【正文】 專線通過污水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設計 9 調制解調器和 A1SJ71UC24 通信模塊進行泵房設備控制和數(shù)據(jù)傳輸。 報警功能：當某一參數(shù)異?；蛟O備故障時，可根據(jù)不同的報警類別，發(fā)出聲光報警、屏幕報警。有時泥處理和水處理單元也可合建。 (3) 分站控制，用可編程控制器和工業(yè)控制計算機系統(tǒng)等自控設備，自動監(jiān)控所屬范圍運行。 可靠性：污水處理廠的生產過程要求 PLC 控制系統(tǒng)具有連續(xù)可靠性。同時，設備運轉狀態(tài)也通過通訊總 線送入上位計算機，在計算機上對全廠設備運轉情況進行監(jiān)控。 污水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設計 13 圖 22 流程簡圖 控制網絡系統(tǒng) 通訊控制網絡系統(tǒng)采用可與信 息系統(tǒng)無縫連接、可進行三階層通信、高速可靠通信。 分現(xiàn)場生產過程 PLC 控制系統(tǒng) （ 1）預處理 PLC 控制及檢測部 廠 內 2預處理 PLC 子站位于 鼓風機房 內。 污水閘門控制： 兩臺閘門根據(jù)液位手動或電動，其運行信號送入中控室監(jiān)控，不參加控制。經二級生物過濾處理后的污水即直接進入接觸池消毒。 BAF 生物濾池按所設計時間進行周期性反沖洗，其中，第一級按每個周期 16 小時，第二級按每個周期 36 小時進行反沖洗。氣沖洗結束，進入水沖洗階段。 圖 23 BAF 曝氣法工藝流程圖 （ 3） 污泥脫水 PLC 控制及檢測部分 廠內 4污泥 PLC 子站位 于污泥脫水間控制室內。 污水 出水 污泥池 污泥脫水機房 泵 鼓風機 隔 柵 集 水 井 1反應池 2反應池 3反應池 污水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設計 17 該系統(tǒng)主要功能： ⑴ 生產過程的全面查詢，包括各種進、出廠水流量，各中能耗等。本系統(tǒng)要求改善信息管理，把 PLC 與上位微機的通訊能力遠程 I/O 與微 機通訊方式和手段作為選擇的依據(jù)。小型 PLC 作為單機小規(guī)?？刂剖褂脮r，由于工藝簡單、程序固定，多 數(shù)使用 EPROM 或 EPROM 加 RAM。 污水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設計 18 PLC 設備的 選擇 為了保證監(jiān)控管理控制系統(tǒng)的正常運行， PLC 監(jiān)控系統(tǒng)選用 SIEMENS 公司 的 S7— 200 CPU226 系列產品。 ⑴ CPU 模塊：該模塊主要包括 CPU、電源和 I/O 點 3 部分。對關鍵的現(xiàn)場儀表，則考慮引進國外設備。 型號：傳感器 IFS4000 轉換器 SC100AS/MP2211 PH 計 此裝置為一組電極，這組電極產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清洗頭，德國 E+H 公司。 可快速準確地分析出不同條件和環(huán)境的懸浮固體濃度值 ,且連續(xù)測量 ,用來測量污水處理行業(yè)如污水處理廠 。1% 水溫 : 177。有專家統(tǒng)計，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。 小型污水處理廠受服務區(qū)域的現(xiàn)狀及污水收集輸送系統(tǒng)的限制，其廠址往往是小污水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設計 22 區(qū)內或廠礦企業(yè)內不規(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必須充分考慮。 如前所述，在小型污水處理廠的設計，有時因毗臨居民區(qū)或處于小區(qū)內的重要地區(qū)，往往有較高的環(huán)保要求，這就要求進行必要的環(huán)保方面的考慮。 配電設備 :用來給排污泵供電。 依靠先進的工業(yè)網絡技術可以迅速有效地收集、傳送生產和管理數(shù)據(jù)。根據(jù)水區(qū)和泥區(qū)的監(jiān)控對象的點數(shù)的多少，對 PLC 分別配置如下 : 本項目水區(qū)與泥區(qū) PLC 配置相同，均采用 SIEMENS 的 S7200 系列。 污水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設計 24 系統(tǒng)構成及其布局 根據(jù)工藝特點和控制要求，本系統(tǒng)采用分布式集散監(jiān)控系統(tǒng)，按流程設兩個 PLC分站，分別監(jiān)控水區(qū)和泥區(qū)的設備運行和控制，設一個總站集中分站信息并控制分站工作 。其中 L2DP 遵從 Profibus 標準開放式結構，適用于對時間要求嚴格的現(xiàn)場， 能夠以最快的速度快速處理和傳送網絡數(shù)據(jù)。 （ 2） 監(jiān)控軟件 實現(xiàn)了對整個系統(tǒng)的開關量、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 。這一點對減少小型污水處理廠的單方經營成本有很重要的意義。一般來講，配電與信號傳輸從輔助處理單元（包括辦公及變配電）要到水處理和泥處理單元，無論是先經過哪個處理單元，都可以在處理構筑物的側壁上向池內挑出管溝， 作為 管道與電纜的通道，服務于本處理單元的同時，又可使電力和信號到達另一個處理單元。在進行完總體設計以及具體的硬件系統(tǒng)設計和軟件系統(tǒng)設計后，除要分別對其進行調試外，必須對整個系統(tǒng)進行聯(lián)合調試和試運行，反復進行硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的修改調整，使整個系統(tǒng)全 部投入正常工作為止。在高出地面的池子部分，做成天藍色或湖綠色彩帶。 （ 3）采用旋流沉砂池，與 四 座 SBR 池合建，由 SBR 池中間的渠道給 四 座 SBR 配水。 下位 PLC 軟件用來實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、脈沖計數(shù)轉換、限值邏輯判斷及聲光報警輸出、通信數(shù)據(jù)格式的轉換。一般設計梯形圖程序大都采用繼電器系統(tǒng)電路圖的設計方法。 兩種方法比較各有優(yōu)缺點，采用陽光板或壓形鋼板拱形罩棚的辦法，外形美觀，管理方便，但為了日常的檢修，往往需要增加吊車，另外，采用這種圓拱頂應注意在嚴寒地區(qū)冬季結露的問題；第二種方案造價較省，但需在混凝土蓋板上開孔，以便池內設備的安裝及維護管理。上位微機完成監(jiān)測數(shù)據(jù)的存貯、處理與輸出，以圖形或表格形式對現(xiàn)場進行動態(tài)模擬顯示、分析限值或警報信息，驅動打印機實時打印各種圖表 。 圖 32 PLC 構成的控制系統(tǒng)設計步驟 課題報告 系統(tǒng)構成的確定 I/O 點數(shù)的確定 決定運行方式 確定控制 方式 I/O 分配 確定存儲器容量 選擇 I/O 模塊 控制回路設計 程序設計 調試運行 外圍電路設計 選擇外設 控制盤、柜設計 污水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設計 29 此種設計方法與常用的繼電器控制邏輯設計比較，組件的選擇代替了原來的部件選擇，程序設計代替了原來的硬件設計。有條件時，還可在反應池等重要地方安裝攝像頭，以監(jiān)視污水廠的運行狀況。 （ 4） STEP7 可以利用 IEC1131 標準中八種編程語言中的六種 (STL、 LAD、 FBD、CFC、 SFC 和 SCL)進行編程。上位機監(jiān)控軟件采用當前流行的美國 GE 公司的 組態(tài)軟件來實現(xiàn)。 （ 4) 總站主機控制，多為計算機監(jiān)控管理系統(tǒng)，集中分站信息，進行各種處理，并通過分站統(tǒng)一控制全廠運行，滿足工藝測控要求，使全廠運行處于 最佳狀態(tài)，是監(jiān)控管理的中心。 6個獨立的 20KHz高速脈沖輸出具有 PID控制器。 PLC 的通信，還未實現(xiàn)互操作性， IEC 規(guī)定了多種現(xiàn)場總線標準， PLC 各廠家均有采用。 污水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設計 23 PLC 具體配置情況 編程設備：編程器是 PLC 開發(fā)應用、監(jiān)測運行、檢查維護不可缺少的器件，用于編程、對系統(tǒng)作一些設定、監(jiān)控 PLC 及 PLC 所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場控制運行。 配電設備 :主要是指 10kV 高壓配電設備和 配電設備，用來給進水泵供電。在護坡上做綠化小品，起到美化全廠、改善環(huán)境的目的。 由于方便輸配水，各構筑物采用了合建方式， 在設計時應注意距離較近的構筑物的基礎處理，埋深上盡量接近。高度和濃度同時測量以檢測污泥輪廓。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清洗頭，德國 E+H 公司。 溶氧、濁度及固體含量：溶氧及濁度儀可提供監(jiān)測 /優(yōu)化工業(yè)和市政用水等污水處理廠的基本參數(shù)?；?1189。 ⑵ 準確全面反映出水廠的水質情況。 SIMATIC S7200 是應用于中、低檔性能范圍的可編程序控制器。 支持技術條件。具體有：替代繼電器、數(shù)學運算、數(shù)據(jù)傳遞、矩陣功能、高級功能、診斷功能以及串行接口。 ⑸ 建立與外部 Inter 的雙向連接，便于發(fā)布信息和從外部獲取信息。 污泥脫水系統(tǒng) : 污泥脫水系統(tǒng)為成套設備（包括污泥進料泵、加藥泵、離心脫水機），自帶現(xiàn)場控制柜。至此，反沖洗過程全部結束。 ⑵ 根據(jù)超聲波液位計所測水位值確定反沖洗過程。按時間及水位差控制濾池的反沖洗。 其主要設備有： 排砂閥，排泥閥，啟閉機，砂水分離器，電動進水閥，電動排水閥，電動進氣閥，電動氣沖閥電動反沖洗閥，回用潛水泵，離心鼓風機。當回轉式粗格柵停止運行的時間超出設定值時，系統(tǒng)轉為時間控制，此時限為可調式設計，并設置上限報警。通訊速率可達 2Mbps，保證數(shù)據(jù)高速 準確地傳輸。中央 控制室可對整個分控式控制系統(tǒng)進行系統(tǒng)組態(tài)管理、系統(tǒng)監(jiān)測、實時監(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，完成報警和報表打印。依據(jù)集中監(jiān)測為主，分散控制為輔的基本原則，設計采用以 PLC（可編程控制器）為基礎的監(jiān)測控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ,在中央控制室利用 PC（工業(yè)級 PC）對廠內各工況進行實時監(jiān)控，并有信號報警和聯(lián)鎖等設施以保證生產正常運行，生產的工藝過程 PLC 采用就地獨立控制。 L2DP適用于對時間要求嚴格的現(xiàn)場，能夠以最快的速度快速處理和傳送網絡數(shù)據(jù)。在小型污水處理廠內多采用類似策略，可以大大節(jié)省工程費用，方便維護管理。 由于污水廠較小，各構筑物之間一般用 渠道相連，既節(jié)省了占地，又減少了水頭損失。設立不同的安全操作等級，針對不同的操作者，設置相應的加密等級，記錄操作員及其操作信息。 8 個現(xiàn)場控制站用于控制現(xiàn)場設備、采集動態(tài)工藝參數(shù)和設備工作情況。該系統(tǒng)流程控制原理圖如圖 14 所 示。 沉砂池、生化池、沉淀池、污泥回流泵房和鼓風機房的設備控制 砂攪拌器的自動運行通過進水電磁流量計控制，而抽砂泵的運行狀態(tài)是由微機對其開、停時間的設置控制的。 粗格柵、細格柵、提升泵房的設備控制 粗格柵、細格柵的控制分為現(xiàn)場控制和遠程控制兩種模式。但必須是適應于間歇曝氣的運行方式。貯泥室的多余污泥脫水后外運，進行深埋或投海處理。由于一池有多種功能，所以對曝氣頭的數(shù)量、鼓風機的能力、池子總體容積等要求較高。反應器內活性污泥處于一種交替的吸附、吸收及生物降解和活化的變化過程之中，因此處理效果好。此外，這種工藝也有利于減少污泥回流量，有節(jié)能效果。 污水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設計 3 （ 2） SBR 工藝。 B 段起到出水把關作用，處理穩(wěn)定性較好。在工程實踐中應具體情況具體分析、因地制宜、綜合比較，做出優(yōu)化選擇。工藝的選擇更注重成熟性和可靠性，以降低技術的風險，保證其長遠的經濟效益。因此近些來，我國的城市水資源進一步緊張，許多城市嚴重缺水。 設計 包含 了 污水處理廠的設備組 成、自動化控制方式和 PLC 各工作站的功能、網絡構成在污水處理中的應用，總結自動化控制系統(tǒng)對提高生產效率、減少現(xiàn)場操作人員、提高安全性發(fā)揮的良好效果。 關鍵詞 污水處理 自動化控制系統(tǒng) PLC 軟件設計 Abstract This paper designs the project of urban sewage disposal with PLC, which is SIEMENS S7— 200 series and introduces the method of urban wastewater treatment. The paper also designs the method of supervises and control in the urban wastewater treatment plant. In order to improve the operation management level of the sewage treatment plant, PLC has bee one of the important position units that is this system too, every Entrance form the control system of the sewage treatment plant according to certain topological structure interconnection among system this. Combine the running situation of the benevolence of one and automatic control system of wastewater treatment plant, system will monitor the water quality of the in and out sewage and also control the water zone and mire zone. When the system has something wrong PLC will give an alarm.