达旗污水处理厂基于DCS、WinCC的控制系统

本论文是依托达旗污水处理厂项目设计与实现展开研究讨论的。该项目的主要任务是设计一套符合污水处理工艺要求、采用DCS技术和组态软件WinCC实现监控功能的PLC控制系统

达旗污水处理厂基于DCS、WinCC的控制系统

摘要：本论文是依托达旗污水处理厂项目设计与实现展开研究讨论的。该项目的主要任务是设计一套符合污水处理工艺要求、采用DCS技术和组态软件WinCC实现监控功能的PLC控制系统。

文中根据污水处理控制系统工作时间长、可靠性高、信号多的特点，以西门子公司的S7-300为基础，对污水处理控制系统的工艺流程、硬件构成、程序结构进行了设计。论文首先研究探讨了PLC控制系统及DCS的设计思想和具体实现，接着又着重探讨了WinCC组态软件在此系统中的应用。在本污水处理控制系统中，采用了全新的设计思想，把整个系统分为预处理工段、生物处理工段、污泥处理工段和消毒间处理工段四个子系统，然后再对各个子系统的功能进行分别讨论，最后通过各子系统的优化组合形成一套综合污水处理控制系统。

该系统在西门子公司S7-300基础上，实现了对污水处理厂各设备运行状态的实时检测和监控，并能够对设备故障做出实时自动报警和自动保护，克服了人工控制精度低、操作运行繁琐、误操作可能性大等缺点，满足了污水处理工艺控制精度高、可靠性强的要求

关键词：污水处理控制系统 DCS PLC WinCC STEP7

The control system based on DCS, WinCC of sewage treatment

wangyong

Abstract：This paper is based on the project of Daqi sewage treatment and gives a talk about the design of the project. The project's main task is to design a sewage treatment process in line with demand, using DCS technology and configuration software WinCC. The aim of the project is to achieve monitoring the PLC control system.

According to the features of the sewage treatment control system is long work hours, high reliability and more signals, the project is based on Siemens S7-300. The project mainly designs the process, hardware and software’s structure of the control system. First of all the paper talks about the design ideas of the DCS and then give a instruction of the PLC control system. In the end, the paper gives a long talk about the application of the software of wincc in the sewage treatment control system. In the sewage treatment control system, a new design idea is used. The whole system is pided into pretreatment section, biological treatment section, sludge treatment section and disinfection section and gives different talks. Finally, through the optimization of the subsystems, the paper give a comprehensive sewage treatment control system.

The system based on the Siemens S7-300 realizes the real-time detection and monitoring of the equipments in the system and be able to make real-time automatic alarm and automatic protection. The system also overcome the low accuracy of manual control, the red tape of operation, the possibility of misuse and other shortcomings and meet the sewage treatment control system’s requirements of high accuracy and reliability.

Keywords： load calculation； reactive power compensation； equipment selection

正文：

1.引言

环境保护是我国的基本国策。随着我国社会和经济的高速发展，城市环境污染特别是水污染的问题日趋严重，城镇生活污水的排放量逐年增加。生活污水中含有较高的氮、磷等营养物质,未经处理直接排入江河湖海,是导致水域富营养化污染的主要原因。目前我国水污染控制的重点已从以工业点源为主，逐步转变为以城市污水污染为主的控制。根据预测 ，到2010年我国城市污水排放总量为1050亿m3，城市污水处理率要达到50%，预计需新建污水处理厂1000余座，而决定城市污水处理厂投资和运行成本的主要因素是污水处理工艺和技术的选择，因此开发适合我国国情的、高效、低耗、能满足排放要求、基建和运行费用低的污水处理新技术和新工艺，具有十分重要的现实意义。本文正是在此背景下，以达旗污水处理厂为实例，主要研究了污水处理与现代自动化技术相结合的

本论文是依托达旗污水处理厂项目设计与实现展开研究讨论的。该项目的主要任务是设计一套符合污水处理工艺要求、采用DCS技术和组态软件WinCC实现监控功能的PLC控制系统

相关内容，着重从污水处理的自动化技术方面对污水处理工艺进行了论述。

2.自动化系统的硬件设计

2.1结构模式与处理过程分析 2.1.1结构模式

中央控制室和厂区四个现场控制站之间以PROFIBUS总线连成一个有线数据通信网络。现场控制站在现场进行工艺检测参数、设备运行工况信号的采集、检测和控制，并向中央控制室进行实时传送。中央控制室主机架通过工业以太网与工程师站和操作员站相连，可监视各现场站的全部运行信息，在中央控制室可通过上位计算机控制现场设备的启动和停止。

中央控制站采用西门子S7 300 PLC，CPU采用中档的315-2DP，具有运算速度快，资源丰富等优点。计算机监控软件采用西门子WINCC，它具有画面显示、趋势曲线、报警处理、报表处理、数据管理、网上浏览等功能。整个自控系统体现了西门子全厂一体化的先进自控理念，并且网络结构完全符合现场总线的国际标准。该模式布置如下所示：

2.2.2现代污水处理的分级过程

现代污水处理技术，按处理程度划分，可分为一级、二级和三级处理。 一级处理，主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理的污水，BOD（生化需氧量或生化耗氧量）一般可去除30%左右，达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。

二级处理，主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质(BOD，COD（是在一定的条件下，采用一定的强氧化剂处理水样时，所消耗的氧化剂量)物质)，去除率可达90%以上，使有机污染物达到排放标准。

三级处理，进一步处理难降解的有机物、氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。主要方法有生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂率法，活性炭吸附法，离子交换法和电渗分析法等。 整个过程为通过粗格删的原污水经过污水提升泵提升后，经过细格删或者筛率器，之后进入沉砂池，经过砂水分离的污水进入初次沉淀池，以上为一级处理(即物理处理)，初沉池的出水进入生物处理设备，有活性污泥法和生物膜法，(其中活性污泥法的反应器有曝气池，氧化沟等，生物膜法包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法和生物流化床)，生物处理设备的出水进入二次沉淀池，二沉池的出水经过消毒排放或者进入三级处理，一级处理结束到此为二级处理，三级处理包括生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂滤法，活性炭吸附法，离子交换法和电渗析法。二沉池的污泥一部分回流至初次沉淀池或者生物处理设备，一部分进入污泥浓缩池，之后进入污泥消化池，经过脱水和干燥设备后，污泥被最后利用。

2.3硬件方案

2.3.1自动化系统的硬件配置

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