【文章內容簡介】 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)的設計中，小型污水廠內至多有三個主要的處理單元：輔助生產區(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。通過連接構筑物的渠道應做沉降縫。　　多座反應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。具體控制分為: (1) 現(xiàn)場控制，設現(xiàn)場箱或按鈕站，由“現(xiàn)場/遙控”轉換控制狀態(tài)， “現(xiàn)場”設點動按鈕，用于調整和檢修。 (2) 各開關柜(包括:10kV 進線柜、 進線柜等)，由“自動/停止/手動”轉換控制狀態(tài)， “手動”設啟/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、服務器工作站、投影儀、打印機、2 個 PLC 工作站和現(xiàn)場一次設備。通信網絡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)內部交換的接口通信協(xié)議采用 SINEC L2，該協(xié)議遵從 DIN19245 標準。污水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設計11L2DP 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)。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)設計12第 2 章 污水處理中的 PLC 概述 設計范圍設計包括廠界內預處理、生物濾池、污泥處理及附屬設施需要檢測和控制應提供的儀表和有關的輔助裝置等。 PLC 設計綜述實用性：PLC 系統(tǒng)其目的在于滿足污水廠生產控制和管理要求，在保證先進的條件下，設備和系統(tǒng)應符合實際要求?？煽啃裕何鬯幚韽S的生產過程要求 PLC 控制系統(tǒng)具有連續(xù)可靠性。經濟性：PLC 系統(tǒng)的技術含量高，設備復雜，因此，在設計時應進行技術經濟比較。先進性：網絡技術、信息技術、PLC 控制技術發(fā)展迅速。根據(jù)某污水處理廠的設計規(guī)模和 BAF 生物濾池工藝的特點，本著技術先進，性價比高，適用可靠的原則進行設計。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。從安全生產的角度和操作人員技術掌握程度上考慮，設立三級控制層：設備就地手動、PLC 子站現(xiàn)場監(jiān)控和中控室遠程監(jiān)控如圖 21 所示。在綜合樓設立中央控制室，下設 2預處理 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備實施開、?？刂?。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。中央控制室還設置了以太網交換器，與廠級管理 PLC 成以太信息網絡相連接，并設置廠長辦公終端、生產管理終端、化驗室終端。污水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設計13圖 21 全廠網絡控制圖 PLC 在污水處理中的運用 中央控制室在辦公樓設立中央控制室，中央控制室內設有兩臺高分辨率計算機操作站、一臺數(shù)據(jù)庫服務器、三臺打印機、一臺網絡設備。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絡分別下載到指定的現(xiàn)場控制站，以便在調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 將結果、效益分析等發(fā)往主管局等政府機關，系統(tǒng)流程如圖 22 所示。主要功能：生產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，流程上有相關的實時生產過程的動態(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)設計14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。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絡，該控制網是一種最現(xiàn)代化的開放網絡，已成為工業(yè) PLC 領域的標準網絡。它具有靈活的結構，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，對應低成本的通信系統(tǒng)。其通訊介質選屏蔽雙絞線。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，該網帶有 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，通過網關（以太網交換器）或 PLC 可與其他控制網絡、現(xiàn)場總線相連。為保證在供電發(fā)生意外時，系統(tǒng)能有足夠的反應時間進行應急處理，中央控制室和各子站均設有在線式不間斷電源。污水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設計15過電壓保護裝置能抑制出現(xiàn)在電力網絡中的暫態(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備免受過電壓的干擾和侵害，使用電設備安全正常運行。 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。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、排砂裝置等設備的運行狀態(tài)、故障狀態(tài)進行監(jiān)測和控制。通過網絡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。其主要設備有：粗格柵、閘板，細格柵、螺旋輸送機粗格柵開、?？刂聘鶕?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式粗格柵的運行，即水位差達到設定值時，自動啟動格柵。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。PLC 系統(tǒng)將根據(jù)軟件程序自動控制螺旋輸送機、回轉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、?？刂萍毟駯?24 小時運行，并設置上限報警。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 3BAF 生物濾池 PLC 子站位于變電所低壓配電室控制室內。對工藝專業(yè)要求檢測的各種工藝參數(shù)，水泵、風機、反沖洗泵等設備的運行狀態(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。沉砂池和沉淀池污水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設計16沉砂池和沉淀池定時開/停排砂、排泥閥，砂水分離器設備控制由設備廠商自帶可設定控制系統(tǒng)，砂水分離器應與排砂閥聯(lián)鎖。BAF 生物濾池工藝過程簡述：污水經強化預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。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節(jié)曝氣風機的風量。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?；蛘咴谝粋€周期內，如果水頭損失達到所設反沖設定值時，優(yōu)先進入反沖洗程序反沖洗周期設定值根據(jù)水質情況在反沖洗程序中為可調值。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定反洗液位值時，先開啟反洗鼓風機，后開啟反洗風閥進行氣沖洗。氣洗數(shù)分鐘后，關閉反洗氣閥，關閉反洗鼓風機，氣沖洗結束。氣沖洗結束，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，水沖洗結束。當水沖洗結束后，繼續(xù)開啟反沖洗鼓風機，再開啟反沖洗風閥，進入氣、水混合沖洗階段。氣、水混合反洗數(shù)分鐘后，關閉反洗氣閥，關閉反洗鼓風機；關閉反洗水水閥，關閉反洗水泵。至此，反沖洗過程全部結束。當反沖洗階段結束后，先開啟進水閥，后開啟曝氣鼓風機，再開啟曝氣風閥，最后關閉反沖洗水出水閥。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)設計17若反洗效果不佳，說明濾路可能出現(xiàn)堵塞，此時，關閉進水閥，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。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。對于工藝專業(yè)要求檢測的各種工藝參數(shù)，水泵、加藥設備、離心脫水機等設備的運行狀態(tài)、故障狀態(tài)進行監(jiān)測和控制。通過網絡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 給出設備的開、停命令，運行中設備根據(jù)自帶的控制程序動作，給料機組機開/停與離心脫水機。脫水后污泥螺旋輸送機和皮帶輸送機與離心脫水機聯(lián)鎖，先開啟螺旋輸送機和皮帶輸送機，再開啟離心脫水機，最后開啟污泥泵，停運時，先停污泥泵，再停離心脫水機，最后停螺旋輸送機和皮帶輸送機。污水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設計18 廠級管理 PLC 系統(tǒng)為了及時地對來自污水處理現(xiàn)場的生產信息進行收集、儲存、分析和加工處理，以便工廠領導層對生產管理的準確決策，設計中考慮了廠級管理終端。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。⑵生產過程分析報告、報表和圖形。⑶設備資料數(shù)據(jù)庫和設備運行管理數(shù)據(jù)庫。⑷化驗所需要的參數(shù)。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。 PLC 設備及儀表選型 PLC 選型原則利用可編程序控制器（PLC）組成遠程自動監(jiān)測系統(tǒng)時，首先遇到的是 PLC 的選型問題。在選用 PLC 時，除把可靠性、環(huán)境適應性放在首位外，還要根據(jù)具體應用場合盡量選用合適的可編程序控制器。關于可編程控制器選型的一般原則可從以下幾方面考慮：明確控制對象要求。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)。PLC 響應時間的影響因素有：輸入信息時，CPU 讀解用戶邏輯網絡時間和輸出時間。PLC 的實時響應性還受到系統(tǒng)中最慢儀器的限制，與上位機的通訊也將增加服務時間。功能選擇要根據(jù)不同的控制對象確定。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。輸入輸出模塊選擇。輸入/輸出模塊是 PLC 與被控對象之間的接口，模塊選擇得當與否直接影響控制系統(tǒng)的可