【文章內(nèi)容簡介】 吸刮泥機、污泥回流泵房的閥門和回流泵都是由微機觸發(fā)指令通過 PLC 控制。 生化池好氧區(qū)的 DO 計、 MLSS 計、 ORP 計、空氣調(diào)節(jié)閥和 HVTURBO 鼓風(fēng)機是污水處理的重要設(shè)備。曝氣池溶解氧的控制、厭氧段與好氧段的控制、污泥濃度的控制是污水處理廠工藝的核心。該系統(tǒng)控制思路： PLC 通過對 DO 的檢測，自動調(diào)節(jié)空氣閥的開度；當(dāng)檢測到空氣閥的調(diào)節(jié)不能滿足 DO 的需要時，再著行調(diào)整 鼓風(fēng)機的出風(fēng)導(dǎo)葉片的開度（目前各污水廠在該系統(tǒng)的應(yīng)用都不理想，主要問題是溶解氧的測量值滯后、不穩(wěn)定及空氣閥門的選型）； PLC 檢測 DO 計、 MLSS 計、 ORP 計的值傳送上位機進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，實時掌握厭氧段與好氧段、污泥濃度等狀況，及時調(diào)整工藝控制 。 脫水機房 脫水機房的設(shè)備主要擔(dān)負(fù)由污泥提升泵將回流泵井的剩余污泥與污泥絮凝劑按比例混合進(jìn)行脫水處理的任務(wù)。污泥與溶解成一定濃度的絮凝劑混合后，污泥中的固體顆粒被凝聚成絮團，并分離出自由水，然后被輸送到帶式污泥脫水機上，經(jīng)頂脫水區(qū)、重力脫水區(qū)、楔形脫水區(qū)、壓濾脫水 區(qū)后形成濾餅排出。設(shè)備的控制思路是以時序的邏輯控制為主導(dǎo)，污泥和絮凝劑混合的比例通過污泥電磁流量計、清水流量計和投藥泵投藥量實現(xiàn)。該系統(tǒng)流程控制原理圖（如圖 34 所示） 。 天津工程師范學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)論文 7 圖 34 系統(tǒng)流程控制原理圖 脫水機系統(tǒng)的聯(lián)動控制時序： 條件：各設(shè)備準(zhǔn)備就緒，無故障；空壓機、自動配藥池工作正常。 啟動：皮帶輸送機運轉(zhuǎn) 帶式脫水機運轉(zhuǎn) 投藥泵運轉(zhuǎn) 污泥泵運轉(zhuǎn)。 停機：控制順序與啟動順序相反。 時間：根據(jù)實際的運行狀況，可在 PLC 中設(shè)置各設(shè)備聯(lián)動間隔時間。 PLC 控制系 統(tǒng) 污水處理廠自控系統(tǒng)遵循 “集中管理，分散控制，數(shù)據(jù)共享”的原則，設(shè)計選型先進(jìn)，安全可靠，經(jīng)濟合理，并能保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定高效地運行。 PLC 控制系統(tǒng)滿足污水處理廠運行管理和安全處理的要求，即生產(chǎn)過程自動控制和報警、自動保護、自動操作、自動調(diào)節(jié)、提高運行效率，降低運行成本，減輕勞動強度，對污水處理廠內(nèi)各系統(tǒng)工藝流程中的重要參數(shù)、設(shè)備工作情況等進(jìn)行計算機在線集中實時監(jiān)測，重要設(shè)備進(jìn)行計算機在線集散控制，確保污水處理廠的出水水質(zhì)達(dá)到設(shè)計排放標(biāo)準(zhǔn) 。 PLC 控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成及功能 污水處理廠 PLC 控制系統(tǒng)由兩臺計算機、 8 個現(xiàn)場控制站、工藝儀表 、電量變送器構(gòu)成。 8 個現(xiàn)場控制站用于控制現(xiàn)場設(shè)備、采集動態(tài)工藝參數(shù)和設(shè)備工作情況?，F(xiàn)場控制站根據(jù)污水處理廠的實際工藝和構(gòu)筑物的幾何分布，設(shè)置在控制對象和信號源相對集中的幾個單體中，并考慮在不影響控制功能和設(shè)備安全的前提下，盡量節(jié)省投資。本控制系統(tǒng)由 8 個現(xiàn)場控制站組成。它們分別位于：廠外 1泵站；廠外 2泵站；廠內(nèi)中心控制室；廠內(nèi)低壓電房；鼓風(fēng)機房（ 3 個站）；脫水機房。 0＃工作站～ 5＃工作站之間采用 A1SJ71AR21 模塊通過同軸電纜通訊。 1工作站和 2工作站與廠內(nèi)主工作站的距離 4～ 5 公里，且無人值班，故租 用電信公司無源電話專線通過調(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。 天津工程師范學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)論文 8 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)地控制，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(jìn)線柜、 進(jìn)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn) ， 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(biāo)準(zhǔn)。 SINEC L2 又分為如下子協(xié)議 :L2TF、 L2FMS、 L2DP 及 L2AP。其中 L2DP 遵從 Profitbus 標(biāo)準(zhǔn)開放式結(jié)構(gòu)，適用于對時間要求嚴(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)。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 。 天津工程師范學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)論文 9 4 污水處理 電氣 系統(tǒng)的設(shè)計 概述 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 。 系統(tǒng) 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(jìn)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(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟比較。 先進(jìn)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(jìn)，性價比高，適用可靠的原則進(jìn)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)（ SCADA） ,在中央控制室利用 PC（工業(yè)級 PC）對廠內(nèi)各工況進(jìn)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(yuǎn)程監(jiān)控（如圖 41 所示）。 在綜合樓設(shè)立中央控制室，下設(shè) 1預(yù)處 理 PLC 子站， 2BAF 生物濾池 PLC 子站和3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、停控制。同時，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(jìn)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 層以太信息網(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。 天津工程師范學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)論文 10 一期生化池設(shè)備及儀表 一期沉淀池設(shè)備及儀表格柵間，沉砂池，鼓風(fēng)機房設(shè)備及儀表電磁流量計、超聲波流量計、水位計、空氣流量計脫水機房設(shè)備及儀表二期生化池設(shè)備及儀表 二期沉淀池設(shè)備及儀表 打 印 機 打 印 機 計 算 機 廠 外 1 P L C 站 0 P L C 站 廠 外 2 P L C 站 中 控 室 遠(yuǎn) 程 監(jiān) 控 P L C 子 站 現(xiàn) 場 監(jiān) 控 設(shè) 備 就 地 動 手 圖 41 PLC 子站現(xiàn)場監(jiān)控和中控室遠(yuǎn)程監(jiān)控 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 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(jìn)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)（如圖 42 所示） 。 天津工程師范學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)論文 11 P L C 監(jiān) 控 主 程 序有 開 、 停 泵 指 令泵 機 控 制 方 式轉(zhuǎn) 開 、 停 泵 監(jiān) 控 程 序YNYN 停 泵 監(jiān) 控 程 序1 關(guān) 泵 出 口 液 控 閥2 水 泵 定 時 器 清 零 ，開 始 計 時液 控 閥 全 關(guān) 最 長 關(guān) 閘 時 間1 停 水 泵 電 機2 停 泵 定 時 器 青 清零 ， 開 始 計 時水 泵 停 止 ? 最 長 停 泵 時 間返 回 P L C 監(jiān) 控 主 程 序 報 警NNYNNYY 天津工程師范學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)論文 12 開 泵 監(jiān) 控 程 序泵 機 滿 足 啟 動 條 件1 、 啟 動 電 機2 、 啟 動 計 時 器 清 零 ， 開 始 計 時水 泵 運 行 ？ 最 長 啟 動 時 間1 、 開 泵 出 口 液 控 閥2 、 開 閥 定 時 器 清 零 ， 開 始 計 時液 控 閥 全 開 最 長 開 啟 時 間返 回 P L C 監(jiān) 控 主 程 序報 警NYNNYYNNY 圖 42 系統(tǒng) 流程圖 天津工程師范學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)論文 13 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(jìn)行放大，便于分幅，分組組展示，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(dāng)動態(tài)顯示值顯示改變時，隨之改變圖形的數(shù)值 。 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) 1預(yù)處理 PLC 子站位于污泥脫水間控制室內(nèi)。 對工藝專業(yè)要求檢測的各種工藝參數(shù)，水泵、閘門、粗格柵、細(xì)格柵、排砂裝置等設(shè)備的運行狀態(tài)、故障狀態(tài)進(jìn)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(xì)格柵、螺旋輸送 機 該子站模擬量輸入、輸出，數(shù)字量輸入、輸出點數(shù) AI:11 DI:30 DO:22 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(dá)到設(shè)定值時，自動啟動格柵。當(dāng)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(xì)格柵開、?？刂? 細(xì)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(xì)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) 2BAF 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(jìn)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(jìn)水閥，電動排水閥，電動進(jìn)氣閥，電動氣沖閥電動反沖洗閥，回用潛水泵，離心鼓風(fēng)機。 天津工程師范學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)論文 14 該子站模擬量輸入、輸出，數(shù)字量輸入、輸出點數(shù) AI:14 AO:3 DI:124 DO:134 沉砂池和沉淀池 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(jìn)入第一級生物過濾（ C/N）池，污水通過濾池 進(jìn)水管進(jìn)入濾池底部，填料上的微生物利用進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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