污水处理厂自控完整系统工艺介绍

1、污水处理厂自控系统工艺介绍污水处理厂位于市区或市郊，出水排入河流，水质达到国家一级排放标准。工程采用水解-AICS处理工艺。其具体流程为:污水首先分别经过粗格栅去除粗大杂物， 接着污水进入泵房及集水井，经泵提升后流经细格栅与沉砂池,然后进入水解池，。水解池 出水自流入AICS进行好氧处理，出水达标提升排入河流。AICS反应器为改进S BR得一 种.其工艺流程如下图1所示：污水处理厂自控系统设计得原则从污水处理厂得工艺流程可以瞧岀，主要工艺AICS反应器就是改进SBR得一种，需要 周期运行,A I C S反应器得进水方向调整、厌氧好氧状态交替、沉淀反应状态轮换都有电动 设备支持,大量得电动设备得

2、开关都需要自控系统来完成，因此自控系统对整个周期得正确 运行操作至关重要。而且好氧系统作为整个污水处理工艺能量消耗得大户，它得自控系统优 化程度越高，整个污水处理工艺得运行费用也会越低，这也说明了自控系统在整个处理工艺 中得重要性。为了保证污水厂生产得稳泄与髙效，减轻劳动强度，改善操作环境，同时提高污水厂得 现代化生产管理水平，在充分考虑本污水处理工艺特性得基础上，将建设现代化污水处理厂 得理念融入到自控系统设计当中，本自控系统设计遵循以下原则:先进合理、安全可靠、经 济实惠、开放灵活.一4*IL泥捌汚泥脱水间汚泥调节池自控系统得构建污水处理厂得自控系统就是由现场仪表与执行机构、信号采集控制与

3、人机界而（监控） 设备三部分组成。自控系统得构建主要就是指三部分系统形式与设备得选择。本执行机构主 要就是根据工艺得要求由工艺专业确左，预留自控系统得接口，仪表得选择将在后而得部分 进行描述。信号采集控制部分主要包括基本控制系统得选择以及系统确左后控制设备与必须 通讯网络得选择。人机界而主要就是指中控室与现场值班室监视设备得选择。1、基本系统得选择目前用于污水处理厂自控系统得基本形式主要有三种DCS系统、现场总线系统与基于 P C控制得系统.从规模来瞧三种系统所适用得规模就是不同。DCS系统与现场总线系统 一般适用于控制点比较多而且厂区规模比较大得系统，基于P C得控制则用于小型而且控制 点比

4、较集中得控制系统。基于PC得控制系统属于高度集成得控制系统，其人机界而与信号采集控制可能都处于同 一个机器内，受机器性能与容量得限制，本工程厂区比较大，控制点较多，因此采用基于PC 得控制系统就是不太合适得。DCS系统适用于模拟量多，闭环控制多得系统。而现场总线系统得主要优势就是适用用 于控制点相当较少而且特别分散得系统。从施工与维护得角度来瞧,传统得DCS系统布线 得工作量要远远大于现场总线系统。此外，现场总线系统与DCS系统相比，还有最为重要得 一点就是开发性好，扩展方便。本工程得控制点在7 00点左右，模拟量只占20%左右，属于规模比较小得类型，而且 这些控制点就是以工艺处理单元为界线分

5、散在厂区各处，因此本工程采用现场总线作为基本 控制系统。2、通讯网络选择现场总线系统最主要得特点就就是依赖网络通讯，分散控制与信号采集，最大程度得减少 布线，肖省安装与维护费用.现场总线主要就是指从现场控制器或I O模块到监控系统得通 讯网络。目前现场总线，根据通讯协议得不同可以分为很多种，比如,ProfiBus、CAN、 Cont r olNet. DeviceNet FF Lon总线等.目前现场总线技术还没有统一得标准，各自 得功能特点基本一致，因此本工程设计时选用在中小型控制系统应用非常广泛得ProfiBus 总线。其在性价比较高，且在国内推广得时间长，稳定性较高。ProfiBus总线有

6、三种形式DP、PA与FMSO Pa总线就是与智能仪表结合在一起安全 性非常高得一种Prof i Bu s总线形式，造价比较髙，常用于仃油化工冶金等行业;FMS总线 适用于大范1期与复杂得通讯系统，旨在解决通用性通讯任务，传速速度中等;DP总线就是用 于传感器与执行器级得髙速数据传速网络，不需要智能仪表配合，安全性略低于PA总线.本 工程就是污水处理工程，对通讯安全性得要求并不太高，通信得任务比较简单，对系统得传 输速度有一定要求。因此本工程得采用ProfiBUS- DP网络，即用西门子S7系列PLC搭建 整个系统.总线采用普通双绞作为传输介质，通讯速率可以达到1 2MBP。3、现场站设备配宜得

7、选择对于ProfiBus- D P网络来说只就是提供了一个从现场到监控层得信息通道，但信号得 采集与执行命令得下达仍然需要由控制器与现场得丨o模块组成得站来完成。ProfiBus- DP网络就是一种主从站得网络结构。整个网络上最多可以有128个从站，但只有一个作为 主站，所有得通讯事务都由主站来管理。主站必须要有控制器(CPU),同时也可以女装I 0采集模块。从站有两种方式：CPU+ I 0模块与通讯模块+10模块。第一种方式每个从 站都由C PU,每个站得控制事务都由本站完成，与主站之间得通讯量比较少.第二种方式就是 所有得从站都没有CPU,所有得控制事务都由主站CPU来完成，通过总线网络把

8、命令结果 传输到从站完成，从站只就是远程10.前述这两种从站组成方式有自己得特点。第一种方式，控制比较分散，通讯事务较小， 对网络得依赖不强，但每个站都有CPU,造价髙。第二种方式，控制集中，控制事务对网 络依赖性强，需要可靠得网络来支撑，同时对主站CPU得性能要求高，在软件编程与调试 方面具有很大得优势.这两种方式对工程得现场安装布线施工影响比较少。本工程控制点得规模施工调试工期比较短，选用了性价比比较髙得第二种方式作为从站得 组成方式即由西门子IM1 5 3通讯模块与S 7300系列10模块组成，主站CPU选用S7 315-2DP 系列.4、人机界面设备得选择人机界面设备就是直接与操作管理

9、人员进行交流得监控视备，一般由两部分组成，即现场 监视设备与中控室监视设备.现场监视设备可以就是PC机或就是触摸屏，中控室监视设备一 般由工控机、模拟屏或投影仪等组成。监视设备应在兼顾投资得情况匚保证操作管理人员 可以对整个污水处理厂全而直观得监视与控制.现场监视设备一般在比较重要得单元或控制事务比较大得从站中设豊，以便操作人员及 时对现场情况进行处理.本工程得从站得规模比较少，厂区大小从操作距离来瞧并不大，同 时现场操作间内均设有有线电话，因此町在不设不设现场监视系统得情况下保证现场与中控 室得联络畅通。中控室监视设备就是全厂得指挥与信息处理中心，其作用不言而喻冲控室监视设备比较 传统得做法

10、就是模拟屏加工控机得方式，这种方式造价比较高且复杂。随着多屏卡功能得不 断完善，现场又出现了工控机多屏显示加投影仪得模式.多屏卡得安装使得一台工控机可以 同时拖动多台显示器，并显示不同画面，不同得工段可以同时显示，保证了操作人员监视得 全面性。投影仪可以把所需要得任何画面进行放大显示，也可以供人参观。第二种方式得造 价要远低于传统做法。5、其它成套设备得耦合本工程中鼓风机为高速离心风机，脱水机为2 000mm带宽脱水机，均为大型设备。 这些大型设备就是由许多辅助电动部分与主机共同工作完成鼓风机与脱水机得正常工作本 工程设计要求大型设备都单独配有自己小型得控制器，由供应商根据自己得经验编制相关程

11、 序并预留ProfiBus-DP接口，最终成为整个自控系统得一个从站.这样就苴它大型设备自 控系统与整个自控系统无缝连接,减少了不同供应商之间任务得交叉重叠。监控软件得选择监控软件就是人机交流得桥梁与翻译，就是保证整个自动控制系统易操作、易维护最重 要得部分。应选用成熟、先进并应用广泛得知名监控软件，本项目选用亚控k in gview 组态软件。自控控制系统与管理层得衔接自控系统操作与污水处理厂管理层得衔接主要就是把自动控制系统收集到得全厂信息可 以顺利传输到管理层计算机，管理人员可以在线查II污水处理厂得运行状况并调用相关得运 行数据。随着监控软件得供应商对INTERNET技术得不断应用开发

12、，监控软件都可以通 过局域网或I NTERNET广域网进行信息发布，管理层或授权用戸在任何可以上IN T E RNET网得地方便可浏览运行状况.而所使用MS IE浏览器得安全性问题已经得到解决。冗余问题由于本工程为污水处理厂工程，英安全性与可靠性要求并不严格，本设计没有对通讯网络 与控制器进行冗余配宜，只对上位工控机采用了双机热备配置。笔者认为在资金允许得情况 下，应对主控制器进行冗余配置.自控系统得站点划分根据污水处理工艺得工作原理以空间分别特点，在布线最小、功能完整得情况下对全厂得 站点进行了划分，子站为泵房站、水解池站、1号改进SBR站、2号改进SBR站、脱水 机房站与鼓风机房站。泵房子

13、站负责提升泵房、粗格栅、细格栅与沉砂池得数据处理，脱水 机房站除负责脱水机房外，集泥池、浓缩池也归在该站内，英余子站负责各自得工艺单元。 主站为变电所站，设在变电所内.自控特点：1、低投资:投资少本工程除一些精度要求髙得在线监测仪表（污泥浓度计、溶解氧仪与液位计）为进口仪 表外，其余部分在线仪表实现国产化，节省了一部分投资费用.另外，从工艺控制角度瞧，省去了一些不影响工艺运行要求得在线仪表，如0 RP讣、气 体流量计等。不设现场监视设备得也就是降低投资得重要原因之一。在自控系统得总线技术选取上、现场I/O控制设备与上位监控设备得选取上，均采用了 性价比较高得产品。如PLC采用西门子S 7-30

14、0系列等。本自控系统从以上几点节约了大绘得费用。2、低费用:运行费用低在占全厂能耗90%得原水提升与鼓风曝气这两个环节上，依托自动控制系统，进水段实 现恒液位、变流疑控制，由大功率变频装置拖动大流量潜污泵，完全涵盖了 50 0 -30 0 0m3/h得流量范围，克服了多台泵切换启停,流量突变对后续工艺得水力冲击，也达到节能 得目得，立式潜污泵得提水电耗为4、75 kwh/km3o占全厂能耗75 %以上得鼓风机选用单级髙速离心风机，通过控制进口导叶开度调节风 量，从而降低能耗，具体得作法就是在夜间小水疑与过渡工序时自动减小供气量。鼓风曝气控制画面:酸风机糸坑鸯詈弊&力创仞出匚咖硕出9WftW*辱価幵虞创“聃刑miWfl,0 斛金觀 m J |!韦叶帶开廉04120鼓风机房 生化池 ! 工作站II返回鼓风曝气控制画面:本自控工程在上位软件二次开发过程从人性化角度出发，提髙自控系统得可操作性，使管 理者在任意时间与地点可对工艺系统进行全方而得监控，及时了解到处理系统