污水处理厂自动化控制系统的应用

PLC、工控系统等在大型污水设施的应用

污水处理厂自动化控制系统的应用

摘 要：本文主要介绍了目前污水处理厂的自动化控制系统的构成，以及怎样利用PLC系统和通信网络实现自动化控制。然后以沥滘污水处理厂二期工程的自动化系统为例，阐述了污水处理厂自动化系统的应用，最后总结了该自动化系统的特点。

关键词：污水处理厂；PLC；自动化控制系统

Application of Automation Control System in Sewage

Treatment Plant Abstract: This paper mainly introduces the automation system structure,and how to utilize PLC and communication network to achieve automation control in sewage treatment plant.And then take the second phase of LIJIAO Sewage Treatment Plant as an example, to illustrate the application of automation system.The final part of this paper summarizes the characteristics of this automation system.

Key words: Sewage Treatment; PLC; Automation Control System

0 引言

微电子、通信、计算机技术的发展大大提高了水处理控制系统的信息化和智能化程度，PLC以其卓越的可靠性、抗干扰性以及灵活的控制方式成为水处理自动化系统的核心控制器，其与开放的网络通信系统一起，共同推动着水处理自动化系统的发展。

一般来讲，整个污水处理厂都有总控室和多个现场控制站，站与站之间通过控制器层网络或信息层网络相连，然后全部连接到总控室，总控室的多台计算机、工作站和图形站都用信息层网络连接，这样和现场控制站构成了集中管理，分散控制，高速数据交换的工厂级自动化网络[1]。

1 系统构成

监控系统通讯网络和PLC是污水处理自动化系统的核心组成部分，根据污水处理自动化本身的特点和监控需求选择合适的PLC及通讯网络是保证污水处理自动化系统性能的重要因素。

1.1 通信网络

PLC、工控系统等在大型污水设施的应用

对于污水处理自动化系统，按照系统结构的划分一般把监控系统划分为信息层、控制层和设备层。

第一层为信息层，主要负责大量信息及不同厂家不同设备之间的信息传输，工业以太网Ethernet为目前较常用的一种信息网络，世界各大PLC生产厂商均支持工业以太网，如施奈德支持的Modbus-TCP/IP以及西门子支持的ProfiNet等。

第二层为控制层，主要采用现场总线组成隧道区域控制器网络，其特点是由于采用了标准总线组网，既能满足实时通信的要求，又具有开放协议的标准接口，能在总线上方便的挂接各种外场设备，有利于监控系统的扩展。目前，在污水处理厂自动化系统中应用的现场总线主要有ControllerLink、LonWorks、Inetrtbus、Profibus、Can和Modbus。

第三层为设备层，这一层用于PLC与现场设备、远程I/O端子及现场仪表之间的通讯，它们有DeviceNet、Modbus以及Profibus/DP等。

1.2 PLC的选择

PLC作为核心控制器，其必须具备以下几大功能特点：

（1）本身必须稳定可靠，具有较高的故障保护能力；

（2）控制分站本地控制器可以独立承担控制分区的基本控制任务，即使监控站或者监控中心因故障停止运行，相邻区域的控制器也能交换数据信息；

（3）当某控制站的控制量出现变化时，可按预定方案和程序采取相应的算法，对相关区域的控制对象，比如泵或者加药系统等做出相应的调整。因此，它必须有数据采集存储处理功能；

（4）通信功能、容错功能、自动诊断功能和本地操作功能（即能带触摸屏）。

1.3 监控分中心及上位监控软件

监控分中心一般将设置多台SCADA工作站（工控机）。分别用于水厂调度系统、加药间（加氯间）、送水泵房等监控，完成污水厂内各种设备的状态显示、自动控制、半自动控制、分析报表等工作。同时，监控分中心还将设置了多台服务器，为其它计算机提供支援和与监控总中心进行通信。

2 应用案例

下面以沥滘污水处理厂二期工程为例，具体说明污水处理厂自动控制系统的组成

PLC、工控系统等在大型污水设施的应用

图2-1 沥滘自动控制系统拓扑图

2.1 总体结构

本自动控制系统以标准的、开放的工业以太网作为系统主干网络，配以高性能、高可靠性的现场控制站组成，中间节点采用工业以太网冗余交换机，构成了自控系统的光纤冗余环状网络结构。PLC站采用Siemens S7系列的产品，上位软件采用Win CC 6.0组态软件，仪表系统以日本HACH、美国GLI品牌为主。

采用这种结构可使生产过程中的信息能够集中管理，以实现整体操作、管理和优化；同时，也使得控制危险分散，提高系统可靠性。

2.2 PLC控制站

PLC现场控制站用于现场各车间数据采集与控制，采用s7-300/400系列PLC，并配有UPS电源。每个控制站的PLC将监测和控制有关区域的所有设备和过程，并且通过TCP\IP以太光纤环网与监控计算机相连，中控室能够观察到厂内重要设备的运行状态和工艺参数，完成对现场设备的操作与控制、参数的设置和修改。

沥滘二期工程全厂共设立了7个PLC分站：

PLC1：预处理系统分控站，监控提升泵、粗格栅、细格栅、沉砂池等设备的运行状况和各种液位、进水流量等参数。

PLC2：初雨沉淀池分控站，监控搅拌机、刮泥机、加药泵等设备的运行状况和各种液位、加药流量等参数。

PLC3：3#生化池分控站，监控3#生化池中的搅拌机、污泥回流泵等设备的运行状况和溶解氧DO、污泥浓度MLSS等参数。

PLC4：4#生化池分控站，监控4#生化池中的搅拌机、污泥回流泵等设备的运行状况和溶解氧DO、污泥浓度MLSS等参数。

PLC5：二沉池和鼓风机分控站，监控刮泥机和鼓风机的运行状况。

PLC6：消毒池分控站，监控消毒池中的二氧化氯发生器、进出水闸门、轴流风机等设备的运行状况和出水流量、出水COD、出水TP等参数。

PLC、工控系统等在大型污水设施的应用

PLC7：脱水车间分控站，监控脱水车间中的污泥脱水机、泥泵等设备的运行状况和污泥流量、上清液MLSS等参数。

2.3 上位监控系统

上位监控系统是指在厂区的中心控制室对全厂的设备和工艺运行情况进行监控，它是通过通讯系统采集到系统内各个站点的设备工作状态和各种与调度、控制有关的工艺参数，根据整个系统的运转情况，进行统一调配、控制。上位监控系统包括监控计算机、上位监控软件、模拟屏、电视墙、网络通讯系统、不间断电源等。

我厂上位软件采用WinCC6.0组态软件，该软件采用基于WEB浏览器的人机界面和监控SCADA软件，便于通过Internet远程访问。

上位监控系统主要功能：

（1）全厂数据的采集；

（2）全厂设备的优化调度；

（3）报警处理和记录；

（4）事故记录；

（5）数据存贮和数据库管理；

（6）工艺流程、实时参数、趋势图及故障显示；

（7）报表生成。

2.4 仪表系统 仪表系统是对物质的成分及物理特性等进行分析和测量的仪表，是现代工业生产过程中进行自动监测和自动控制，以达到优质高产、节能降耗以及保证安全生产和保护环境的目的。自动分析仪表是污水处理系统中对一些复杂化学成分进行检测的常用仪表。沥滘厂采用的仪表以日本HACH、美国GLI品牌为主，主要包括：超声波液位计、明渠流量计、溶解氧检测仪、污泥浓度计、氨氮检测仪、COD检测仪等。

2.5 系统特点

（1）高可靠与 …… 此处隐藏：2678字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……