【正文】 專線通過污水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 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。 報(bào)警功能：當(dāng)某一參數(shù)異?；蛟O(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。有時(shí)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(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。 可靠性：污水處理廠的生產(chǎn)過程要求 PLC 控制系統(tǒng)具有連續(xù)可靠性。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。 污水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 圖 22 流程簡圖 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。 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) 2預(yù)處理 PLC 子站位于 鼓風(fēng)機(jī)房 內(nèi)。 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。經(jīng)二級(jí)生物過濾處理后的污水即直接進(jìn)入接觸池消毒。 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。氣沖洗結(jié)束，進(jìn)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(nèi) 4污泥 PLC 子站位 于污泥脫水間控制室內(nèi)。 污水 出水 污泥池 污泥脫水機(jī)房 泵 鼓風(fēng)機(jī) 隔 柵 集 水 井 1反應(yīng)池 2反應(yīng)池 3反應(yīng)池 污水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 該系統(tǒng)主要功能： ⑴ 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。本系統(tǒng)要求改善信息管理，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)。小型 PLC 作為單機(jī)小規(guī)模控制使用時(shí)，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(shè)計(jì) 18 PLC 設(shè)備的 選擇 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 公司 的 S7— 200 CPU226 系列產(chǎn)品。 ⑴ CPU 模塊：該模塊主要包括 CPU、電源和 I/O 點(diǎn) 3 部分。對(duì)關(guān)鍵的現(xiàn)場儀表，則考慮引進(jìn)國外設(shè)備。 型號(hào)：傳感器 IFS4000 轉(zhuǎn)換器 SC100AS/MP2211 PH 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。 可快速準(zhǔn)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(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。 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，其廠址往往是小污水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 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。 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。 配電設(shè)備 :用來給排污泵供電。 依靠先進(jìn)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以迅速有效地收集、傳送生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù)。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 : 本項(xiàng)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(shè)計(jì) 24 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 。其中 L2DP 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)。 （ 2） 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 。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。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）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， 作為 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。在進(jìn)行完總體設(shè)計(jì)以及具體的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)后，除要分別對(duì)其進(jìn)行調(diào)試外，必須對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試和試運(yùn)行，反復(fù)進(jìn)行硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的修改調(diào)整，使整個(gè)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(lán)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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、脈沖計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)換、限值邏輯判斷及聲光報(bào)警輸出、通信數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換。一般設(shè)計(jì)梯形圖程序大都采用繼電器系統(tǒng)電路圖的設(shè)計(jì)方法。 兩種方法比較各有優(yōu)缺點(diǎn)，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(yīng)注意在嚴(yán)寒地區(qū)冬季結(jié)露的問題；第二種方案造價(jià)較省，但需在混凝土蓋板上開孔，以便池內(nèi)設(shè)備的安裝及維護(hù)管理。上位微機(jī)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(duì)現(xiàn)場進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬顯示、分析限值或警報(bào)信息，驅(qū)動(dòng)打印機(jī)實(shí)時(shí)打印各種圖表 。 圖 32 PLC 構(gòu)成的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟 課題報(bào)告 系統(tǒng)構(gòu)成的確定 I/O 點(diǎn)數(shù)的確定 決定運(yùn)行方式 確定控制 方式 I/O 分配 確定存儲(chǔ)器容量 選擇 I/O 模塊 控制回路設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì) 調(diào)試運(yùn)行 外圍電路設(shè)計(jì) 選擇外設(shè) 控制盤、柜設(shè)計(jì) 污水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 29 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)。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。 （ 4） STEP7 可以利用 IEC1131 標(biāo)準(zhǔn)中八種編程語言中的六種 (STL、 LAD、 FBD、CFC、 SFC 和 SCL)進(jìn)行編程。上位機(jī)監(jiān)控軟件采用當(dāng)前流行的美國 GE 公司的 組態(tài)軟件來實(shí)現(xiàn)。 （ 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。 6個(gè)獨(dú)立的 20KHz高速脈沖輸出具有 PID控制器。 PLC 的通信，還未實(shí)現(xiàn)互操作性， IEC 規(guī)定了多種現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)， PLC 各廠家均有采用。 污水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23 PLC 具體配置情況 編程設(shè)備：編程器是 PLC 開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的器件，用于編程、對(duì)系統(tǒng)作一些設(shè)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(yùn)行。 配電設(shè)備 :主要是指 10kV 高壓配電設(shè)備和 配電設(shè)備，用來給進(jìn)水泵供電。在護(hù)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(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。高度和濃度同時(shí)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(dòng)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)。或 1189。 ⑵ 準(zhǔn)確全面反映出水廠的水質(zhì)情況。 SIMATIC S7200 是應(yīng)用于中、低檔性能范圍的可編程序控制器。 支持技術(shù)條件。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。 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(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。至此，反沖洗過程全部結(jié)束。 ⑵ 根據(jù)超聲波液位計(jì)所測水位值確定反沖洗過程。按時(shí)間及水位差控制濾池的反沖洗。 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，回用潛水泵，離心鼓風(fēng)機(jī)。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。通訊速率可達(dá) 2Mbps，保證數(shù)據(jù)高速 準(zhǔn)確地傳輸。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。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) ,在中央控制室利用 PC（工業(yè)級(jí) PC）對(duì)廠內(nèi)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。 L2DP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)。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。 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。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。 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。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(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。 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。但必須是適應(yīng)于間歇曝氣的運(yùn)行方式。貯泥室的多余污泥脫水后外運(yùn)，進(jìn)行深埋或投海處理。由于一池有多種功能，所以對(duì)曝氣頭的數(shù)量、鼓風(fēng)機(jī)的能力、池子總體容積等要求較高。反應(yīng)器內(nèi)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(shè)計(jì) 3 （ 2） SBR 工藝。 B 段起到出水把關(guān)作用，處理穩(wěn)定性較好。在工程實(shí)踐中應(yīng)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(shù)的風(fēng)險(xiǎn)，保證其長遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。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。 設(shè)計(jì) 包含 了 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 軟件設(shè)計(jì) 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.