电气方案控制说明

1、WWTP电气自控方案说明一)总体方案WWTP电气自控系统严格依据标电气准设计,实行的自控方案是:HMI+PLC掌握方案，其总体掌握框图如下列图。考虑到PLC能够很稳定的工作及为尽量削减硬件设施和电缆以减 少故障点，本次设计取消了现场手动掌握箱和MCC及VSD柜上手动按钮，全部的电气设施都由 PLC掌握，过程参量由PLC采集，在HMI上能对污水站全部设施及参数进行监控和操作，基本实 现无人值守的目的。掌握总体框图从该掌握框图可以清晰地看到共分5大局部1)工业计算机 运行HMI软件，操作员能够监控全部电气设施及过程参量，操作全部电气设施 设置工艺参数以及编制PLC程序下载到PLC CPU和制作HM

2、I画面。2)PLC掌握柜PLC是MODICON公司的QUANTUM系列，有电源模块,CPU模块,以太网通讯模 块，以及I/O模块，其中模拟量输入共32点,数字量输入共128点,数字量输出共80点，模拟量输出 共8点，PLC可以脱离HMI独立运行，污水处理站全部掌握规律都由PLC执行，是整个掌握系 统的核心，掌握软件是concept2.5,采纳挨次功能(SFC),功能块图(FBD),结构化文本(ST) 3种编程语言编制掌握程序。3)MCC掌握柜，共有48路开关接触器，能掌握48路电机设施，现在已用33台，其余15台备用(见 MCC柜主回路单线图)。直投电机掌握原理图(见直投电机原理图)PLC程序

3、运行使输出点闭合接 触器吸合，电机得电开头运转，同时接触器帮助点也闭合，反响到PLC数字量输入模块,这样操作员就 能在人机界面上监视该设施是否在运转。直投电机原理说明：1)QF是带有帮助点的断路器，在电路中具有隔离，短路，过载等保护功能，只有该断路器闭合 主回路才得电，掌握回路也会得电；KM是接触器，通过掌握回使接触器线圈得电，接触器闭合使电机运转。SW是隔离开关，放在尽量靠近设施的现场，隔离开关断开后能不仅切断设施的主电源，由于其帮助触点串入掌握回路，能使接触器断开，在修理设施时必需关断隔离开关加锁，以符合玛氏平安要 求。MCC柜除去直投电机外还有2台电动阀门，需要正反向运转,其原理图(见电

4、动阀门原理图)电动阀门现场 有3个反响信号：1)开到位，当电动阀门全开后，给出信号；2)关到位，当电动阀电动阀门原理图门全 关后，给出信号，3)过力矩信号，当阀门卡死后给出该信号。这3个信号作为DI点引到PLC掌握柜，以 掌握电动阀门.污水站要用PI掌握参量有5个:调整池液位,CASS池溶解浓度，压滤机进泥泵流量 调整池提升泵出水PH,CASS池回流污泥流量掌握CONCEPT自带了 PI调整功能块 卜面简要介绍PI功能块PI功能块输入包括输入端1）使能端EN,只有EN为TRUE时该功能块才有效；2）自动运行/手动运行模式选择MAN,当MAN为TRUE时PI块手动运行，当MAN 为FALSE时P

5、I块自动运行，3）半自动选择模式HALT；（一般很少用到）4）被掌握量的设定SP；5）被掌握量的实际值PV；6）比例系数GAIN；该系数越大，掌握速度越快，越小掌握速度越慢；7）积分系数TI；该系数越大掌握速度越慢，反之越快；PI输出最大值YMAX, 一般为16000；PI输出最小值YMIN, 一般为0；10）手动给定输出，YMAN,范围为YMIN=YMAN=YMAX；输出端：PI输出Y,输出范围为YMIN=Y=YMAXERR 偏差值，ERR=SP-PV;QMAX,当输出到达最大时，QMAX=1；QMIN,当输出到达最小时，QMIN=1；用PI掌握压滤进泥量程序4）手动/自动选择如何处理手动/

6、自动之间的关系是污水站编程中常常遇到的问题，一般要求在自动模式下手动无效，手 动模式下自动无效，手动状况下，可以在HMI上点动让该设施运转，在自动状况下，设施运转由程序自动 掌握。自动/手动程序如下：四）各个池子及设施的掌握程序说明及程序流程图1）隔油沉定池隔油沉定池有一台刮油刮泥机，两台污泥泵（一用一备），一台油泵。刮油刮泥机：该设施把浮油收集到集油井，把污泥收集到集泥斗，该设施有手动/自动2种运行模 式，手动模式下，从HMI上手动起停该设施，在自动模式下，当来水流量大于0后自动启动该设施，当来水为0时连续运行20分钟停止。见流程图如下：污泥泵：污泥泵把集泥斗内污泥输送到污泥浓缩池,2台污泥

7、泵一用一备,该泵有2种运行模式:自动/手动,在手动模式下，从HMI上可以手动起停2台泵,在自动模式下,2台泵自动交替运行交替时间可以从HMI上设定。油泵：油泵是把集油井内油抽到汽车上外运,该泵由HMI上手动起停，集油井内有低液位保 护开关以保护泵不空转。2）调整池（见附录调整池HMI画面）调整池内有一台搅拌器，两台污水提升泵（一备一用），一个PH计,一个液位计。搅拌器：搅拌器的目的是为了不让污泥淤积在调整池内，但该搅拌器如不停运转会影响污水性质不利于后序压氧处理，所以该搅拌有自动/手动2种运行模式:在手动模式下，从HMI上可以手动起 停该搅拌器,在自动模式下，该搅拌器间息运行，运行/停止时间可

8、以从HMI设定。污水提升泵：污水提升泵把污水提升到气浮机,2台泵一用一备，有2种运行模式:自动/手动，在手动模 式下，从HMI上可以手动起停2台泵,在自动模式下,2台泵自动交替运行，交替时间可以从HMI上设定。该泵 是用变频器和液位计通过闭环PID掌握驱动，目的是为了在现有水量下既能保证污水有8小时调整时间，又能 来多少水抽多少水,转变液位设定值就能保证调整时间，通过PID掌握保证液位恒定在设定值就能保证来多少 水抽多少水。PID掌握也有2种运行模式：自动/手动模式，在手动模式下，泵的运行频率由操作员从HMI 设定，在自动运行模式下，通过液位形成闭环PID掌握，自动转变泵的运行频率。PH 计：

9、PH计检测调整池内PH值和温度值,变送成420mA信号由PLC采集,可以从HMI上监控到该参数，假如 PH值过低可以自动启动加碱泵，使PH值回到正常范围内。液位计：液位计检测调整池内液位,变送成4 20mA信号，由PLC采集,可以从HMI上监控到该该参数，液位计主要 是用来掌握提升泵的频率。3）气浮机：（见附录UASB HMI画面）该设施主要是为了除去污水内的油质,以利于后续厌氧处理，该设施有3台电气设施，容气泵,搅拌器，刮油 机,3台电气设施都由HMI手动启动停止。4）厌氧反响罐：（见附录UASB HMI画面）该罐内除了 PH计外没有其他设施需要掌握,PH计检测罐内PH值和温度值,变送成4

10、20mA信号由PLC 采集,可以从HMI上监控到该参数，通过该参数的变化趋势可以预知厌氧反响是向好的方向进展还是坏的方 向进展.，以便于污水站管理人员提前实行必要措施。CASS池：（见附录CASS HMI画面）相对来说CASS池是整个污水站要掌握设施最多,掌握最简单的地方。其中要掌握的设施有：5台搅拌器，2台污泥提升泵，2台潜水泵，1台剩余污泥电动阀门，1台回流污泥电动阀门，器，2台鼓风机 等设施，要采集掌握的参量有：溶解氧浓度，液位。下面对各设施 的掌握做较具体的介绍：1号搅拌器：该搅拌器始终不停运转，由HMI通过手动掌握2台潜水泵:2台泵一用一备，有2种运行模式:自动/手动,在手动模式下，

11、从HMI上可以手动起停2台 泵,在自动模式下,2台泵自动交替运行，交替时间可以从HMI上设定，同时该泵具有液位掌握功能，液位低于肯 定值自动停止，高于肯定值自动启动。其他设施启停时序掌握：其他设施都有自动/手动2种掌握模式：在手动模式下通过HMI每个设 施都可以手动启动停止，在自动运行模式下通过PLC挨次功能自动掌握运行，其挨次图见下列图:在每个阶段哪 些设施运转那些设施停止就很清晰。溶解氧掌握：溶解氧如何掌握前面已有比拟具体的介绍此处不在赘述6）后处理阶段后处理阶段主要目的是为了把CASS池出水做进一步处理以到达中水回用的目的。主要分3局部：混凝反响沉淀，砂滤及活性碳过滤，反冲洗局部。混凝反

12、响沉淀池主要设施有：2个混凝搅拌器，一 台刮泥机,2台污泥泵（一用一备）,2台清水提升泵（一用一备），一台反冲洗泵，2个差压计。2个混凝搅拌器:混凝搅拌器是把CASS池出水和混凝液混合，该设施从HMI上手动启动停止。刮泥机：刮泥机是把混凝池固体沉淀物收集到集泥斗也以便污泥泵把污泥抽到污泥浓缩池该设施从HMI上手动启动停止。污泥泵：污泥泵是把混凝沉淀池内污泥抽送到污泥浓缩池,2台泵一备一用，有手动/自动2种运行 模式,在手动模式下，从HMI可以手动启动停止任何一台泵;在自动模式下,2台泵交替运行，交替时间可以 在HMI上设定，该泵在低液位时会自动停止，高液位自动起动。2台清水提升泵：清水泵是把混

13、凝池内水提升到砂滤罐及活性炭过滤罐在做进一步处理。该泵控 制同污泥泵。差压计及反冲洗泵：2个差压计分别测量砂滤罐及活性碳罐进出水口的压力差，通过变送器变送成4-20mA标准信号送入PLC,可以在HMI上监控该参数，当差压超过设定值，会自动报警提示操作员，开 反冲洗泵清洗砂滤罐及活性碳过滤罐。四）HMI设计说明HMI是操作员和现场设施交互的窗口。因此HMI画面即要美观又能反映现场设施的实际运转状况还要求便于UT同事使用操作，这是HMI画面制作的总原那么。具体画面基本依据池子及功能分为下画 面：1）隔油沉淀池;2）调整池;3）UASB/气浮;4）CASS池后处理;6）加药房及压滤机。还包括的画面有

14、：1）历史 趋势,2）报警页,3）污水站总体画面,4）L0GIN及操作等级画面,具体见附录。4)VFD掌握柜变频掌握柜共掌握16台电机，其中有11台是直投电机,1台灌水器需要正反转且需要调速,由变频 器掌握，鼓风机，调整池提升泵,污泥浓缩池污泥泵及CASS池回流污泥，NAOH加药泵是变频控 制直投泵掌握原理同MCC柜直投电机，此处不在缀述。鼓风机变频掌握：污水处理好氧局部溶解氧浓度对处理结果有很大影响，溶解氧浓度太低，污水不能 达标；溶解浓度太高，不仅铺张电能还可能使活性污泥上浮使出水也不能达标。鼓风机加变频器就是为了 掌握CASS池溶解氧的浓度稳定在恒定值，考虑到实际应用中只可能一台是变频运

15、转，另一台停止或工频运 转，同时为了削减固定资产投资，设计了 2台风机只用一台变频器掌握，刚曝气时，一台风机变频运转， 假如该风机运行到50Hz后，溶解氧浓度仍没到达设定值，该变风机自动投到工频(50HZ)连续运转，其次台 风机自动投到变频运转，在PID自动掌握下直到溶解氧浓度稳定在设定值。当溶解氧浓度大于设定值，且变 频风机频率低于肯定频率，工频风机自动切断，只有变频风机运转。该风机闭环掌握框图及原理图如下：人机界面PLCVFD柜0-50HZ风机溶解氧设定ERR4-20mA+溶解氧实际值反响溶解氧闭环掌握框图污泥浓缩池污泥泵变频掌握：浓缩池污泥泵用变频掌握是为了让压滤机运行在最正确工作状态，

16、操作人 员可以设定污泥流量，由于是一台变频掌握2台污泥泵，一备一用，闭环掌握框图及其原理图如下HMI PLCVFD 柜 0-50HZ 污泥泵流量设定ERR 4-20mA+流量实际值反响压滤机进泥泵闭环掌握图调整池污水提升泵变频掌握：由于调整池是依据500吨水量每天调整时间8小时设计，污水泵也是依 据每天500吨水量选型，而实际现在水量只有100吨左右每天，通过变频器掌握调整池提升泵可以很便利掌握 提升流量而无需操作人员频繁搬动阀门，不仅减轻了工人的劳动强度还节省了能源还能取消阀门井节省了 土地，提高了自动化水平。调整池提升泵掌握框图及原理图如下：HMI PLCVFD 柜 0-50HZ 提升泵流

17、量设定ERR 4-20mA+流量实际值反响调整池液位闭环掌握框图灌水器掌握滞水器是CASS池关键设施，该设施能使CASS池内污水上清液排出，刚濯水时，濯水 器在液面上方，应使浑水器快速（50HZ）放下到达液面，到达液面后，浑水器开头一级 濯水，慢速下放（10HZ）,直到反响回33螺纹数，一级灌水停止，由于灌水器下放速度快 于液面下降速度，为使灌水速度和液面下降速度同步，灌水器在灌水阶段需暂停。当一 级灌水结束后，进行二级浑水，此时滓水器运行在7HZ,其掌握同一级滓水，直到反 馈回66个螺距数，5分钟后浑水器开头以50Hz反转直到反响回66个螺距数，浑水器每转 圈通过现场电磁开关给出一个脉冲信号

18、，送入PLC柜DI模块。调整池提升泵出水PH掌握调整池提升泵出水经过气浮除去悬浮物后由布水器进入UASB进行厌氧反响。厌氧对进水PH要求比拟苛刻，要求PH最好掌握在之间。而玛氏工厂污水PH在之间，因此要加碱进行中和。我们设计的方案是：在提升泵出口处安装PH仪表，将PH信号送入PLC,经 PLC进行PID掌握，输出4-20mA信号给加碱泵以掌握加碱量，碱直接加入到提升泵管道通过 管道混合器进行混合，其掌握框图及原理图如下：HMI PLCVFD 柜 0-50HZ 加碱泵PH 设定 ERR 4-20mA+PH实际值反响调整池出水PH掌握框图CASS池回流污泥泵变频掌握依据工艺设计要求回流污泥量是进水

19、量的20-30%为能很好的符合工艺设计要求该泵用变频掌握回 流污泥量，2台泵一用一备，其掌握框图及原理图如下：HMI PLCVFD柜0-50HZ回流污泥泵流量设定ERR 4-20mA+回流污泥实际值反响CASS池回流污泥流量掌握框图5）现场设施：现场设施主要包括各类污水提升泵，潜流推动器，搅拌器，加药泵，滞水器，回流及剩 余污泥电动阀，刮泥机等，这些设施都可以归纳为执行设施。其他现场设施是现场量采集仪表流量计4个 （总污水流量计，巧克力污水流量计，污泥流量计，回流污泥流量计）；液位计3个（调整池1个，CASS 池一个，CASS出水一个）；PH计两个（调整池出水1个，厌氧池一个）PH计除测量PH

20、的功能，还能测量 温度；CASS池溶解氧仪表。这些仪表能够将现场过程量转换成420mA标准信号，由PLC采集，参加掌握 和送到HMI监控。二）污水处理站工艺简介食品生产企业，COD浓度4000-8000mg/升可生化性好，是典型的高浓度有机废水，所以采纳厌氧+好氧处理方法。工艺可大致分为预处理，厌氧处理（UASB）,好氧曝气处理（CASS）,深度处理，污泥处理等局部。介绍如下：1）预处理预处理局部主要包括隔油，调整，气浮等3局部，来水首先进入隔油池，由于来水含有大量油脂及浮 渣，对后续处理很不利，必需去除，采纳刮油刮泥机除去油脂及浮渣和沉淀物，浮油由集油槽进入集油井， 当集油井满后用油泵抽到汽

21、车外运。沉淀物收集到集泥斗，由泥泵抽送到污泥浓缩池，污水通过出水堰自流到调整池。调整池内有台潜流推动器，目的是使污水更加均化。调整池的水由提升泵抽到气浮机。气浮的目的是去除污水中的悬浮物，和气浮相关的设施有：溶气泵，搅拌器链板刮油机，当气浮进水这3台设施开头运转，为了更好的除去悬浮物，还要加入PAC和PAM等药。满后抽到汽车外运PAM和PAC制作罐浮油自流去污油井由流量计计量泵泵巧克力来水送送宠物生产废水污水自流提升污水 流量计量宠物厂生活废水污水自流去UASB污泥去集泥斗污泥抽到浓缩池预处理流程图2）厌氧处理（UASB工艺）厌氧是处理高浓度污水最有效的方法，是整个污水处理的核心局部，80-9

22、0%的COD在厌氧局部被去除。但厌氧并不消耗任何动力，污水由气浮自流进入UASB罐底部，由布水器使布水匀称，经过 厌氧反响，再通过3相分别器后，出水自流进入CASS池。沼气去点火器污水去CASS池污水来自气浮机厌氧反响流程图3）好氧处理（CASS工艺）厌氧虽然处理效率很高，但出水COD仍旧低于排放标准，必需经过好氧再处理，本次好氧 局部工艺采纳的是CASS工艺，该工艺是SBR工艺的改进，能够连续进水间歇出水，还兼有 除磷功能，在掌握时序上稍作改进还具有除氮功能。UASB出水连续不断自流到CASS池前 段，和回流的高浓度污泥进行混合到达生物选择目的，混合后的污水进入CASS池主反响区 进行周期处

23、理，每周期进行搅拌，曝气，静沉，灌水，周而复始，搅拌阶段主要目的是反消 化，在该阶段4台潜流推动器运转，能够在曝气时除磷，曝气阶段是去除COD的主要阶段同时 污泥也增殖，在该阶段鼓风机运转给CASS池主反响区注入空气，以保持肯定的溶解氧浓度， 同时在该阶段还监测污泥浓度，一旦污泥浓度大于设定值范围，就在灌水阶段排出肯定污泥 到污泥浓缩池，静沉阶段主要目的是泥水分别，污泥沉到CASS池底部，以便于浅水阶段排出 清水。濯水阶段：在该阶段主要放下滓水器排上清液到CASS出水暂存区，再由暂存区泵提升 到深度处理局部处理，具体状况如下列图所示。2台鼓风机预反响区主反响区出水暂存区污水由UASB自流来回流

24、污泥剩余污泥去污泥浓缩池出水去深度处理好氧处理工艺流程图4）深度处理局部一般CASS出水已符合排放标准，但还不能到达中水回用的目的，为了到达中水回用的目的 必需经过深度处理，本次设计的深度处理有混凝混合，混凝沉淀，砂滤，活性炭过滤。混凝混合 主要是在CASS出水中加入PAC,PAM及NACLO,使污水和所加药物充分混合后,进入混凝沉淀 池沉淀，沉淀后的水自流到中间水池,泥由刮泥机刮到集泥斗后由污泥泵抽送到污泥浓缩池提 升泵送到砂滤罐，再经碳滤后进入清水池后回用，参见工艺流程图。NACLO药剂反冲洗水池清水水池PAC药剂PAM药剂深度处理工艺CASS来水原水砂滤罐活性炭罐混凝混合混凝沉淀中间水池

25、5）污泥处理局部污泥处理是污水处理中重要环节，假如污泥不能很好处理将可能造成二次污然，玛氏污水处 理站将污泥首先收集到污泥浓缩池后，经压滤机处理后外运。污泥主要来自隔油沉淀池，CASS 池剩余污泥，混凝沉淀池污泥，气浮产生的污泥及少量的厌氧泥。污泥浓缩池PAC反洗水隔油池来污泥PAM气浮机来污泥压滤机干泥外运污泥CASS池剩余物泥 反洗水去调整池 混凝沉淀池污泥污泥处理工艺流程图三）PLC程序说明：PLC是整个掌握系统的核心，PLC程序的质量将直接影响整个污水站的自动化程度及污水 处理的效果。PLC程序严格依据玛氏公司PLC程序设计标准编制，要求到达程序简洁明白，名目清晰便于 工厂维护人员阅读

26、，通用设施建立功能块以削减程序量。污水处理站采纳的是莫迪康公司 QUANTUM系列PLC,软件是该系列PLC的配套软件CONCEPT2.5,该软件符合IEC标准，有一 系列优点，具有5种编程语言供编程者选用，依据污水处理站的工艺特点，采纳挨次功能 （SFC）,功能块图（FBD）和结构化文本（ST）等3种编程语言。1）程序名目建立为了便于程序编制者及维护人员能够在程序内快速找到要掌握设施的程序建立程序名目，名目的建立 是依据区域的原那么建立。详见程序名目如下：由名目可以清晰地看出该名目是按工艺流程挨次建立： OIL_REMOVAL_POOL_CONTROL名目内程序是掌握隔油池内设施； UNIFORMITY_POOL_CONTROL名目内程序是掌握调整池内设施； UASB_CONTROL名目内程序是掌握厌氧罐（UASB）内设施； CASS_CONT