畢業(yè)設(shè)計---基于plc的污水處理廠系統(tǒng)設(shè)計

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　引言1</b></p><p>　　1 污水處理工藝流程1</p><p>　　1.1工藝流程圖1</p><p>　　1.2 對工藝流程的闡述2</p><p>　　1.3 主要設(shè)備的組成及控

2、制方式3</p><p>　　1.3.1主要設(shè)備3</p><p>　　1.3.2設(shè)備控制方式3</p><p>　　1.4　粗格柵、細(xì)格柵、提升泵房的設(shè)備控制4</p><p>　　1.5 沉砂池、生化池、沉淀池、污泥回流泵房和鼓風(fēng)機(jī)房的設(shè)備控制4</p><p>　　1.6 脫水機(jī)房5</p>

3、;<p>　　1.7 PLC控制系統(tǒng)5</p><p>　　1.7.1 PLC控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成及功能6</p><p>　　1.7.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)6</p><p>　　1.7.3 上位機(jī)組態(tài)功能6</p><p>　　1.8  系統(tǒng)構(gòu)成及其布局7</p><p>　　2 污水處理中

4、的PLC8</p><p><b>　　2.1 概述8</b></p><p>　　2.1.1 設(shè)計范圍8</p><p>　　2.1.2 PLC設(shè)計綜述8</p><p>　　2.2 PLC在污水處理中的部分運用9</p><p>　　2.2.1中央控制室9</p>&

5、lt;p>　　2.2.2 控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)10</p><p>　　2.2.3 分現(xiàn)場生產(chǎn)過程PLC控制系統(tǒng)11</p><p>　　2.2.4 廠級管理PLC系統(tǒng)14</p><p>　　2.3 PLC設(shè)備及儀表選型14</p><p>　　2.4 儀表的動力要求17</p><p>　　2.5主要

6、PLC設(shè)備表及其說明17</p><p>　　2.6 PLC具體配置情況19</p><p>　　2.7 監(jiān)控系統(tǒng)的軟件部分21</p><p>　　3 PLC設(shè)計21</p><p>　　3.1 PLC簡介21</p><p>　　3.2 PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)22</p><

7、p>　　3.3 控制軟件25</p><p>　　3.4 對污水處理系統(tǒng)中兩個PLC子站的控制程序進(jìn)行設(shè)計27</p><p>　　3.4.1對5#PLC子站皮帶運輸機(jī)的控制程序設(shè)計27</p><p>　　3.5 系統(tǒng)的性能分析31</p><p>　　3.6 PLC設(shè)計小結(jié)32</p><p&

8、gt;<b>　　4 總結(jié)33</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)33</b></p><p><b>　　致謝34</b></p><p><b>　　附錄34</b></p><p>　　污水處理廠的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計</p&

9、gt;<p>　　———污泥運輸機(jī)的PLC程序設(shè)計</p><p>　　文 摘 本文主要介紹了 PLC在城市污水處理中的具體應(yīng)用，系統(tǒng)介紹了城市污水處理工藝流程以及基于SIEMENS的S7—400 系列PLC的污水處理實施方案，介紹了城市污水處理廠監(jiān)空系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的方法。為了提高污水處理廠的運行管理水平， PLC是該系統(tǒng)的重要組成單元，各單元按一定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)互連構(gòu)成污水處理廠的控制系統(tǒng)。研究結(jié)果表明，

10、該系統(tǒng)不僅具有較強(qiáng)的并行協(xié)調(diào)處理能力，而且具有高可靠性、靈活性和可擴(kuò)展性，以及高速處理能力等優(yōu)點。結(jié)合某污水處理廠自動化控制系統(tǒng)的運行情況，介紹污水處理廠的設(shè)備組成、自動化控制方式和PLC各工作站的功能、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成在污水處理中的應(yīng)用，總結(jié)自動化控制系統(tǒng)對提高生產(chǎn)效率、減少現(xiàn)場操作人員、提高安全性發(fā)揮的良好效果。</p><p>　　關(guān)鍵詞 污水處理；自動化控制系統(tǒng)；PLC；硬件配置；軟件設(shè)計。</p>

11、<p>　　在我國，隨著經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，人民生活水平的提高，對生態(tài)環(huán)境的要求日益提高，要求越來越多的污水處理后達(dá)標(biāo)排放。在全國乃至世界范圍內(nèi)，正在興建及待建的污水廠也日益增多。有學(xué)者曾根據(jù)日處理污水量將污水處理廠分為大、中、小三種規(guī)模：日處理量大于10萬m3為大型處理廠，1-10m3萬為中型污水處理廠，小于1萬m3的為小型污水處理廠。近年來，大型污水處理廠建設(shè)數(shù)量相對減少，而中小型污水廠則越來越多。如何搞好中、小型污水處理廠

12、，特別是小型污水廠，是近幾年許多專家和工程技術(shù)人員比較關(guān)注的問題。我國是個缺水的國家，人均水資源占有量只為世界人均水資源占有量的1/4。而且我國的水資源在時空和地域上分布不均勻，更加重了缺水的實際情況。因此近些來，我國的城市水資源進(jìn)一步緊張，許多城市嚴(yán)重缺水。與此同時，水資源的污染卻日益嚴(yán)重，也因此許多城市都規(guī)劃和建設(shè)了水污水處理廠，來改變目前水資源緊缺且污染的現(xiàn)狀。</p><p>　　隨著全球水資源供應(yīng)的緊張

13、和對自動化要求的增加，我國的污水處理廠必然是向著高度自動化和無人職守的方向發(fā)展。目前，PLC在其穩(wěn)定性和高度自動化程度的不斷加強(qiáng)，使PLC成為在城市污水處理自動化方面的首選。</p><p>　　1 污水處理工藝流程</p><p>　　1.1工藝流程圖 </p><p>　　首先從廠外污水泵站提升到污水處理廠的污水，經(jīng)過粗格柵，去除污水中較大的垃圾、漂浮物；通過

14、5臺100KW和3臺54KW的污水泵將污水提升到細(xì)格柵，將較小的漂浮物去除；在沉砂池攪拌、除砂；然后進(jìn)入生化池進(jìn)行厭氧、耗氧處理，經(jīng)沉淀池泥水分離，上層澄清液作為凈化后的清潔排放水；沉淀下來的污泥一部分回流到生化池再生利用，一部分作為剩余污泥回流到污泥濃縮池，進(jìn)一步濃縮，通過污泥處理系統(tǒng)，把泥漿態(tài)的污泥脫水、壓濾，形成干污泥餅（如圖1所示）。</p><p>　　1.2 對工藝流程的闡述</p>&

15、lt;p>　　首先從廠外污水泵站提升到污水處理廠的污水，經(jīng)過粗格柵，去除污水中較大的垃圾、漂浮物；通過5臺100KW和3臺54KW的污水泵將污水提升到細(xì)格柵，將較小的漂浮物去除；在沉砂池攪拌、除砂；然后進(jìn)入生化池進(jìn)行厭氧、耗氧處理，經(jīng)沉淀池泥水分離，上層澄清液作為凈化后的清潔排放水；沉淀下來的污泥一部分回流到生化池再生利用，一部分作為剩余污泥回流到污泥濃縮池，進(jìn)一步濃縮，通過污泥處理系統(tǒng)，把泥漿態(tài)的污泥脫水、壓濾，形成干污泥餅（如

16、圖2所示）。</p><p>　　1.3 主要設(shè)備的組成及控制方式 </p><p>　　1.3.1主要設(shè)備 </p><p>　　活性污泥法的曝氣方式可分為兩大類：鼓風(fēng)曝氣及機(jī)械曝氣兩大類。鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)的主要設(shè)備是鼓風(fēng)機(jī)及擴(kuò)散系統(tǒng)。小污水廠的鼓風(fēng)機(jī)一般采用羅茨風(fēng)機(jī)及小型離心 風(fēng)機(jī)。分散系統(tǒng)一般采用微孔曝氣器。但必須是適應(yīng)于間歇曝氣的運行方式。鼓風(fēng)機(jī)往往安裝在SBR

17、池旁邊，以減少管路系統(tǒng)的造價。由于污水廠較小，一般不設(shè) 鼓風(fēng)機(jī)房，僅在鼓風(fēng)機(jī)上設(shè)罩棚。這主要適用于廠礦企業(yè)內(nèi)的污水處理廠，不嚴(yán)格控制噪音的情況。如果污水廠毗臨生活小區(qū)，若采用鼓風(fēng)曝氣則必須建鼓風(fēng)機(jī)房， 同時還要有相應(yīng)的降噪措施，這樣情況下宜采用機(jī)械曝氣方式。（如表1）</p><p>　　1.3.2設(shè)備控制方式 </p><p>　　污水處理廠的設(shè)備均采用三級控制方式，即現(xiàn)場控制方式、MC

18、C控制方式和微機(jī)控制方式。目前，以MCC控制為基礎(chǔ)，PLC控制為主導(dǎo)的控制方式始終處于工業(yè)自動化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動化控制設(shè)備提供了非常可靠的控制應(yīng)用。其主要原因，在于它能夠為自動化控制應(yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當(dāng)前污水處理廠對自動化的需要。</p><p>　　控制系統(tǒng)采用“雙入單出”的模糊控制器。輸入量為pH值給定值與測量值的偏差e以及偏差變化率ec，輸出量為向加藥泵供電的變頻

19、器的輸入控制電壓 u。控制過程為控制器定時采樣pH值和pH值變化率與給定值比較，得pH值偏差e以及偏差變化率ec，并以此作為 PLC控制器的輸入變量，經(jīng)模糊控制器輸出控制變頻器輸出頻率n，從而改變加藥量使pH值保持穩(wěn)定。 </p><p>　　1.4　粗格柵、細(xì)格柵、提升泵房的設(shè)備控制 </p><p>　　粗格柵、細(xì)格柵的控制分為現(xiàn)場控制和遠(yuǎn)程控制兩種模式。遠(yuǎn)程控制模式由PLC

20、和上位機(jī)實現(xiàn)，它包括微機(jī)手動和微機(jī)自動，而微機(jī)自動控制方式為：（1）水位差控制方式，通過格柵機(jī)運行液位差計的測量值用來反映格柵阻塞程度，并傳輸?shù)絇LC控制器，進(jìn)行分析計算。當(dāng)液位差超過預(yù)設(shè)的數(shù)值，控制格柵運行；（2）時間設(shè)置控制方式，在上位機(jī)的INTERACT組態(tài)軟件中設(shè)置格柵機(jī)運行時間和停機(jī)時間，經(jīng)PLC控制器的程序運算指揮MCC對格柵機(jī)進(jìn)行控制。</p><p>　　提升泵運行控制以遠(yuǎn)程控制為主。某污水處理廠

21、有兩個提升泵站，每個泵站設(shè)有一個PLC工作站與廠內(nèi)主站聯(lián)絡(luò)（如圖3所示）。 </p><p>　　它們距污水處理廠約4～5公里。為實現(xiàn)進(jìn)水提升泵的遠(yuǎn)程自動控制的安全、可靠，水位測量和提升泵的流量測量和數(shù)據(jù)分析、傳輸、控制等設(shè)備是不可缺少的，所以在進(jìn)水泵房處安裝了液位計，測量泵井的水位；每臺提升泵的提升管安裝電磁流量計，測量每臺提升泵工作的瞬時流量；兩個PLC工作站分別擔(dān)負(fù)各泵站的設(shè)備控

22、制、設(shè)備保護(hù)、數(shù)據(jù)采樣、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)茸饔谩８鶕?jù)測量值對應(yīng)控制程序，自動控制提升泵的運行組合。這樣可以根據(jù)廠外來水量準(zhǔn)確及時地調(diào)整泵運行數(shù)量，減少設(shè)備疲勞；同時可以取消傳統(tǒng)泵站三班倒的人力資源耗費。 </p><p>　　1.5 沉砂池、生化池、沉淀池、污泥回流泵房和鼓風(fēng)機(jī)房的設(shè)備控制</p><p>　　砂攪拌器的自動運行通過進(jìn)水電磁流量計控制，而抽砂泵的運行狀態(tài)是由微機(jī)對其開、停時間的

23、設(shè)置控制的。 生化池厭氧區(qū)的攪拌器、沉淀池的吸刮泥機(jī)、污泥回流泵房的閥門和回流泵都是由微機(jī)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HV-TURBO鼓風(fēng)機(jī)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(jī)的出

24、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(jī)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。</p><p><b>　　1.6 脫水機(jī)房</b></p><p>　　脫水機(jī)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

25、凝劑按比例混合進(jìn)行脫</p><p>　　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(tuán)，并分離出自由水，然后被輸送到帶式污泥脫水機(jī)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4所示）。 </p><p&

26、gt;　　脫水機(jī)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(jī)、自動配藥池工作正常。 啟動：皮帶輸送機(jī)運轉(zhuǎn) 帶式脫水機(jī)運轉(zhuǎn) 投藥泵運轉(zhuǎn) 污泥泵運轉(zhuǎn)。 停機(jī)：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。</p><p>　　1.7 PLC控制系統(tǒng) </p><p>　　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

27、，設(shè)計選型先進(jìn)，安全可靠，經(jīng)濟(jì)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(hù)、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(qiáng)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(jī)在線集中實時監(jiān)測，重要設(shè)備進(jìn)行計算機(jī)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)。</p><p>　　1.7.1 PL

28、C控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成及功能 </p><p>　　污水處理廠PLC控制系統(tǒng)由兩臺計算機(jī)、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#

29、泵站；廠內(nèi)中心控制室；廠內(nèi)低壓電房；鼓風(fēng)機(jī)房（3個站）；脫水機(jī)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。網(wǎng)絡(luò)控制分布圖（如圖5所示）。</p><p>　　1.7.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)</p><p>

30、;　　污水處理廠的自控系統(tǒng)由環(huán)形拓?fù)湫问剑╮ing topology）和星形拓?fù)湫问?startop ology)兩種總線網(wǎng)絡(luò)形式構(gòu)成。</p><p>　　1.7.3 上位機(jī)組態(tài)功能 </p><p>　?。?）控制操作：在中控室里采用2臺IBM90和INTERACT組態(tài)軟件開發(fā)的工控程序能對全廠和2個污水提升泵站的被控設(shè)備進(jìn)行控制、對各現(xiàn)場控制站PLC的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定和修改，具有良好的人

31、機(jī)交互界面，可方便地進(jìn)行圖形間的切換和各種功能的調(diào)用。設(shè)立不同的安全操作等級，針對不同的操作者，設(shè)置相應(yīng)的加密等級，記錄操作員及其操作信息。 （2）顯示功能：用設(shè)計方法生成圖形，實時地、集中地顯示被測參數(shù)所處的變化過程。對全廠工藝過程、工藝參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)等通過顏色的變化直觀地、動態(tài)地顯示。 數(shù)據(jù)處理及管理：操作記錄并顯示工藝參數(shù)、電量參數(shù)的變化曲線或趨勢圖，利用在線數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、統(tǒng)計、計算、顯示。 報警功能：當(dāng)某

32、一參數(shù)異常或設(shè)備故障時，可根據(jù)不同的報警類別，發(fā)出聲光報警、屏幕報警。 （3）報表功能：分成年度、月度、日班報表及運行參數(shù)報表。如：污水處理量、加藥量、耗電量等。</p><p>　?。?）打印功能：各種報表的打印，各種事件及報警實時打印。</p><p>　　由于污水廠較小，各構(gòu)筑物之間一般用渠道相連，既節(jié)省了占地，又減少了水頭損失。有專家統(tǒng)計，采用渠道輸配水的污水處理廠的水頭損失

33、要比管道輸配水的小2 -3m。對于采用SBR法的小型污水處理廠，一般將沉砂池與SBR池通過渠道相連、污泥濃縮池與脫水機(jī)房和泥餅堆放場合建。這樣，在常規(guī)的設(shè)計中，小型污 水廠內(nèi)至多有三個主要的處理單元：輔助生產(chǎn)區(qū)（含辦公、變配電及總控等）、水處理單元、泥處理單元。有時泥處理和水處理單元也可合建?！　∮捎诜奖爿斉渌鳂?gòu)筑物采用了合建方式，在設(shè)計時應(yīng)注意距離較近的構(gòu)筑物的基礎(chǔ)處理，埋深上盡量接近。通過連接構(gòu)筑物的渠道應(yīng)做沉降縫。　　多座

34、反應(yīng)池的排泥管也可采用渠道而非管道和止回閥連接的方式，這樣不僅減少了設(shè)備的維護(hù)管理，而且沒有閥門堵塞的問題。連接方式如圖1。在小型污水處理廠內(nèi)多采用類似策略，可以大大節(jié)省工程費用，方便維護(hù)管理。</p><p>　　1.8  系統(tǒng)構(gòu)成及其布局</p><p>　　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

35、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、0.4kV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(jī)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(jī)控制，多為計算機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)，集中分站信息，進(jìn)

36、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(jī)、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)(Profibus)，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

37、子</p><p>　　2 污水處理中的PLC</p><p><b>　　2.1 概述</b></p><p>　　2.1.1 設(shè)計范圍</p><p>　　設(shè)計包括廠界內(nèi)預(yù)處理處理、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。</p><p>　　2.1.2 PL

38、C設(shè)計綜述</p><p>　　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。</p><p>　　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。</p><p>　　經(jīng)濟(jì)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(jì)比較。</p><p>　　先進(jìn)

39、性：網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)、PLC控制技術(shù)發(fā)展迅速。</p><p>　　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

40、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6所示）。</p><p>　　在綜合樓設(shè)立中央控制室，下設(shè)1#預(yù)處理PLC子站，2#BAF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(jī)，在計算機(jī)上對全廠設(shè)備運轉(zhuǎn)情況進(jìn)行監(jiān)控。

41、</p><p>　　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。</p><p>　　2.2 PLC在污水處理中的部分運用 </p><p>　　2.2.1中央控制室</p><p>　　在辦公樓設(shè)立中央控制室，中央控制室內(nèi)設(shè)有兩臺21”純平高分辨率計算機(jī)操作站、一臺數(shù)

42、據(jù)庫服務(wù)器、三臺打印機(jī)、一臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。兩臺計算機(jī)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Internet將結(jié)果、效益分析等發(fā)往主管局等政府機(jī)關(guān)（如圖7所示）。</p><p&

43、gt;<b>　　主要功能：</b></p><p>　　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。</p><p>　　2.2.2 控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)</p><p>　　通訊控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用可與信息系統(tǒng)無縫連接、

44、可進(jìn)行三階層通信、高速可靠通信。PLC控制系統(tǒng)中央控制室與現(xiàn)場PLC子站之間采用最先進(jìn)的控制網(wǎng)絡(luò)，該控制網(wǎng)是一種最現(xiàn)代化的開放網(wǎng)絡(luò)，已成為工業(yè)PLC領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)。它具有靈活的結(jié)構(gòu)，安裝方便，支持PLC之間及PLC和上位機(jī)之間的自動數(shù)據(jù)鏈接，也可使用信息服務(wù)進(jìn)行可編程的數(shù)據(jù)傳送，可得到大容量、柔性數(shù)據(jù)鏈接及大容量的數(shù)據(jù)傳送，對應(yīng)低成本的通信系統(tǒng)。其通訊介質(zhì)選屏蔽雙絞線。通訊速率可達(dá)2Mbps，保證數(shù)據(jù)高速確定地傳輸。</p>

45、<p><b>　　主要特性：</b></p><p>　　通訊方法為N:N令牌環(huán)。</p><p>　　在網(wǎng)絡(luò)兩端內(nèi)藏必要的終端電阻，只需作開關(guān)設(shè)定。</p><p>　　最大傳送距離：1KM（線纜）20KM（光纜）。</p><p>　　最大傳輸率：2Mbps。</p><p>

46、　　傳送媒體方式：屏蔽雙絞線或光纜。</p><p>　　最大節(jié)點數(shù)：32或62PLC。</p><p>　　通過網(wǎng)關(guān)或PLC可與其他控制網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場總線相連。</p><p>　　中央控制室與廠級管理層之間采用100Mdps的以太通訊網(wǎng)，該網(wǎng)帶有E-mail功能，能向mail server發(fā)送用戶自定義信息，故障信息，狀態(tài)信息等，通過網(wǎng)關(guān)（以太網(wǎng)交換器）或PLC可與

47、其他控制網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場總線相連。</p><p><b>　　主要特性：</b></p><p>　　支持TCP/IP,UDP/IP標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。</p><p>　　傳輸率：10/100Mbps。</p><p>　　傳輸協(xié)議：TCP/IP、UDP/IP、FTP。</p><p>　　傳輸距離：40KM

48、。</p><p>　　傳送媒體方式：單模光纖。</p><p>　　通過網(wǎng)關(guān)或PLC可與其他控制網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場總線相連。</p><p>　　為保證在供電發(fā)生意外時，系統(tǒng)能有足夠的反應(yīng)時間進(jìn)行應(yīng)急處理，設(shè)計上中央控制室和各子站均設(shè)有在線式不間斷電源。</p><p>　　過電壓保護(hù)裝置能抑制出現(xiàn)在電力網(wǎng)絡(luò)中的暫態(tài)浪涌電壓和吸收暫態(tài)浪涌電壓能量，

49、在保障供電連續(xù)的條件下，保障計算機(jī)、PLC控制子站及其他主要設(shè)備免受過電壓的干擾和侵害，使用電設(shè)備安全正常運行。</p><p>　　2.2.3 分現(xiàn)場生產(chǎn)過程PLC控制系統(tǒng)</p><p>　?。?）預(yù)處理PLC控制及檢測部</p><p>　　廠內(nèi)1#預(yù)處理PLC子站位于污泥脫水間控制室內(nèi)。</p><p>　　對工藝專業(yè)要求檢測的各種工

50、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(jī)操作站完成指示、記錄、報表和報警打印等監(jiān)控管理功能。</p><p><b>　　其主要設(shè)備有：</b></p><p>　　粗格柵、閘板，細(xì)格柵、螺旋輸送機(jī)</p><p>　　該子站模擬量輸入、輸出，數(shù)字量輸入、輸出點數(shù)&l

51、t;/p><p>　　AI:11 DI:30 DO:22</p><p><b>　　粗格柵開、停控制</b></p><p>　　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

52、時限為可調(diào)式設(shè)計，并設(shè)置上限報警。</p><p>　　PLC系統(tǒng)將根據(jù)軟件程序自動控制螺旋輸送機(jī)、回轉(zhuǎn)式粗格柵機(jī)的順序啟停、運行、停車以及安全連鎖保護(hù)，格柵機(jī)停機(jī)后延時停螺旋輸送機(jī)。</p><p><b>　　細(xì)格柵開、?？刂?lt;/b></p><p>　　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(jī)、回轉(zhuǎn)式

53、細(xì)格柵機(jī)的順序啟停、運行、停車以及安全連鎖保護(hù)，格柵機(jī)停機(jī)后延時停螺旋輸送機(jī)。</p><p><b>　　污水閘門控制：</b></p><p>　　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。</p><p>　　（2） BAF生物濾池PLC控制及檢測部分</p><p>　　廠內(nèi)2#BAF生物

54、濾池PLC子站位于變電所低壓配電室控制室內(nèi)。</p><p>　　對工藝專業(yè)要求檢測的各種工藝參數(shù)，水泵、風(fēng)機(jī)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(jī)操作站完成指示、記錄、報表和報警打印等監(jiān)控管理功能。</p><p><b>　　其主要設(shè)備有：</b></p><p>　　排砂閥，排泥閥，啟閉機(jī)，砂水分離器，電動進(jìn)

55、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(jī)。</p><p>　　該子站模擬量輸入、輸出，數(shù)字量輸入、輸出點數(shù)</p><p>　　AI:14 AO:3 DI:124 DO:134</p><p><b>　　沉砂池和沉淀池</b></p><

56、p>　　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。</p><p><b>　　BAF生物濾池</b></p><p><b>　　工藝過程簡述：</b></p><p>　　污水經(jīng)強(qiáng)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

57、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。</p><p>　　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

58、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(jī)組開停，根據(jù)DO測量儀所測反鎖信號控制調(diào)節(jié)曝氣風(fēng)機(jī)的風(fēng)量。</p><p>　　BAF生物濾池按所設(shè)計時間進(jìn)行周期性反沖洗，其中，第一級按每個周期16小時，第二級按每個周期36小時進(jìn)行反沖洗?；蛘咴谝粋€周期

59、內(nèi)，如果水頭損失達(dá)到所設(shè)反沖設(shè)定值時，優(yōu)先進(jìn)入反沖洗程序反沖洗周期設(shè)定值根據(jù)水質(zhì)情況在反沖洗程序中為可調(diào)值。BAF生物濾池根據(jù)其優(yōu)先順序逐臺啟動濾池的反沖洗。</p><p>　　一、二級曝氣生物濾池控制過程：</p><p><b>　　反沖洗階段</b></p><p>　　根據(jù)時間設(shè)定為周期性反沖洗。</p><p&g

60、t;　　根據(jù)超聲波液位計所測水位值確定反沖洗過程。</p><p>　　當(dāng)水位下降到所設(shè)定值時，停止進(jìn)水閥，開啟反洗水出水閥。</p><p>　　待濾池液位再次下降到設(shè)定反洗液位值時，先開啟反洗鼓風(fēng)機(jī)，后開啟反洗風(fēng)閥進(jìn)行氣沖洗。氣洗數(shù)分鐘后，關(guān)閉反洗氣閥，關(guān)閉反洗鼓風(fēng)機(jī)，氣沖洗結(jié)束。氣沖洗結(jié)束，進(jìn)入水沖洗階段。先開啟反沖洗水泵，后開啟反洗管路閥們，進(jìn)行水洗數(shù)分鐘后，水沖洗結(jié)束。當(dāng)水沖洗結(jié)

61、束后，繼續(xù)開啟反沖洗鼓風(fēng)機(jī)，再開啟反沖洗風(fēng)閥，進(jìn)入氣、水混合沖洗階段。氣、水混合反洗數(shù)分鐘后，關(guān)閉反洗風(fēng)閥，關(guān)閉反洗鼓風(fēng)機(jī)；關(guān)閉反洗水水閥，關(guān)閉反洗水泵。至此，反沖洗過程全部結(jié)束。</p><p>　　當(dāng)反沖洗階段結(jié)束后，先開啟進(jìn)水閥，后開啟曝氣鼓風(fēng)機(jī)，再開啟曝氣風(fēng)閥，最后關(guān)閉反沖洗水出水閥。進(jìn)入正常曝氣階段。</p><p><b>　　強(qiáng)制反洗</b></p

62、><p>　　若反洗效果不佳，說明濾路可能出現(xiàn)堵塞，此時，關(guān)閉進(jìn)水閥，開啟反沖洗出水閥，開啟強(qiáng)制反沖洗泵和強(qiáng)制反沖洗閥們，進(jìn)行強(qiáng)制反沖洗，其過程按反沖過程運行（如圖8所示）。</p><p>　?。?） 污泥脫水PLC控制及檢測部分</p><p>　　廠內(nèi)3#污泥PLC子站位于污泥脫水間控制室內(nèi)。</p><p>　　對于工藝專業(yè)要求檢測的各種

63、工藝參數(shù)，水泵、加藥設(shè)備、離心脫水機(jī)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(jī)操作站完成指示、記錄、報表和報警打印等監(jiān)控管理功能。</p><p><b>　　其主要設(shè)備有：</b></p><p>　　離心脫水機(jī)，污泥進(jìn)料泵，沖洗水泵，皮帶輸送機(jī)，無軸螺旋輸送機(jī)，隔膜計量泵，攪拌機(jī)。</p><p>　　該子站

64、模擬量輸入、輸出，數(shù)字量輸入、輸出點數(shù)</p><p>　　AI:4 AO:3 DI:30 DO:24</p><p><b>　　污泥脫水系統(tǒng)</b></p><p>　　污泥脫水系統(tǒng)為成套設(shè)備（包括污泥進(jìn)料泵、加藥泵、離心脫水機(jī)），自帶現(xiàn)場控制柜。該系統(tǒng)運行、故障信號送入PLC顯示，根據(jù)儲

65、泥池液位，PLC給出設(shè)備的開、停命令，運行中設(shè)備根據(jù)自帶的控制程序動作，給料機(jī)組機(jī)開/停與離心脫水機(jī)。</p><p>　　脫水后污泥螺旋輸送機(jī)和皮帶輸送機(jī)與離心脫水機(jī)聯(lián)鎖，先開啟螺旋輸送機(jī)和皮帶輸送機(jī)，再開啟離心脫水機(jī)，最后開啟污泥泵，停運時，先停污泥泵，再停離心脫水機(jī)，最后停螺旋輸送機(jī)和皮帶輸送機(jī)。</p><p>　　2.2.4 廠級管理PLC系統(tǒng)</p><p

66、>　　為了及時地對來自污水處理現(xiàn)場的生產(chǎn)信息進(jìn)行收集、儲存、分析和加工處理，以便工廠領(lǐng)導(dǎo)層對生產(chǎn)管理的準(zhǔn)確決策，設(shè)計中考慮了廠級管理終端。</p><p><b>　　該系統(tǒng)主要功能：</b></p><p>　　生產(chǎn)過程的全面查詢，包括各種進(jìn)、出廠水流量，各中能耗等。</p><p>　　生產(chǎn)過程分析報告、報表和圖形。</p>

67、;<p>　　設(shè)備資料數(shù)據(jù)庫和設(shè)備運行管理數(shù)據(jù)庫。</p><p><b>　　化驗所需要的參數(shù)。</b></p><p>　　建立與外部Interner的雙向連接，便于發(fā)布信息和從外部獲取信息。</p><p>　　2.3 PLC設(shè)備及儀表選型</p><p>　　為了保證監(jiān)控管理控制系統(tǒng)的正常運行，P

68、LC監(jiān)控系統(tǒng)選用SIEMENS的S7—400系列產(chǎn)品?，F(xiàn)場PLC控制子站是直接監(jiān)視和控制若干工藝生產(chǎn)過程所單元，其主要設(shè)備是：</p><p>　　SIEMENS的S7—400 系列PLC可編程控制器。</p><p><b>　　直流電源。</b></p><p><b>　　PLC性能特點：</b></p>

69、<p><b>　　CPU指示</b></p><p>　　高速RISC的CPU</p><p>　　最大IO點數(shù)為5120點</p><p>　　數(shù)據(jù)內(nèi)存容量：64K字</p><p>　　電源電壓范圍：85～132VAC或170～264VAC</p><p>　　基本指令處理速度

70、：≤0.04ms/k</p><p>　　特殊指令處理速度：≤0.12ms/k</p><p><b>　　I/O模塊指令</b></p><p>　　數(shù)字量輸入模塊（DI）：</p><p><b>　　輸入點數(shù)：16點</b></p><p>　　輸入電壓：24VDC&l

71、t;/p><p>　　快速刷新時間：0.004ms</p><p>　　連接方式：采用可拆卸式端子排以提高可靠性，易于連接和維修各模塊</p><p>　　各模塊具有光電隔離功能，每個輸出點都具有狀態(tài)指示</p><p>　　數(shù)字量輸出模塊（DO）</p><p>　　輸入點數(shù)：16點繼電器</p><

72、p>　　最大開閉幕、能力：AC250V/DC24V，2A</p><p>　　快速刷新時間：0.004ms</p><p>　　連接方式：采用可拆卸式端子排以提高可靠性，易于連接和維修</p><p>　　各模塊具有光電隔離功能，每個輸出點都具有狀態(tài)指示</p><p>　　模擬量輸入模塊（AI）：</p><p&g

73、t;<b>　　輸入點：8路</b></p><p>　　輸入范圍：0～5V,1～5V,0～10V,-10～+10V,4～20mA</p><p><b>　　分辨率：≥12位</b></p><p><b>　　隔離方式：光電隔離</b></p><p>　　轉(zhuǎn)換速度：1ms

74、/點</p><p>　　精度（25℃）：電壓±0.2% 電流±0.4%</p><p>　　其他功能：斷線檢測,峰值保持、平均值功能、定標(biāo)功能等</p><p>　　連接方式：采用可拆卸式端子排以提高可靠性，易于連接和維修</p><p>　　各模塊具有光電隔離功能，每個輸出點都具有狀態(tài)指示</p>&l

75、t;p>　　模擬量輸出模塊（AO）：</p><p><b>　　輸出點數(shù)：8路</b></p><p>　　輸出范圍：0～5V,1～5V,0～10V,-10～+10V,4～20mA</p><p><b>　　分辨率：≥12位</b></p><p><b>　　隔離方式：光電隔離

76、</b></p><p>　　轉(zhuǎn)換速度：1ms/點</p><p>　　精度（25℃）：電壓±0.3%FS 電流±0.5%FS</p><p>　　其他功能：輸出限幅，上/下限報警，脈沖輸出</p><p>　　連接方式：采用可拆卸式端子排以提高可靠性，易于連接和維修</p><p>

77、　　操作員面板（PT觸摸屏）</p><p><b>　　顯示器：TFT彩色</b></p><p>　　有效顯示區(qū)域：10.4＂</p><p>　　觸摸開關(guān)分辨率：32*24個</p><p>　　顯示分辨率：640*480點</p><p>　　通訊接口：RS-422A/RS-485口 R

78、S-232C口</p><p>　　電源電壓范圍：DC20.4V～DC26.4V</p><p>　　運行時間：≥25000小時</p><p>　　能取代手持式編程器對PLC進(jìn)行編程器對PLC進(jìn)行編程</p><p><b>　　隔離裝置</b></p><p>　　根據(jù)開關(guān)量信號輸入輸出點配置

79、繼電器以隔離PLC與被測控的設(shè)備。</p><p>　　在儀表選型上，介于監(jiān)測儀表的重要性，在儀表選型上應(yīng)遵循：</p><p>　　準(zhǔn)確全面反映進(jìn)廠水的水質(zhì)水量情況。</p><p>　　準(zhǔn)確全面反映出水廠的水質(zhì)情況。</p><p>　　各處理單元的出口的主要水質(zhì)情況。</p><p>　　參與控制的水質(zhì)和物理參數(shù)

80、。</p><p>　　盡量選用國內(nèi)可靠成熟的儀表產(chǎn)品，以節(jié)約投資，也方便維修。對關(guān)鍵的現(xiàn)場儀表，則考慮引進(jìn)國外設(shè)備。</p><p><b>　　超聲波液位計</b></p><p>　　超聲波液位計是非接觸式測量儀表該儀表通過對超聲波發(fā)射和反射的行程所需的時間和測量距離成正比的原理測量液位。儀表由傳感器（超聲波探頭）、變送器及專用電纜組成，

81、德國E+H公司。</p><p>　　型號：傳感器 FDU80-RG2A 變送器 FMU682-R1A1A1</p><p>　　(1）被測介質(zhì)：污水和稀污泥</p><p>　　(2）測量范圍：FDU80 量程 0～50m</p><p>　　(3）輸入范圍：4～20mA DC， 負(fù)載電阻<600Ω</p&

82、gt;<p>　　(4）電源：220VAC 50HZ</p><p>　　(5）測量值誤差：0.2%滿量程 分辨率：1mm</p><p>　　(6）安裝位置：室外</p><p>　　(7）防護(hù)等級：傳感器：IP68 變送器：IP65</p><p>　　(8）現(xiàn)場顯示：4 1/2數(shù)顯</p><

83、;p>　　(9）專用電纜：10M</p><p>　　(10）安裝支架：墻支架919792-0001</p><p><b>　　電磁流量計</b></p><p>　　電磁流量計是測量和指示導(dǎo)電液體的流量，由傳感器、變送器及專用電纜組成，傳感器形式為發(fā)蘭連接，帶接地環(huán)，轉(zhuǎn)換器具備微處理器信號功能，用手持磁棒方法，不打開外殼就可對機(jī)內(nèi)實行

84、編程。上海光華愛爾美特。</p><p>　　型號：傳感器IFS4000 轉(zhuǎn)換器 SC100AS/MP-2211</p><p><b>　　PH計</b></p><p>　　此裝置為一組電極，這組電極產(chǎn)生的電勢與被測液體的氫離子濃度成比例，該裝置包括傳感器、變送器及專用電纜，包括傳感器的安裝支架及傳感器的手動清洗頭，德國

85、E+H公司。</p><p>　　型號： 傳感器 CPS11-2AA2TSA 變送器 CPM253-PR0010</p><p><b>　　SS計</b></p><p>　　該裝置包括傳感器、變送器及專用電纜，包括傳感器的安裝支架及傳感器的手動清洗頭，德國E+H公司。</p><p><b>　

86、　DO計</b></p><p>　　測量原理是覆膜式，電流測量傳感器。該裝置包括傳感器、變送器及專用電纜，包括傳感器的安裝支架及傳感器的手動清洗頭，德國E+H公司。</p><p>　　型號：傳感器C0S4-2 變送器 C0M253-0010</p><p><b>　　污泥液位測量系統(tǒng)</b></

87、p><p>　　該裝置是通過濃度變送器，應(yīng)用成熟的雙-光束，脈動-光方法實現(xiàn)。包括濃度計、濃度傳感器、步進(jìn)電機(jī)控制器、跟蹤單元，德國E+H公司。</p><p>　　型號：CUC101-A0</p><p>　　2.4 儀表的動力要求</p><p>　　和相應(yīng)的配電室提供，中央控制室、各子供電要求，交流電壓：220VAC±10% 5

88、0Hz±5%，直流電壓：24V-5%～+10%。中控機(jī)房電源采用雙回路電源供電，并裝設(shè)防雷器和UPS，計算機(jī)不得與空調(diào)等大容量電器共回路。PLC子站電源取自低壓配電屏儀表控制配電回路，回路裝設(shè)電源防雷器及UPS.</p><p>　　2.5主要PLC設(shè)備表及其說明</p><p>　　由于污水廠較小，各構(gòu)筑物之間一般用渠道相連，既節(jié)省了占地，又減少了水頭損失。有專家統(tǒng)計，采用渠道

89、輸配水的污水處理廠的水頭損失要比管道輸配水的小2 -3m。對于采用SBR法的小型污水處理廠，一般將沉砂池與SBR池通過渠道相連、污泥濃縮池與脫水機(jī)房和泥餅堆放場合建。這樣，在常規(guī)的設(shè)計中，小型污 水廠內(nèi)至多有三個主要的處理單元：輔助生產(chǎn)區(qū)（含辦公、變配電及總控等）、水處理單元、泥處理單元。有時泥處理和水處理單元也可合建?！　∮捎诜奖爿斉渌?，各構(gòu)筑物采用了合建方式，在設(shè)計時應(yīng)注意距離較近的構(gòu)筑物的基礎(chǔ)處理，埋深上盡量接近。通過連接構(gòu)筑物

90、的渠道應(yīng)做沉降縫?！　《嘧磻?yīng)池的排泥管也可采用渠道而非管道和止回閥連接的方式，這樣不僅減少了設(shè)備的維護(hù)管理，而且沒有閥門堵塞的問題。連接方式如圖1。在小型污水處理廠內(nèi)多采用類似策略，可以大大節(jié)省工程費用，方便維護(hù)管理?！　⌒⌒臀鬯幚韽S受服務(wù)區(qū)域的現(xiàn)狀及污水收集輸送系統(tǒng)的限制，其廠址往往是小區(qū)內(nèi)或廠礦企業(yè)內(nèi)不規(guī)則、不好利用的地塊，有的高低起伏較大、有的存在地面障礙和架空線路、有的靠近居住區(qū)，這些不利因素在總平面布置時必須充分考慮。

91、　 　一般來講，對于污</p><p>　　再比如，如果廠址靠近居民區(qū)，則要在總圖上更要加以注意，首先污水及污泥處理構(gòu)筑物應(yīng)盡量布置在遠(yuǎn)離居民區(qū)的地方，而且在有條件的情況下，處理構(gòu)筑物可以采取增設(shè)上部建筑或加蓋的方式以減少對周圍環(huán)境的影響。必要時，增加相應(yīng)的環(huán)保措施。</p><p>　　如前所述，在小型污水處理廠的設(shè)計，有時因毗臨居民區(qū)或處于小區(qū)內(nèi)的重要地區(qū)，往往有較高的環(huán)保要求，這就

92、要求進(jìn)行必要的環(huán)保方面的考慮。大致可分為以下幾個方面。（如表2 ）</p><p>　　設(shè)備分布污水處理的一次設(shè)備主要包括:進(jìn)水泵、排污泵、柵格機(jī)、配電設(shè)備、傳送機(jī)、各種傳感器和各種檢測儀表等。(1) 水區(qū)分布的一次設(shè)備及其功能 進(jìn)水泵:主要作用是將城市生活生產(chǎn)所排放的污水經(jīng)過柵格過濾后提升，使其進(jìn)入沉砂池。 柵格機(jī):主要用于各個進(jìn)水泵的入口處，防止較大的污物進(jìn)入泵內(nèi)，進(jìn)而保護(hù)進(jìn)水泵，

93、保證其能正常工作。 配電設(shè)備:主要是指10kV高壓配電設(shè)備和0.4kV配電設(shè)備，用來給進(jìn)水泵供電。它的穩(wěn)定性對于整個污水處理廠的安全運行至關(guān)重要。 各種傳感器:主要是測量集水池水位和柵格間水位的液位傳感器，用來測量各個進(jìn)水泵出口壓力的壓力傳感器，以及測量進(jìn)水泵出口流量的流量傳感器等傳感設(shè)備。（2) 泥區(qū)分布的一次設(shè)備及其功能 排污泵:主要是將沉砂池中的污泥送入初沉池中，進(jìn)而對污泥進(jìn)行處理。

94、0;配電設(shè)備:用來給排污泵供電。 傳送機(jī):用來將處理好的泥餅從脫水泵房運送出去。 各種傳感器:用來采集現(xiàn)場的模擬量。以上所說各種設(shè)備均為系統(tǒng)中PLC的監(jiān)控對象，系統(tǒng)一次設(shè)備與PLC的連接: 其中配電設(shè)備通過傳感器與PLC進(jìn)行通訊，使PLC能監(jiān)測到配電設(shè)備的各種開關(guān)量和模擬量，進(jìn)而達(dá)到監(jiān)</p><p>　　2.6 PLC具體配置情況</p><p>　　根據(jù)具

95、體情況，本監(jiān)控系統(tǒng)的PLC分成水區(qū)PLC和泥區(qū)PLC兩個分站。根據(jù)水區(qū)和泥區(qū)的監(jiān)控對象的點數(shù)的多少，對PLC分別配置如下: 水區(qū)PLC配置水區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的PLC采用SIEMENS的S7-400系列。根據(jù)水區(qū)的具體要求，水區(qū)PLC總體配置如下:</p><p>　　中央處理模塊(CPU):選用CPU412; 數(shù)字量輸入模塊(DI):選用SM421，共14塊(32點/塊)，處理448點輸入信號;

96、 數(shù)字量輸出模塊(DO):選用SM422，共5塊(32點/塊)，處理160點輸出信號; 模擬量輸入模塊(AI):選用SM431;共6塊(16點/塊)，處理96點輸入信號; 通信模塊(CP):選用CP443-5,共1塊為RS485接口; 接口模板(IM):選用IM460-0和IM460-0，用于PLC的擴(kuò)展。 泥區(qū)PLC配置</p><p>　　泥區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的PL

97、C采用SIEMENS的S7-400系列。根據(jù)泥區(qū)的具體要求，泥區(qū)PLC總體配置如下: 中央處理模塊(CPU):選用CPU412-2; 數(shù)字量輸入模塊(DI):選用SM421，共15塊(32點/塊)。處理480點輸入信號; 數(shù)字量輸出模塊(DO):選用SM422，共4塊(32點/塊)。處理128點輸出信號; 模擬量輸入模塊(AI):選用SM431，共2塊(16點/塊)。處理32點輸入信號;

98、 通信模塊(CP):選用CP443-5，共1塊為RS485接口。</p><p><b>　　系統(tǒng)構(gòu)成及其布局</b></p><p>　　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)長就地手動控制，設(shè)現(xiàn)場箱或按鈕站，由“現(xiàn)場

99、/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、0.4kV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(jī)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(jī)控制，多為計算機(jī)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

100、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(jī)、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)(Profibus)，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</p><p>　　SIMATIC S7-400簡介SIMATIC S7

101、-400系列PLC是西門子公司生產(chǎn)的大中型可編程序控制器，其功能強(qiáng)大，穩(wěn)定性高，完全適合城市污水處理對可編程序控制器功能的要求。SIMATIC S7-400是應(yīng)用于中、高檔性能范圍的可編程序控制器。模塊化及無風(fēng)扇的設(shè)計，堅固耐用，容易擴(kuò)展和廣泛的通訊能力，容易實現(xiàn)的分布式結(jié)構(gòu)以及用戶友好的操作使SIMATIC S7-400成為中、高檔性能控制領(lǐng)域中首選的理想解決方案。用戶還可以根據(jù)需要不斷的進(jìn)行升級可編程序控制器。SIMATIC S

102、7-400自動化系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計。它所具有的模板的擴(kuò)展和配置功能使其能夠按照每個不同的需求靈活組合。一個系統(tǒng)包括:電源模板、中央處理單元(CPU)、各種信號模板(SM)、通訊模板(CP)、功能模板(FM)、接口模板(IM)等。</p><p>　　2.7 監(jiān)控系統(tǒng)的軟件部分</p><p>　　計算機(jī)操作系統(tǒng)采用Microsoft Windows 2000 Professional中文

103、版操作系統(tǒng)。歷史數(shù)據(jù)庫采用Microsoft SQL Server 2000中文版軟件。上位機(jī)監(jiān)控軟件采用當(dāng)前流行的美國GE公司的iFIX3.5組態(tài)軟件來實現(xiàn)。（1) 操作系統(tǒng)軟件 Windows 2000 Professional 中文版操作系統(tǒng)提供了一個快速、高效的多用戶、多任務(wù)操作系統(tǒng)環(huán)境，是目前使用廣泛的工控操作系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器采用Windows 2000 server中文版配合Microsoft SQL2000使用，用來保

104、存歷史數(shù)據(jù)。各工作站均采用Windows 2000 Professional中文版操作系統(tǒng)。（2) iFIX3.5監(jiān)控軟件 實現(xiàn)了對整個系統(tǒng)的開關(guān)量、狀態(tài)量、電量、模擬量的采集和處理，并顯示在主工作站的界面上;對一些污水處理廠重要的物理量如各個進(jìn)水泵的電流、頻率、出口壓力等都實時顯示在主工作站的主界面上，便于調(diào)度員及時掌握系統(tǒng)的運行情況; （3) 數(shù)據(jù)庫軟件 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上安裝Microsoft SQL 2000中文版，用來儲存整個

105、電站重要的歷史數(shù)據(jù)，通過iF</p><p><b>　　3 PLC設(shè)計</b></p><p>　　3.1 PLC簡介</p><p>　　利用可編程序控制器（PLC）組成遠(yuǎn)程自動監(jiān)測系統(tǒng)時，首先遇到的是PLC的選型問題。在選用PLC時，除把可靠性、環(huán)境適應(yīng)性放在首位外，還要根據(jù)具體應(yīng)用場合盡量選用合適的可編程序控制器。</p>

106、;<p>　　關(guān)于可編程控制器選型的一般原則可從以下幾方面考慮：</p><p>　　1、明確控制對象要求。本系統(tǒng)要求改善信息管理，把PLC與上位微機(jī)的通訊能力遠(yuǎn)程I/O與微機(jī)通訊方式和手段作為選擇的依據(jù)。PLC響應(yīng)時間的影響因素有：輸入信息時，CPU讀解用戶邏輯網(wǎng)絡(luò)時間和輸出時間。PLC的實時響應(yīng)性還受到系統(tǒng)中最慢儀器的限制，與上位機(jī)的通訊也將增加服務(wù)時間。</p><p>

107、;　　2、功能選擇要根據(jù)不同的控制對象確定。具體有：替代繼電器、數(shù)學(xué)運算、數(shù)據(jù)傳遞、矩陣功能、高級功能、診斷功能以及串行接口。</p><p>　　3、輸入輸出模塊選擇。輸入/輸出模塊是PLC與被控對象之間的接口，模塊選擇得當(dāng)否直接影響控制系統(tǒng)的可靠性。</p><p>　　4、存儲器類型及其容量選擇。小型PLC作為單機(jī)小規(guī)?？刂剖褂脮r，由于工藝簡單、程序固定，多數(shù)使用EPROM或EPRO

108、M加RAM。對于中、大規(guī)模的PLC，往往用于工藝比較復(fù)雜，且多變的場合，程序改變較多，因此一般都使用CMOSRAM存儲器，且有后備電池，以便關(guān)機(jī)時保存存儲信息。根據(jù)控制規(guī)模和應(yīng)用目的，我們按下列公式進(jìn)行估算：</p><p>　?。?）代替繼電器　M＝Km［（10×DI）＋（5×DO）］</p><p>　　（2）模擬量控制　M＝Km［（10×DI）＋（5&#

109、215;DO）＋（100×AI）］</p><p>　　（3）多路采樣控制　M＝Km｛［（10×DI）＋（5×DO）＋（100×AI）］＋（1+采樣點×0．25）｝</p><p>　　式中DI為數(shù)字（開關(guān)）量輸入信號；DO為數(shù)字（開關(guān)）量輸出集中；AI為模擬量輸入信號；Km為每個節(jié)點所占存儲器字節(jié)數(shù)；M為存儲器容量。</p>

110、<p>　　我們還可在編完程序以后精確地計算出存儲器實際使用容量。</p><p>　　5、控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和方式的選擇。用PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)有集中控制、遠(yuǎn)程I/O控制和分布式控制等三種方式。</p><p>　　6、支持技術(shù)條件。在選用PLC時，有無支持技術(shù)條件也是重要的選擇依據(jù)。支持技術(shù)條件主要有：編程手段、程序文本處理、程序貯存方式和通訊軟件包。通訊軟件包往往是和通訊硬件一

111、起使用的，如調(diào)制解調(diào)器等。</p><p>　　3.2 PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)</p><p>　　在廠區(qū)電氣自控的總體設(shè)計上，應(yīng)在允許的條件下，提高污水處理廠的自動化程度。盡量做到無人值守。這一點對減少小型污水處理廠的單方經(jīng)營成本有很重要的意 義。因為，盡管污水廠較小，如果沒有自動化程度較高的自控系統(tǒng)，往往需要按崗定員，這樣3000-20000噸/日的污水處理廠也需要10-30人。實際 上

112、，對于規(guī)模稍大的污水廠，定員也不過如此，所以相對人力成本很高。在條件允許的情況下，盡量提高污水廠的自動化程度。有條件時，還可在反應(yīng)池等重要地方 安裝攝像頭，以監(jiān)視污水廠的運行狀況?！　≡陔娎|布置上，也有著與大型污水處理廠不同的特點。各處理構(gòu)筑物的電氣與信號電纜的鋪設(shè)應(yīng)盡量結(jié)合構(gòu)筑 物上的管溝和渠道，從整體效果來看，整個處理構(gòu)筑物表面看不到任何電纜和管線的敷設(shè)，只有走道板及蓋鍍鋅鋼格板的管溝，既美觀又便于維護(hù)管理。在某些情況 下，全廠的