【文章內(nèi)容簡介】 線通過污水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 9 調(diào)制解調(diào)器和 A1SJ71UC24 通信模塊進行泵房設(shè)備控制和數(shù)據(jù)傳輸。網(wǎng)絡(luò)控制分布圖如圖 15 所示。 圖 15 全廠網(wǎng)絡(luò)控制圖 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 污水處理廠的自控系統(tǒng)由環(huán)形拓撲形式（ ring topology）和星形拓撲形式 (star topology)兩種總線網(wǎng)絡(luò)形式構(gòu)成。 上位機組態(tài)功能 （ 1）控制操作：在中控室里采用 2 臺 IBM90 和 INTERACT 組態(tài)軟件開發(fā)的工控程序能對全廠和 2 個污水提升泵站的被控設(shè)備進行控制、對各現(xiàn)場控制站 PLC 的參數(shù)進行設(shè)定和修改，具有良好的人機交互界面，可方便地進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，針對不同的操作者，設(shè)置相應(yīng)的加密等級，記錄操作員及其操作信息。 （ 2）顯示功能：用設(shè)計方法生成圖形，實時地、集中地顯示被測 參數(shù)所處的變化過程。對全廠工藝過程、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)進行分析、統(tǒng)計、計算、顯示。 報警功能：當某一參數(shù)異常或設(shè)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。 污水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 10 （ 3）報表功能：分成年度、月度、日班報表及運行參數(shù)報表。如：污水處理量、加藥量、耗電量等。 （ 4）打印功能：各種報表的打印，各種事件及報警實時打印。 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，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房和泥餅堆放場合建。這樣，在常規(guī)的設(shè)計中，小型污水廠內(nèi) 至多有三個主要的處理單元：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)計時應(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)備的維護管理，而且沒有閥門堵塞的問題。在小型污水處理廠內(nèi)多采用類似策略，可以大大節(jié)省工程費用，方便維護管理。 系統(tǒng)構(gòu)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(shè)兩個 PLC分站，分別監(jiān)控水區(qū)和泥區(qū)的設(shè)備運行和控制，設(shè)一個總站集中分站信息并控制分站工作。具體控制分為 : (1) 現(xiàn)場控制，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)點動按鈕，用于調(diào)整和檢修。 (2) 各開關(guān)柜 (包括 :10kV 進線柜、 進線柜等 )，由“自動 /停止 /手動”轉(zhuǎn)換控制狀態(tài)，“手動”設(shè)啟 /停按鈕，用于手動操作。 (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(shè)備，自動監(jiān)控所屬范圍運行。 (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。 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、 2 個 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)場總線標準 (Profibus)，它為分布式I/O 站或驅(qū)動器等現(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 標準。 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(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。污水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 11 第 2 章 污水處理中的 PLC 概述 設(shè)計范圍 設(shè)計包括廠界內(nèi)預(yù)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 和有關(guān)的輔助裝置等。 PLC 設(shè)計綜述 實用性： PLC 系統(tǒng)其目的在于滿足污水廠生產(chǎn)控制和管理要求，在保證先進的條件下，設(shè)備和系統(tǒng)應(yīng)符合實際要求。 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。 經(jīng)濟性： PLC 系統(tǒng)的技術(shù)含量高，設(shè)備復(fù)雜，因此，在設(shè)計時應(yīng)進行技術(shù)經(jīng)濟比較。 先進性：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)計規(guī)模和 BAF 生物濾池工藝的特點，本著技術(shù)先進，性價比高，適用可靠的原則進行設(shè)計。依據(jù)集中監(jiān)測為主，分散控制為輔的基本原則，設(shè)計采用以 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 PC）對廠內(nèi)各工況進行實時監(jiān)控，并有信號報警和聯(lián)鎖等設(shè)施以保證生產(chǎn)正常運行，生產(chǎn)的工藝過程 PLC 采用就地獨立控制。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)立三級控制層：設(shè)備就地手動、 PLC 子站現(xiàn)場監(jiān)控和中控室遠程監(jiān)控如圖 21 所示 。 在綜合樓設(shè)立中央控制室，下設(shè) 2預(yù)處理 PLC 子站， 3BAF 生物濾池 PLC 子站和4污泥處理 PLC 子站等共 7 個現(xiàn)場處理子站。在中央控制時可對主要設(shè)備實施開、?？刂啤Ｍ瑫r，設(shè)備運轉(zhuǎn)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(shè)備運轉(zhuǎn)情況進行監(jiān)控。 中央控制室還設(shè)置了以太網(wǎng)交換器，與廠級管理 PLC 成 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、化驗室終端。 污水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 12 圖 21 全廠網(wǎng)絡(luò)控制圖 PLC 在污水處理中的運用 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)有兩臺高分辨率計算機操作站、一臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、三臺打印機、一臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。兩臺計算機操作站互為備用，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)試過程中隨時修改程序。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。在廠級管理層可以通過 Inter 將結(jié)果、效益分析等發(fā)往主管局等政府機關(guān) ，系統(tǒng)流程 如圖 22 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行放大，便于分幅，分組展示，流程上有相關(guān)的實時生產(chǎn)過程的動態(tài)參數(shù)值顯示。當動態(tài)顯示值顯示改變時，隨之改變圖形的數(shù)值。 污水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 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)域的標準網(wǎng)絡(luò)。它具有靈活的結(jié)構(gòu)，安裝方便，支持 PLC 之間及 PLC 和上位機之間的自動數(shù)據(jù)鏈接，也可使用信息服務(wù)進行可編程的數(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 2Mbps，保證數(shù)據(jù)高速 準確地傳輸。 中央控制室與廠級管理層之間采用 100Mdps 的以太通訊網(wǎng)，該網(wǎng)帶有 Email 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。 為保證在供電發(fā)生意外時，系統(tǒng)能有足夠的反應(yīng)時間進行應(yīng)急處理， 中央控制室和各子站均設(shè)有在線式不間斷電源。 污水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 14 過電壓保護裝置能抑制出現(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，保障計算機、 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) 2預(yù)處理 PLC 子站位于 鼓風(fēng)機房 內(nèi)。 對工藝專業(yè)要求檢測的各種工藝參數(shù)，水泵、閘門、粗格柵、細格柵、排砂裝置等設(shè)備的運行狀態(tài)、故障狀態(tài)進行監(jiān)測和控制。通過網(wǎng)絡(luò)把信號送中央控制室計算機操作站完成指示、記錄、報表和報警打印等監(jiān)控管理功能。 其主要設(shè)備有： 粗格柵、閘板，細格柵、螺旋輸送機 粗格柵開、?？刂? 根據(jù)超聲波液位差計測得的粗格柵前后水位差值自動控制回轉(zhuǎn)式粗格柵的運行，即水位差達到設(shè)定值時，自動啟動格柵。當回轉(zhuǎn)式粗格柵停止運行的時間超出設(shè)定值時，系統(tǒng)轉(zhuǎn)為時間控制，此時限為可調(diào)式設(shè)計，并設(shè)置上限報警。 PLC 系統(tǒng)將根據(jù)軟件程序自動控制螺旋輸送機、回轉(zhuǎn)式粗格柵機的順序啟停、運行、停車以及安全連鎖保護，格柵機停機后延時停螺旋輸送機。 細格柵開、?？刂? 細格柵 24 小時運行，并設(shè)置上限報警。 PLC 系統(tǒng)將根據(jù)軟件程序自動控制螺旋輸送機、回轉(zhuǎn)式細格柵機的順序啟停、運行、停車以及安全連鎖保護，格柵機停機后延時停螺旋輸送機。 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。 （ 2） BAF 生物濾池 PLC 控制及檢測部分 廠內(nèi) 3BAF 生物濾池 PLC 子站位于變電所低壓配電室控制室內(nèi)。 對工藝專 業(yè)要求檢測的各種工藝參數(shù)，水泵、風(fēng)機、反沖洗泵等設(shè)備的運行狀態(tài)、故障狀態(tài)進行監(jiān)測和控制。并可在中控室計算機操作站完成指示、記錄、報表和報警打印等監(jiān)控管理功能。 其主要設(shè)備有： 排砂閥，排泥閥，啟閉機，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(fēng)機。 沉砂池和沉淀池 污水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 15 沉砂池和沉淀池定時開 /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)強化預(yù)處理后進入第一級生物過濾（ C/N）池，污 水通過濾池進水管進入濾池底部，填料上的微生物利用進水中的溶解氧降解 BOD，同時， 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入第二級生物過濾池的污水流程同第一級，但在第二級生物過濾池中可根據(jù)運行情況不曝氣并減少回流比以節(jié)能。經(jīng)二級生物過濾處理后的污水即直接進入接觸池消毒。 第一級生物濾池按時間及水位差控制濾池的反沖洗。在該級濾池有超聲波液位計， DO 測定儀等國外儀表。第二級生物濾池按吸附與過濾方式運行。按時間及水位差控制濾池的反沖洗。在該級濾池裝有超聲波液位計， SS 測定儀， DO 測定儀等國外儀表。檢測信號均送生物濾池處理 PLC 子站進行監(jiān)控。根據(jù)生物濾池水位差的反鎖信號控制反沖洗機組開停，根據(jù) DO 測量儀所測反鎖信號控制調(diào)節(jié)曝氣風(fēng)機的風(fēng)量。 BAF 生物濾池按所設(shè)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。或者在一個周期內(nèi)，如果水頭損失達到所設(shè)反沖設(shè)定值時，優(yōu)先進入反沖洗程序反沖洗周期設(shè)定值根據(jù)水質(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)先順序逐臺啟動濾池的反沖洗。 一、二級曝氣生物濾池控制過程： 反沖洗階段 : ⑴ 跟 據(jù) 時間設(shè)定為周期性反沖洗。 ⑵ 根據(jù)超聲波液位計所測水位值確定反沖洗過程。 ⑶ 當水位下降到所設(shè)定值時，停止進水閥，開啟反洗水出水閥。 ⑷ 待濾池液位再次下降到設(shè)定反洗液位值時，先開啟反洗鼓風(fēng)機，后開啟反洗風(fēng)閥進行氣沖洗。氣洗數(shù)分鐘后，關(guān)閉反洗氣閥，關(guān)閉反洗鼓風(fēng)機，氣沖洗結(jié)束。氣沖洗結(jié)束，進入水沖洗階段。先開啟反沖洗水泵，后開啟反洗管路閥們，進行水洗數(shù)分鐘后，水沖洗結(jié)束。當水沖洗結(jié)束后，繼續(xù)開啟反沖洗鼓風(fēng)機，再開啟反沖洗 風(fēng)閥，進入氣、水混合沖洗階段。氣、水混合反洗數(shù)分鐘后，關(guān)閉反洗氣 閥，關(guān)閉反洗鼓風(fēng)機；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。 當反沖洗階段結(jié)束后，先開啟進水閥，后開啟曝氣鼓風(fēng)機，再開啟曝氣風(fēng)閥，最后關(guān)閉反沖洗水出水閥。進入正常曝氣階段。 強制反 沖 洗 : 污水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 16 若反洗效果不佳，說明濾路可能出現(xiàn)堵塞，此時，關(guān)閉進水閥，開啟反沖洗出水閥，開啟強制反沖洗泵和強制反沖洗閥們，進行強制反沖洗，其過程按反沖過程運行，BAF 曝氣法工藝流程如圖 23 所示。 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)。 對于工藝專業(yè)要求檢測的各種工藝參數(shù)，水泵、加藥設(shè)備、離心脫水機等設(shè)備的運行狀態(tài)、故障狀態(tài)進行監(jiān)測和控制。通過網(wǎng)絡(luò)把信號送中央控制室計算機操作站完成指示、記錄、報表和報警打印等監(jiān)控管理功能。 其主要設(shè)備有： 離心脫水機，污泥進料泵，沖洗水泵，皮帶輸送機，無軸螺旋輸送機，隔膜計量泵，攪拌機。 污泥脫水系統(tǒng) : 污泥脫水系統(tǒng)為成套設(shè)備（包括污泥進料泵、加藥泵、離心脫水機），自帶現(xiàn)場控制柜。該系統(tǒng)運行、故障信號送入 PLC 顯示，根據(jù)儲泥池液位， PLC 給出設(shè)備的開、停命令，運行中設(shè)備根據(jù)