污水處理廠自控完整系統(tǒng)工藝介紹

-.z.污水處理廠自控系統(tǒng)工藝介紹污水處理廠位于市區(qū)或市郊，出水排入河流，水質到達國家一級排放標準。工程采用水解－AICS處理工藝。其具體流程為：污水首先分別經過粗格柵去除粗大雜物，接著污水進入泵房及集水井，經泵提升后流經細格柵和沉砂池，然后進入水解池，。水解池出水自流入AICS進展好氧處理，出水達標提升排入河流。AICS反響器為改良SBR的一種。其工藝流程如下列圖1所示：矚慫潤厲釤瘞睞櫪廡賴。污水處理廠自控系統(tǒng)設計的原則從污水處理廠的工藝流程可以看出，主要工藝AICS反響器是改良SBR的一種，需要周期運行，AICS反響器的進水方向調整、厭氧好氧狀態(tài)交替、沉淀反響狀態(tài)輪換都有電動設備支持，大量的電動設備的開關都需要自控系統(tǒng)來完成，因此自控系統(tǒng)對整個周期的正確運行操作至關重要。而且好氧系統(tǒng)作為整個污水處理工藝能量消耗的大戶，它的自控系統(tǒng)優(yōu)化程度越高，整個污水處理工藝的運行費用也會越低，這也說明了自控系統(tǒng)在整個處理工藝中的重要性。聞創(chuàng)溝燴鐺險愛氌譴凈。為了保證污水廠生產的穩(wěn)定和高效，減輕勞動強度，改善操作環(huán)境，同時提高污水廠的現(xiàn)代化生產管理水平，在充分考慮本污水處理工藝特性的根底上，將建立現(xiàn)代化污水處理廠的理念融入到自控系統(tǒng)設計當中，本自控系統(tǒng)設計遵循以下原則：先進合理、平安可靠、經濟實惠、開放靈活。殘騖樓諍錈瀨濟溆塹籟。自控系統(tǒng)的構建污水處理廠的自控系統(tǒng)是由現(xiàn)場儀表和執(zhí)行機構、信號采集控制和人機界面〔監(jiān)控〕設備三局部組成。自控系統(tǒng)的構建主要是指三局部系統(tǒng)形式和設備的選擇。本執(zhí)行機構主要是根據工藝的要求由工藝專業(yè)確定，預留自控系統(tǒng)的接口，儀表的選擇將在后面的局部進展描述。信號采集控制局部主要包括根本控制系統(tǒng)的選擇以及系統(tǒng)確定后控制設備和必須通訊網絡的選擇。人機界面主要是指中控室和現(xiàn)場值班室監(jiān)視設備的選擇。釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。1、根本系統(tǒng)的選擇目前用于污水處理廠自控系統(tǒng)的根本形式主要有三種DCS系統(tǒng)、現(xiàn)場總線系統(tǒng)和基于PC控制的系統(tǒng)。從規(guī)模來看三種系統(tǒng)所適用的規(guī)模是不同。DCS系統(tǒng)和現(xiàn)場總線系統(tǒng)一般適用于控制點比擬多而且廠區(qū)規(guī)模比擬大的系統(tǒng)，基于PC的控制則用于小型而且控制點比擬集中的控制系統(tǒng)。彈貿攝爾霽斃攬磚鹵廡?；赑C的控制系統(tǒng)屬于高度集成的控制系統(tǒng)，其人機界面和信號采集控制可能都處于同一個機器內，受機器性能和容量的限制，本工程廠區(qū)比擬大，控制點較多，因此采用基于PC的控制系統(tǒng)是不太適宜的。謀蕎摶篋飆鐸懟類蔣薔。DCS系統(tǒng)適用于模擬量多，閉環(huán)控制多的系統(tǒng)。而現(xiàn)場總線系統(tǒng)的主要優(yōu)勢是適用用于控制點相當較少而且特別分散的系統(tǒng)。從施工和維護的角度來看，傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)布線的工作量要遠遠大于現(xiàn)場總線系統(tǒng)。此外，現(xiàn)場總線系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)相比，還有最為重要的一點是開發(fā)性好，擴展方便。廈礴懇蹣駢時盡繼價騷。本工程的控制點在700點左右，模擬量只占20％左右，屬于規(guī)模比擬小的類型，而且這些控制點是以工藝處理單元為界限分散在廠區(qū)各處，因此本工程采用現(xiàn)場總線作為根本控制系統(tǒng)。煢楨廣鰳鯡選塊網羈淚。2、通訊網絡選擇現(xiàn)場總線系統(tǒng)最主要的特點就是依賴網絡通訊，分散控制和信號采集，最大程度的減少布線，節(jié)省安裝和維護費用?，F(xiàn)場總線主要是指從現(xiàn)場控制器或IO模塊到監(jiān)控系統(tǒng)的通訊網絡。目前現(xiàn)場總線，根據通訊協(xié)議的不同可以分為很多種，比方，ProfiBus、CAN、ControlNet、DeviceNetFFLon總線等。目前現(xiàn)場總線技術還沒有統(tǒng)一的標準，各自的功能特點根本一致，因此本工程設計時選用在中小型控制系統(tǒng)應用非常廣泛的ProfiBus總線。其在性價比擬高，且在國內推廣的時間長，穩(wěn)定性較高。鵝婭盡損鵪慘歷蘢鴛賴。ProfiBus總線有三種形式DP、PA和FMS。PA總線是與智能儀表結合在一起平安性非常高的一種ProfiBus總線形式，造價比擬高，常用于石油化工冶金等行業(yè)；FMS總線適用于大范圍和復雜的通訊系統(tǒng)，旨在解決通用性通訊任務，傳速速度中等；DP總線是用于傳感器和執(zhí)行器級的高速數據傳速網絡，不需要智能儀表配合，平安性略低于PA總線。本工程是污水處理工程，對通訊平安性的要求并不太高，通信的任務比擬簡單，對系統(tǒng)的傳輸速度有一定要求。因此本工程的采用ProfiBUS－DP網絡，即用西門子S7系列PLC搭建整個系統(tǒng)?？偩€采用普通雙絞作為傳輸介質，通訊速率可以到達12MBP?；[叢媽羥為贍僨蟶練淨。3、現(xiàn)場站設備配置的選擇對于ProfiBus－DP網絡來說只是提供了一個從現(xiàn)場到監(jiān)控層的信息通道，但信號的采集和執(zhí)行命令的下達仍然需要由控制器和現(xiàn)場的IO模塊組成的站來完成。ProfiBus－DP網絡是一種主從站的網絡構造。整個網絡上最多可以有128個從站，但只有一個作為主站，所有的通訊事務都由主站來管理。主站必須要有控制器〔CPU〕，同時也可以安裝IO采集模塊。從站有兩種方式：CPU＋IO模塊和通訊模塊＋IO模塊。第一種方式每個從站都由CPU，每個站的控制事務都由本站完成，與主站之間的通訊量比擬少。第二種方式是所有的從站都沒有CPU，所有的控制事務都由主站CPU來完成，通過總線網絡把命令結果傳輸到從站完成，從站只是遠程IO。預頌圣鉉儐歲齦訝驊糴。前述這兩種從站組成方式各有自己的特點。第一種方式，控制比擬分散，通訊事務較小，對網絡的依賴不強，但每個站都有CPU，造價高。第二種方式，控制集中，控制事務對網絡依賴性強，需要可靠的網絡來支撐，同時對主站CPU的性能要求高，在軟件編程和調試方面具有很大的優(yōu)勢。這兩種方式對工程的現(xiàn)場安裝布線施工影響比擬少。滲釤嗆儼勻諤鱉調硯錦。本工程控制點的規(guī)模施工調試工期比擬短，選用了性價比比擬高的第二種方式作為從站的組成方式即由西門子IM153通訊模塊和S7300系列IO模塊組成，主站CPU選用S7315-2DP系列。鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡。4、人機界面設備的選擇人機界面設備是直接與操作管理人員進展交流的監(jiān)控視備，一般由兩局部組成，即現(xiàn)場監(jiān)視設備和中控室監(jiān)視設備?，F(xiàn)場監(jiān)視設備可以是PC機或是觸摸屏，中控室監(jiān)視設備一般由工控機、模擬屏或投影儀等組成。監(jiān)視設備應在兼顧投資的情況下，保證操作管理人員可以對整個污水處理廠全面直觀的監(jiān)視與控制。擁締鳳襪備訊顎輪爛薔?，F(xiàn)場監(jiān)視設備一般在比擬重要的單元或控制事務比擬大的從站中設置，以便操作人員及時對現(xiàn)場情況進展處理。本工程的從站的規(guī)模比擬少，廠區(qū)大小從操作距離來看并不大，同時現(xiàn)場操作間內均設有有線，因此可在不設不設現(xiàn)場監(jiān)視系統(tǒng)的情況下保證現(xiàn)場與中控室的聯(lián)絡暢通。贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵騷。中控室監(jiān)視設備是全廠的指揮和信息處理中心，其作用不言而喻。中控室監(jiān)視設備比擬傳統(tǒng)的做法是模擬屏加工控機的方式，這種方式造價比擬高且復雜。隨著多屏卡功能的不斷完善，現(xiàn)場又出現(xiàn)了工控機多屏顯示加投影儀的模式。多屏卡的安裝使得一臺工控機可以同時拖動多臺顯示器，并顯示不同畫面，不同的工段可以同時顯示，保證了操作人員監(jiān)視的全面性。投影儀可以把所需要的任何畫面進展放大顯示，也可以供人參觀。第二種方式的造價要遠低于傳統(tǒng)做法。壇摶鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚。5、其它成套設備的耦合本工程中鼓風機為高速離心風機，脫水機為2000mm帶寬脫水機，均為大型設備。這些大型設備是由許多輔助電動局部與主機共同工作完成鼓風機和脫水機的正常工作。本工程設計要求大型設備都單獨配有自己小型的控制器，由供給商根據自己的經歷編制相關程序并預留ProfiBus－DP接口，最終成為整個自控系統(tǒng)的一個從站。這樣就其它大型設備自控系統(tǒng)與整個自控系統(tǒng)無縫連接，減少了不同供給商之間任務的穿插重疊。蠟變黲癟報倀鉉錨鈰贅。監(jiān)控軟件的選擇監(jiān)控軟件是人機交流的橋梁和翻譯，是保證整個自動控制系統(tǒng)易操作、易維護最重要的局部。應選用成熟、先進并應用廣泛的知名監(jiān)控軟件，本工程選用亞控kingview組態(tài)軟件。買鯛鴯譖曇膚遙閆擷凄。自控控制系統(tǒng)與管理層的銜接自控系統(tǒng)操作與污水處理廠管理層的銜接主要是把自動控制系統(tǒng)收集到的全廠信息可以順利傳輸到管理層計算機，管理人員可以在線查看污水處理廠的運行狀況并調用相關的運行數據。隨著監(jiān)控軟件的供給商對INTERNET技術的不斷應用開發(fā)，監(jiān)控軟件都可以通過局域網或INTERNET廣域網進展信息發(fā)布，管理層或授權用戶在任何可以上INTERNET網的地方便可瀏覽運行狀況。而所使用MSIE瀏覽器的平安性問題已經得到解決。綾鏑鯛駕櫬鶘蹤韋轔糴。冗余問題由于本工程為污水處理廠工程，其平安性和可靠性要求并不嚴格，本設計沒有對通訊網絡和控制器進展冗余配置，只對上位工控機采用了雙機熱備配置。筆者認為在資金允許的情況下，應對主控制器進展冗余配置。驅躓髏彥浹綏譎飴憂錦。自控系統(tǒng)的站點劃分根據污水處理工藝的工作原理以空間分別特點，在布線最小、功能完整的情況下對全廠的站點進展了劃分，子站為泵房站、水解池站、1號改良SBR站、2號改良SBR站、脫水機房站和鼓風機房站。泵房子站負責提升泵房、粗格柵、細格柵和沉砂池的數據處理，脫水機房站除負責脫水機房外，集泥池、濃縮池也歸在該站內，其余子站負責各自的工藝單元。主站為變電所站，設在變電所內。貓蠆驢繪燈鮒誅髏貺廡。自控特點：1、低投資：投資少本工程除一些精度要求高的在線監(jiān)測儀表(污泥濃度計、溶解氧儀和液位計)為進口儀表外，其余局部在線儀表實現(xiàn)國產化，節(jié)省了一局部投資費用。鍬籟饗逕瑣筆襖鷗婭薔。另外，從工藝控制角度看，省去了一些不影響工藝運行要求的在線儀表，如ORP計、氣體流量計等。不設現(xiàn)場監(jiān)視設備的也是降低投資的重要原因之一。構氽頑黌碩飩薺齦話騖。在自控系統(tǒng)的總線技術選取上、現(xiàn)場I/O控制設備和上位監(jiān)控設備的選取上，均采用了性價比擬高的產品。如PLC采用西門子S7-300系列等。輒嶧陽檉籪癤網儂號澩。本自控系統(tǒng)從以上幾點節(jié)約了大量的費用。2、低費用：運行費用低在占全廠能耗90%的原水提升和鼓風曝氣這兩個環(huán)節(jié)上，依托自動控制系統(tǒng)，進水段實現(xiàn)恒液位、變流量控制，由大功率變頻裝置拖動大流量潛污泵，完全涵蓋了500-3000m3/h的流量范圍，克制了多臺泵切換啟停，流量突變對后續(xù)工藝的水力沖擊，也到達節(jié)能的目的，立式潛污泵的提水電耗為4.75kwh/km3。堯側閆繭絳闕絢勵蜆贅。占全廠能耗75%以上的鼓風機選用單級高速離心風機，通過控制進口導葉開度調節(jié)風量，從而降低能耗，具體的作法是在夜間小水量和過渡工序時自動減小供氣量。識饒鎂錕縊灩筧嚌儼淒。鼓風曝氣控制畫面：鼓風曝氣控制畫面：本自控工程在上位軟件二次開發(fā)過程從人性化角度出發(fā)，提高自控系統(tǒng)的可操作性，使管理者在任意時間和地點可對工藝系統(tǒng)進展全方面的監(jiān)控，及時了解到處理系統(tǒng)運行的優(yōu)劣狀態(tài)。凍鈹鋨勞臘鍇癇婦脛糴。投資本工程自控系統(tǒng)的