3m 時,保持3臺泵運行;(5當(dāng)液位到達(dá)超高液位319m 時,第4臺泵啟動。P LC 控制水泵運行,滿足下列原則:(1記錄泵的運行時間,在保證“先啟先?！痹瓌t下控制4臺泵的總體運行時間基本相

同;(21h 時間內(nèi)同一臺泵禁止啟停6次;(3需要同時啟動2臺以上泵時,要保證間隔5s 依次

啟動。

曝氣沉砂系統(tǒng)由2個曝氣沉砂罐,3臺羅茨風(fēng)機(jī),用于控制曝氣、氣沖、氣提的電磁閥,2臺砂水分離器和就地控制柜組成。在自動控制模式下P LC 根據(jù)時間程序控制開啟曝氣、氣提、氣沖電磁閥和砂水分離器及鼓風(fēng)機(jī)。

刮泥機(jī)采用P J 26115型,用于將初沉池沉淀后的污泥刮至泥斗。在自動控制模式下P LC 可控制刮泥機(jī)連續(xù)運行,P LC 發(fā)出停機(jī)指令時刮泥機(jī)要完成工作循環(huán)方可停機(jī)。管道切碎機(jī)和污泥泵分別采用G Q J 2150型和C O802MH O4RA L 型,在P LC 控制下定時開

啟,將初沉池污泥排往好氧消化池。流量計和pH 計采用德國E +H 的FMU8612 9 2環(huán) 境 工 程 2003年8月第21卷第4期

R1B1A1和CPM151P10A01,安裝在計量槽上,用于測量進(jìn)水的pH值和進(jìn)水流量,這些數(shù)值信號通過轉(zhuǎn)換成4~20mA DC信號輸入P LC系統(tǒng),為主控室計算機(jī)提供控制參數(shù)。

412 二級處理區(qū)P LC站

二級處理區(qū)P LC站設(shè)在鼓風(fēng)機(jī)房,主要承擔(dān)鼓風(fēng)機(jī)、溶解氧分析儀、電磁流量計、熱壓式氣體流量計、水下攪拌機(jī)、內(nèi)回流泵、吸泥機(jī)、外回流泵的監(jiān)控。

鼓風(fēng)機(jī)房采用4臺T URBO K A5S2GK200型號鼓風(fēng)機(jī),功率160kW,用于為曝氣池和好氧消化池供氣。由于鼓風(fēng)機(jī)功率大、轉(zhuǎn)速高且設(shè)備自帶1套控制系統(tǒng),所以P LC系統(tǒng)不對鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行啟?？刂?啟停操作就地進(jìn)行,但是P LC系統(tǒng)可以與鼓風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)通訊,以便在中央控制室隨時監(jiān)視鼓風(fēng)機(jī)的運行狀態(tài)(如:電機(jī)電流,油溫,導(dǎo)葉角度等,同時鼓風(fēng)機(jī)的故障和異常會立即反映在上位級工作站上,通過專用軟件報警。

溶解氧分析儀6臺為Z U LLIG DO294型,分別安裝在2個曝氣池中,用于檢測溶解氧數(shù)值。熱壓式氣體流量計采用2臺SIERRA型,分別安裝在2個曝氣池供氣管入口處,用于測量空氣流量。這些數(shù)值信號通過轉(zhuǎn)換成4~20mA DC信號輸入P LC系統(tǒng),在上位級工作站中建立對數(shù)據(jù)分時記錄處理功能,使工作人員可以定量分析氣候條件、進(jìn)水流量、供氣量之間的對比關(guān)系,控制曝氣池溶解氧量在正常范圍。

水下攪拌機(jī)和內(nèi)回流泵各2臺分別安裝在曝氣池進(jìn)水端和出水處,分別用于曝氣池進(jìn)水端的攪拌推流和出水端的微生物回流。工藝要求此2種設(shè)備應(yīng)處于常開狀態(tài)運行。在自動模式下由上位級工作站控制設(shè)備啟停狀態(tài),并有運行、故障等信號傳回上位級工作站。

2臺吸泥機(jī)分別裝在二沉池的兩組沉淀池上往返運行,主要作用是將二沉池污泥抽至排泥槽,通過回流污泥管流至回流污泥泵房。當(dāng)設(shè)備處于自動控制模式下時,由P LC控制行車前進(jìn)和停止,控制2臺吸泥機(jī)交叉運行即:1臺前進(jìn)并吸泥,另1臺后退不吸泥,這主要是考慮到2臺吸泥機(jī)同時吸泥會造成回流污泥泵房進(jìn)水量太大以至跑水的情況。同時P LC 將吸泥機(jī)行車前進(jìn)、行車后退、吸泥泵運行等信號傳至上位級工作站以供監(jiān)控?；亓鞅梅坎捎?臺LX B2 1000型,功率15kW螺旋泵將回流污泥抽至曝氣池。由于螺旋泵處于常開狀態(tài),不需要與其它設(shè)備聯(lián)鎖,所以控制方式與水下攪拌機(jī)基本相同。

全廠共使用4臺E+H PROM AG33FH6H型電磁流量計,分別用于測量曝氣池內(nèi)回流流量、外回流污泥流量、外回流剩余污泥流量,這些數(shù)值信號通過P LC AΠD

轉(zhuǎn)換模板,轉(zhuǎn)換成4~20m A DC信號輸入P LC系統(tǒng),上位級工作站可對流量實時顯示、累計、記錄。

413 變配電室

配電柜的合閘狀態(tài)、變壓器溫度超高、過流信號、進(jìn)線柜電流電壓、出線柜電流電壓等信號通過配電室內(nèi)的P LC 3站與上位級工作站相聯(lián),在主控室監(jiān)視器上可以對這些信號進(jìn)行實時顯示,并提供報警功能。414 污泥處理區(qū)

污泥的處理由2套加藥、濃縮、脫水設(shè)備完成,均為K LEI N設(shè)備。在P LC控制下自動運行,根據(jù)貯泥池液位(最高和最低液位控制污泥泵、濃縮機(jī)運行,根據(jù)濃縮機(jī)脫水機(jī)的運行狀態(tài)控制加藥設(shè)備投藥、溶解、攪拌、送藥,控制螺旋輸送器運行。并具有故障停機(jī)報警功能。

415 模擬屏P LC站

模擬屏P LC站安裝在中控室內(nèi),用于模擬屏信號驅(qū)動,模擬屏上繪制了全廠工藝流程圖,用信號燈在模擬屏相應(yīng)位置表示設(shè)備狀態(tài),紅燈為停機(jī),綠燈為運行,紅綠交替閃爍為故障。在模擬屏上還包括進(jìn)水流量、pH值、回流污泥流量、溶解氧值的顯示,便于水處理工藝的監(jiān)控和管理。運行結(jié)果

污水廠運行2a來,進(jìn)水泵房、池上設(shè)備、脫水機(jī)房等能按程序自動運行,各項控制指標(biāo)均達(dá)到工藝要

求。出水水質(zhì)的多項指標(biāo)都能按要求控制在BOD

5、C OD Cr、SS的正常范圍,水質(zhì)狀況見附表。整個自控系統(tǒng)運行良好,實現(xiàn)全廠工藝自動化。

附表 水質(zhì)化驗表mgΠL 項目BOD5COD Cr SS 進(jìn)水***898153 出水***4142 作者通訊處 張志廣 100621 北京首都國際機(jī)場物產(chǎn)管理部污水處理廠 電 話(01064590847 傳 真(01064590849 E2m ail Y jlucky@s ohu.com.2002-11-01收稿 03 環(huán) 境 工 程2003年8月第21卷第4期

Abstract An advanced treatment process suitable for oil refinery sewage reuse from a petrochemical com pany is found out based on lots of test data ,as well as by a com paris on of the treating effect of the ordinary advanced treatment process with that of biocontact oxidation ,which may be a reference for selecting treatment processes of relevant wastewater reuse due to the fact that the sewage from this enterprise is a representative one of the same profession.K eyw ords sewage reuse ,advanced treatment ,suspended filler and biocontact oxidation APPLIED STUDY OF THE DEGRADATION OF OR G ANIC SEWAGE OF HIGH CONCENTRA 2TION USI N G UV ΠT iO 2ΠH 2O 2

Zhang Dongmei(23

…………………………………………………………………………Abstract The industrial organic sewage of high concentration was degraded by using the process of UV ΠT iO 2ΠH 2O 2,the average degradation rate of C OD Cr ,Oil ,Ar 2OH ,NH 32N and S 2-was 73%,83%,86%,50%,and 100%respectively ,while adding T iO 220g and H 2O 21%to this reactor.I ts advantages were deodorization ,decolorization ,high and fast effective ,no slime occured etc..I t was investigated that the effects of the quantity of T iO 2and H 2O 2on the degradation rate of each pollutant ,and a practical reactor was als o designed.K eyw ords UV ΠT iO 2ΠH 2O 2process ,industrial organic sewage of high concentration and degradation I NTEGRATED CONTI NUOUS F LOW ACTI VATED SLUD GE TECHNOLO GY Shi Mingyan et al(25 ……………………………

………………………………………………………………………………………………………………Abstract This paper introduces the basic structure ,operation style and technical characteristics of continuous flow activated sludge technolo 2gy.Through preliminary the characteristics of this process used for municipal wastewater treament were studied.In the end ,discussion was made on s ome im proved measures of design and operation of this technology.K eyw ords integrated activated sludge technology ,municipal wastewater ,phosphorous rem oval and nitrogen rem oval AUTOMATIC CONTROL SYSTEM OF SEWAGE TREATMENT PLANT FOR BEI J I N G CAPIT A L I NTERNATIONA L AIRPORT Zhang Zhiguang et al(28 …………………………………………………………………Abstract The sewage treatment plant in Beijing Capital International Airport ,one of the sewage treatment plants to actualize full automatic control in Beijing was put into operation in October 1999.The structure ,operating m odel and results of the automation system of this sewage treat 2ment plant were presented in detail.K eyw ords automalic control system ,com position ,process operation m ode ,P LC and running APPLICATION OF THE ROT ATI N G PLATE TOWER WITH DUA L A LK A LI PROCESS TO TREAT 2MENT OF F LUE G AS FROM ME LTER BOI LER Luojianhui et al(31 ……………………………………………Abstract The process for treating flue gas from melter boiler with the rotating plate tower was presented.The result showed that after the treatment ,S O 2could be reduced from average 1259155mg ΠNm 3

to 439190mg ΠNm 3 ,and particulate simultaneously from average 639197mg ΠNm 3 to 51196mg ΠNm 3

.The average rem oval rate of S O 3and particulate reached 6511%and 9119%respectively.K eyw ords rotating plate tower ,dual alkali process ,dust collecting and desulfurization HIGH TEMPERATURE TECHNICA L MEASURES FOR APPLICATION OF BAG 2TYPE COLLEC 2TOR Qi Gang et al(33 ………………………………………………………………………………………………………………Abstract The situations on which high tem perature flue gases are necessary to be treated are often met in the use of a bag 2type collector ,such as calcining kiln ,cupola ,electric arc furnace ,incinerator ,dryer and treatment of m olten iron etc.All kinds of technical measures are intro 2duced according to the specific conditions of the high 2tem perature flue gases during the treatment of m olten iron.K eyw ords bag 2type collector ,high 2tem perature and measures EFFECTI VE APPLICATION OF E LECTRO ST ATIC PRECIPIT ATOR TO DRY I N G EQUIPMENT FOR CEMENT FACTORY Yang Yanqi et al(36 ……………………………………………………………………………Abstract The paper states how to res olve the problems that happened in the electrostatic precipitator used for purifying the dust of the dry 2 3 E NVIRONME NT A L E NGINEERING

V ol 121,N o 14,August ,2003

第四篇：污水處理廠自動化系統(tǒng)工程

污水處理廠自動化系統(tǒng)工程

污水處理廠電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計 系統(tǒng)構(gòu)成

1.1 控制裝置構(gòu)成

該裝置計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為主機(jī)選用美國COMPAQ 80486計算機(jī)，分站選用法國TELEMECANIQUE TSX7型可編程控制器(PLC)的集散型自動化控制系統(tǒng)。軟件為采用AQUAMONITOR7平臺開發(fā)的專用軟件包。自動檢測裝置包括電能、進(jìn)水流量、pH值、溶解氧、氧化還原、回流污泥流量、剩余污泥流量及水位、水溫等八類過程自動檢測儀表，其輸出均為模擬量信號(4～20mA)。

該系統(tǒng)基本控制思想是：功能和危險分散，監(jiān)督和管理集中。

1.2 受控對象構(gòu)成

受控對象包括鼓風(fēng)機(jī)、水下推進(jìn)器和大部分泵共計45臺設(shè)備，其輸出狀態(tài)信號均為開關(guān)量。

1.3 系統(tǒng)工作原理

現(xiàn)場自動檢測儀表對生產(chǎn)中各個參數(shù)自動、連續(xù)地進(jìn)行檢測，同時將信號反饋給現(xiàn)場PLC和中心控制室計算機(jī)，并在中控室模擬屏和計算機(jī)顯示器上顯示出來；PLC和計算機(jī)比較程序中設(shè)定的工藝參數(shù)，自動地調(diào)節(jié)某臺設(shè)備的工況(啟動、停止或調(diào)速)，從而自動滿足生產(chǎn)過程需要。

系統(tǒng)功能

2.1 人機(jī)界面及功能

人機(jī)界面是操作者和系統(tǒng)交互聯(lián)系的平臺，它直接面向操作者，是用戶認(rèn)識評價一個系統(tǒng)的首要部分。本系統(tǒng)采用在DOS環(huán)境下運行的AQUAMONITOR7軟件包把圖形、文字有機(jī)地結(jié)合在一起，立體感強(qiáng)，操作簡便，直觀舒適。操作者可用鼠標(biāo)完成對軟件的全部操作，包括菜單選擇、畫面切換、實時數(shù)據(jù)顯示、歷史數(shù)據(jù)前/后翻頁、報表生成及打印、故障查詢及復(fù)位、文件管理、參數(shù)設(shè)定等等，每頁圖形均固定有即時報警信息欄、向上翻頁、回到主菜單、打開報警顯示屏，操作人員姓名注冊顯示、故障/維修/模擬報警實時顯示等功能。本軟件包不足之處在于它采用的是英文界面，而在現(xiàn)在的給排水引進(jìn)項目中，一般都預(yù)先提出使用中文界面軟件，外方也能滿足。

2.2 自動控制過程

(1)選定所有受控對象運行模式為自動。

(2)輸入或選擇有關(guān)模擬量上、下限值等。

2.2.1 進(jìn)水泵

在全自控狀態(tài)，5＃進(jìn)水泵為備用，其余4臺泵根據(jù)泵房液位高低和各自累計工作時間多少決定自動開停順序。將設(shè)定的進(jìn)水泵房液位高度，如6m定為100%，2m定為0%，則液位高度在0～25%時，第1臺泵啟動，25%～50%時，第2臺泵啟動，50%～75%時，第3臺泵啟動，75%～100%時，第4臺泵啟動。反之，當(dāng)液位從75%～100%降到75%以下，則1臺泵先停，隨著液位逐漸下降到0，其余3臺泵相繼停機(jī)。

2.2.2 粗格柵

進(jìn)水泵前粗格柵根據(jù)設(shè)定的柵前后液位差(如ΔH＝10cm)或定時(如ΔT＝5min)開停機(jī)。

2.2.3 細(xì)格柵

進(jìn)水泵后細(xì)格柵自動工作原理同粗格柵。

2.2.4 刮砂橋和砂泵

細(xì)格柵后一道工序--沉砂池刮砂橋，則根據(jù)設(shè)定的運行周期(如每隔8h啟動1次)自動控制開機(jī)，砂泵也同時運行，待砂橋在池上往返運動一個來回后，砂橋、砂泵自動停機(jī)。

2.2.5 進(jìn)水流量和pH計

從沉砂池出來的污水流經(jīng)巴氏計量槽，此處的超聲波流量計記錄瞬時流量和累計流量，瞬時流量如超過設(shè)定的上、下限值則報警；計量槽后的pH計可同時自動檢測進(jìn)水pH值和水溫，如這兩個模擬量超出測量范圍也會報警。

2.2.6 水下推進(jìn)器

厭氧池和缺氧/好氧池水下推進(jìn)器設(shè)定為“自動”運行狀態(tài)后將連續(xù)運行，除非故障或手動停機(jī)。

2.2.7 羅茨鼓風(fēng)機(jī)

鼓風(fēng)機(jī)為污水生化處理的關(guān)鍵性設(shè)備。傳統(tǒng)的羅茨鼓風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)活塞片呈“8”字型，存在著噪音大，出口風(fēng)壓風(fēng)量均為定值，不可調(diào)節(jié)之缺點。本工程共引進(jìn)GM130L型羅茨鼓風(fēng)機(jī)5 臺(1＃、2＃為一組，4＃、5＃為另一組，3＃風(fēng)機(jī)備用)，風(fēng)機(jī)活塞片側(cè)面近似呈三片夾角為120℃的橢圓，其中1＃、5＃風(fēng)機(jī)設(shè)有變頻調(diào)速裝置用于調(diào)整風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，起到調(diào)節(jié)風(fēng)量大小的作用。供氣干管共2根，每組風(fēng)機(jī)各供1根，3＃風(fēng)機(jī)兼作備用，并與2根主管連通。每根供氣干管對應(yīng)1座缺氧/好氧池，PLC根據(jù)每組缺氧/好氧池出水口溶解氧計自動檢測到的溶解氧值比較決定各組風(fēng)機(jī)的開、停或1＃、5＃變頻調(diào)速羅茨鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，以保證池中溶解氧滿足工藝要求。

2.2.8 回流污泥泵

5＃回流污泥泵為備用，其余4臺泵工作程序同進(jìn)水泵；不同的是，它們的開停除受回流污泥泵房液位高低控制外，還受進(jìn)水流量大小變化控制。每臺泵在以上任一開機(jī)控制條件滿足后即可開機(jī)。反之，當(dāng)兩個關(guān)機(jī)控制條件同時滿足后才會停機(jī)。

2.2.9 二沉池刮泥橋和浮渣泵

從2座缺氧/好氧池出來的泥水混合物都進(jìn)入一座中心配水周邊積泥的結(jié)合井，并通過結(jié)合井將污水均勻配至4個二沉池；二沉池采用中心進(jìn)水、周邊出水輻流式沉淀池，每池設(shè)1臺 2/3式機(jī)械刮泥橋和1臺依浮渣井液位高低自動開/停的浮渣泵，浮渣泵將刮泥橋上附有的浮渣刮板從池面刮入浮渣井的浮渣輸送到剩余污泥泵房。由于比重不同，在二沉池中停留一段時間的泥水混合物即進(jìn)行分離，上清液溢進(jìn)出水槽作為尾水排放到廠外農(nóng)渠，而沉降后污泥則依自重流向回流污泥泵房。

2.2.10 剩余污泥泵

剩余污泥泵房底部通過閥門與回流污泥泵房連通，3臺剩余污泥泵依時間程序定時開機(jī)，直至將設(shè)定體積的泥、渣排至濃縮池待處理。

2.3 系統(tǒng)的調(diào)試完善過程

第五篇：懷柔污水處理廠自動化控制系統(tǒng)改造方案(北京金控)

北京金控自動化技術(shù)有限公司

北京市懷柔污水處理廠自動控制系統(tǒng)改造方案

一、概述

懷柔區(qū)污水處理廠一、二期共計日處理量5萬噸，再生水處理量5萬噸，污水處理工藝采用A/A/O工藝，再生水處理采用某公司的MBR膜工藝，整體工藝運行良好。由于歷史原因，污水處理自控系統(tǒng)與再生水處理自控系統(tǒng)獨立運行，互不影響，但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不完善，數(shù)據(jù)采集不全面，給用戶的使用帶來一些不便，本次系統(tǒng)改造即是針對系統(tǒng)中存在的問題進(jìn)行改造。

二、實際情況分析

1、污水處理系統(tǒng) 1.1簡介

污水處理自控系統(tǒng)（以下稱“污水系統(tǒng)”）由某公司負(fù)責(zé)集成，主要采用施耐德品牌的設(shè)備，PLC采用Primium系列，共7個PLC分站，通訊方式采用總線通訊，上位軟件采用AB公司的RSView組態(tài)軟件，I/O點數(shù)約2000點，原系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：

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1.2系統(tǒng)存在的問題

（1）通訊方式落后

由于污水系統(tǒng)建立較早，采用了較早的CANopen總線通訊方式。該方式相比于施耐德公司MODBUS TCP/IP以太網(wǎng)方式具有通訊速度慢、可靠性低、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)落后等缺點。特別需要注意的是，作為總線通訊的主干線路，如果發(fā)生斷路，則該斷點之后的總線通路上的所有數(shù)據(jù)將無法與主站進(jìn)行通訊，主站將無法對這部分子站中的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測和控制，直接影響到正常生產(chǎn)。

（2）PLC與上位軟件不配套

PLC采用了法國施耐德公司的產(chǎn)品，上位軟件采用了美國羅克韋爾公司的產(chǎn)品，就使得他們的通訊不能采用任何一方的特有方式，不利于兩種產(chǎn)品之間的穩(wěn)定通訊，不利于日后的擴(kuò)展。

2、再生水系統(tǒng) 2.1簡介

再生水MBR處理自控系統(tǒng)（以下稱“MBR系統(tǒng)”）由某公司負(fù)責(zé)集成，主要采用西門子品牌的設(shè)備，PLC采用S7-300系列，共3個PLC分站，采用TCP/IP光纖以太網(wǎng)通訊方式，上位軟件采用Wincc組態(tài)軟件，I/O點數(shù)約1000點，原系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下： 北京金控自動化技術(shù)有限公司

2.2系統(tǒng)存在的問題

（1）數(shù)據(jù)采集不完善

MBR系統(tǒng)沒有將現(xiàn)場的所有設(shè)備信號采集到上位監(jiān)控系統(tǒng)中，因此，對一些重要設(shè)備的監(jiān)控不及時、不準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)不完善，并且不能實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，操作不方便，給運營管理人員造成工作上的不便。

（2）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不合理

MBR系統(tǒng)采用了光纖以太網(wǎng)方式進(jìn)行通訊，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用了星型連接，雖然問題沒有污水系統(tǒng)的嚴(yán)重，但是，如果中控室與現(xiàn)場通訊的主光纖斷路的話，中心控制室就無法與現(xiàn)場PLC進(jìn)行通訊，無法對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測和控制。

作為該污水處理廠的整個自控系統(tǒng)來說，可以總結(jié)成以下兩點：（1）自控設(shè)備先進(jìn)，工藝運行良好；（2）自控系統(tǒng)沒有合理組合，品牌太多，造成系統(tǒng)不兼容，擴(kuò)展性差，使用不方便。

由于污水和MBR的自控系統(tǒng)采用了法國施耐德、德國西門子、美國羅克韋爾三個不同品牌的PLC和組態(tài)軟件，并且互不兼容，通北京金控自動化技術(shù)有限公司

訊方式不同，因此，兩套系統(tǒng)不可能在現(xiàn)有平臺基礎(chǔ)上進(jìn)行合并或整合，只能分開使用，使用上不方便，也為將來污水處理廠的擴(kuò)建升級留下了隱患，也成為本次改造工作的重點。

三、改造方案

隨著技術(shù)的創(chuàng)新和不斷發(fā)展，污水處理廠的自控系統(tǒng)發(fā)揮了越來越重要的作用，管控一體化技術(shù)不斷在污水處理廠實現(xiàn)和發(fā)展。光纖以太環(huán)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成為主流，具有速度快，擴(kuò)展性好，兼容性好等優(yōu)點，下圖為目前較為典型的某廠自控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。雖然目前該污水處理廠還達(dá)不到此案例中的先進(jìn)程度，但可以據(jù)此結(jié)構(gòu)確定未來改造或擴(kuò)建方向。

1、改造原則

根據(jù)自控技術(shù)的發(fā)展趨勢和該污水處理廠自控系統(tǒng)的現(xiàn)狀，我們北京金控自動化技術(shù)有限公司

確定以下改造原則：

（1）堅持主干，豐富枝葉（2）統(tǒng)一平臺，易于擴(kuò)展（3）立足現(xiàn)實，完善創(chuàng)新

2、改造方案

根據(jù)該污水處理廠的實際情況和我們在自控領(lǐng)域的專業(yè)經(jīng)驗，我們認(rèn)為，解決目前的問題仍然需要依靠現(xiàn)有底層PLC系統(tǒng)，對底層PLC及其通訊方式不進(jìn)行大的改造，以保持現(xiàn)有設(shè)備的良好運行，待日后合適的機(jī)會可以再次進(jìn)行改造。系統(tǒng)結(jié)果圖如下：

在具體實施方面，我們提出，分三步對該污水處理廠自控系統(tǒng)進(jìn)行改造。

（1）第一步——基礎(chǔ)改造

/基礎(chǔ)改造主要解決現(xiàn)場PLC數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確性和全面性問題，按點檢查，重新編制程序，畫出準(zhǔn)確竣工圖，具體包括：

①對照圖紙，檢查MBR系統(tǒng)的PLC點是否連接，是否與圖紙一北京金控自動化技術(shù)有限公司

致，不一致的情況下進(jìn)行修正，在原竣工圖上進(jìn)行準(zhǔn)確標(biāo)記。

②將MBR系統(tǒng)PLC系統(tǒng)中包括故障、運行、自動和儀表信號在內(nèi)的所有信號采集到中控室監(jiān)控計算機(jī)，對不完善的數(shù)據(jù)點重新編制PLC程序和上位軟件程序，實現(xiàn)報警信號報表、實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)報表和數(shù)據(jù)存儲；

③改變原系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用的星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，增加兩條光纖，使其成為光纖環(huán)網(wǎng)，以增加該系統(tǒng)的可靠性。

④在中控室監(jiān)控計算機(jī)實現(xiàn)MBR系統(tǒng)中的設(shè)備啟動/停止等遠(yuǎn)程控制；

⑤檢查污水系統(tǒng)的PLC點的連接情況，與原竣工圖進(jìn)行核對，對不一致的地方在原圖上進(jìn)行準(zhǔn)確標(biāo)記；

工作流程： 北京金控自動化技術(shù)有限公司

進(jìn)廠收集整理竣工資料備份原工控機(jī)系統(tǒng)讀取并備份原上位軟件讀取并備份3個現(xiàn)場PLC程序校對竣工資料與實際情況否是否一致現(xiàn)場重新校對、整理、定義是PLC程序中添加變量、編程在上位監(jiān)控軟件中添加變量上位監(jiān)控軟件畫面修改、增加、制作通訊測試檢查驗收 經(jīng)過基礎(chǔ)改造，使MBR系統(tǒng)和污水系統(tǒng)的圖紙描述準(zhǔn)確，資料齊全，以便于未來進(jìn)行擴(kuò)建和檢修等，同時，核對MBR系統(tǒng)中的數(shù)北京金控自動化技術(shù)有限公司

據(jù)點，對PLC編制控制程序，在上位監(jiān)控軟件中實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

（2）第二步——整合改造

從業(yè)主單位的長遠(yuǎn)利益考慮，注重于系統(tǒng)的整合改造，使改造后的系統(tǒng)具有完整性，并且兼容性良好，便于以后擴(kuò)建工程的擴(kuò)展。主要增加至少一臺高性能工控機(jī)和一臺數(shù)據(jù)服務(wù)器，增加一套第三方監(jiān)控軟件KingTrol SCADA，在此基礎(chǔ)上對上位監(jiān)控系統(tǒng)重新設(shè)計、集成。改造后的系統(tǒng)具有以下功能和特點：

①污水與MBR系統(tǒng)合并，在同一臺監(jiān)控主機(jī)上對所有PLC分站進(jìn)行監(jiān)控；

②所有設(shè)備可實現(xiàn)中控室遠(yuǎn)程控制，便于全過程控制和流程優(yōu)化；

③故障報警信號具有全面、良好、完整的顯示和記錄； ④儀表信號實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)存儲和查詢，采用數(shù)據(jù)庫存儲。工作流程： 北京金控自動化技術(shù)有限公司

進(jìn)廠收集整理竣工資料備份原兩臺工控機(jī)系統(tǒng)讀取并備份原兩臺上位軟件讀取并備份8個現(xiàn)場PLC程序校對竣工資料與實際情況否是否一致現(xiàn)場重新校對、整理、定義是再生水系統(tǒng)PLC程序中添加變量、編程污水系統(tǒng)PLC讀取變量設(shè)計、集成上位系統(tǒng)通訊測試檢查驗收 北京金控自動化技術(shù)有限公司

經(jīng)過整合改造，污水系統(tǒng)和MBR系統(tǒng)在統(tǒng)一的監(jiān)控平臺進(jìn)行監(jiān)測、控制和管理，數(shù)據(jù)采集全面、存儲完善、查詢方便、操作簡單。

（3）第三步——信息化建設(shè)

根據(jù)目前國際國內(nèi)污水處理廠建設(shè)的發(fā)展趨勢和業(yè)主單位的管理需要，以完善的自控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，進(jìn)行污水處理廠信息化建設(shè)，實現(xiàn)管控一體化成為本次工作的又一個重點。根據(jù)與業(yè)主單位的溝通，主要實現(xiàn)以下功能：

①電能管理。將配電中心的電力數(shù)據(jù)與現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行通訊和存儲，以車間為單位，可對每個車間以日或月為查詢統(tǒng)計條件，分別進(jìn)行電能監(jiān)測和成本核算，為管理者的優(yōu)化調(diào)度管理及績效考核提供參考。

②成本分析。對全廠的電費和藥劑費進(jìn)行統(tǒng)計和分析，形成全廠的運營管理成本分析系統(tǒng)，并且與水量結(jié)合分析，對單位污水處理成本進(jìn)行監(jiān)控和管理，為管理者調(diào)度、全過程優(yōu)化運行、節(jié)能降耗提供參考，切實降低企業(yè)運營成本。

③數(shù)據(jù)倉庫。為便于長時間、大容量存儲運行數(shù)據(jù)，必須建立全廠的實時數(shù)據(jù)倉庫，采用企業(yè)版SQLSever實時數(shù)據(jù)庫軟件和IBM服務(wù)器相結(jié)合的方式。通過建立數(shù)據(jù)倉庫，對報表進(jìn)行全面改進(jìn)，改變以往表格形式的報表，全部采用趨勢圖、柱狀圖、餅圖等直觀的、便于分析的方式進(jìn)行匯總，方便管理者進(jìn)行查閱。

④WEB訪問與管理、網(wǎng)站建設(shè)。為提高污水處理廠的管理效率，提高信息化水平，為管理系統(tǒng)建立一個網(wǎng)站，設(shè)置WEB遠(yuǎn)程訪問與北京金控自動化技術(shù)有限公司

管理的功能，便于管理者進(jìn)行遠(yuǎn)程管理，隨時隨地掌握污水廠的運行情況。同時，不同車間單位（例如化驗室）可隨時通過站點將管理數(shù)據(jù)統(tǒng)一到同一個數(shù)據(jù)平臺上，方便管理者進(jìn)行實時管理和調(diào)度?？偨Y(jié)

通過北京金控自動化技術(shù)有限公司對懷柔區(qū)污水處理廠的改造，徹底解決了原有系統(tǒng)的問題，改變了其廠污水處理系統(tǒng)與再生水系統(tǒng)長期獨立運行，無法融合的局面，從而大大提高了企業(yè)的自動化管理水平，尤其是信息化系統(tǒng)改造，全面提升了也得管控水平，通過這次改造，達(dá)到了提升管理水平，節(jié)能降耗的目的。