污水處理自動化控制系統(tǒng)
1.1 項(xiàng)目概況
根據(jù)污水處理廠工藝要求,在污水處理廠配置必要的檢測儀表、可編程控制器(PLC) 、工業(yè) PC 機(jī)和通信系統(tǒng),并構(gòu)成計(jì)算機(jī)測控管理系統(tǒng)。根據(jù)工程工藝要求，在各個工藝段配置必要的檢測儀表進(jìn)行關(guān)鍵工藝的檢測；利用可編程控制器對各種設(shè)備進(jìn)行有序控制，使各種工藝按要求執(zhí)行；通過通信系統(tǒng)在工業(yè) PC 機(jī)上，設(shè)置體現(xiàn)各種設(shè)備、儀表參數(shù)的圖形控制畫面，從而構(gòu)成計(jì)算機(jī)測控管理系統(tǒng)。
1.2 整體設(shè)計(jì)要求
中央控制系統(tǒng)；
根據(jù)工藝流程，配置必要的各類在線檢測儀表；
根據(jù)設(shè)備運(yùn)行、控制要求，構(gòu)成集中管理分散控制的分布式集散系統(tǒng)；
各類檢測儀表型號的傳輸和顯示以及與當(dāng)?shù)丨h(huán)保局監(jiān)控平臺數(shù)據(jù)對接
1.3 工藝設(shè)計(jì)要求
污水處理廠自控工程的儀表及測控系統(tǒng)滿足下列要求：
高可靠性，保證系統(tǒng)的高穩(wěn)定性是本系統(tǒng)的特點(diǎn)之一；
高先進(jìn)性，應(yīng)選擇技術(shù)先進(jìn)、性能價格高、有潛力的集散控制系統(tǒng)；
高容量，合適的精度和數(shù)據(jù)傳輸速率，能容納各種輸入信號；
靈活的擴(kuò)展，能隨供水工程規(guī)模的擴(kuò)建而擴(kuò)容；
對污水的運(yùn)行處理參數(shù)及水質(zhì)情況進(jìn)行檢測；
對污水廠的主要處理設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測；
對污水廠的主要設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行控制。
1.4 污水工藝介紹
1.4.1 污水處理工藝流程圖
1.4.2 常規(guī)污水處理工藝表
1.5 自動控制系統(tǒng)解決方案
污水處理廠控制系統(tǒng)由中央控制站、PLC 控制站以及通訊網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，如下如圖所示。中央監(jiān)控站設(shè)在污水處理廠綜合辦公樓中心控制室,主要包括：監(jiān)控計(jì)算機(jī)、管理計(jì)算機(jī)、模擬屏、UPS 電源、報(bào)表打印機(jī)、報(bào)警打印機(jī)、光纖交換機(jī)等。PLC 站分別設(shè)在污水處理廠及各工藝區(qū)現(xiàn)場，主要由機(jī)柜、PLC 可編程控制器，操作面板以及網(wǎng)絡(luò)接口等組成。通過采用以太網(wǎng)為主干網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)通訊介質(zhì)為光纖。
1.6.1 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)功能
（1）中央監(jiān)控站的功能
中控室通過組態(tài)監(jiān)控軟件,實(shí)現(xiàn)對 PLC 站的監(jiān)控，采用上位機(jī)監(jiān)控軟件可實(shí)現(xiàn)以下功能：
通過通訊網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場 PLC 控制站進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，采集過程信息。
動態(tài)顯示整個工藝流程的總貌圖、分貌圖。
動態(tài)顯示設(shè)備的各種狀態(tài)與各種參數(shù)值，提供操作指導(dǎo)。
故障報(bào)警及處理顯示記錄，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，打印存儲等報(bào)警處理。
設(shè)備的參數(shù)設(shè)置及遠(yuǎn)程操作控制。
各種參數(shù)的分類分組處理。
各種參數(shù)的柱型圖、扇形、趨勢圖。
通過配置 EXCEL、ACCESS 可以實(shí)現(xiàn)建立歷史數(shù)據(jù)庫，對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行建檔分析和處理，編輯輸出各種所需的生產(chǎn)報(bào)表。
監(jiān)控計(jì)算機(jī)和管理計(jì)算機(jī)采用相同的軟、硬件配置，在正常情況下各自分擔(dān)不同的工作。
監(jiān)控計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)生產(chǎn)工藝過程的實(shí)時監(jiān)控，管理計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理和編輯輸出生產(chǎn)報(bào)表。當(dāng)其中一臺機(jī)故障時，可由另一臺機(jī)替代。
在中心控制站設(shè)置一面 4.0*2.5M 的顯示屏可以顯示全廠的工藝流程，通過燈光，實(shí)時動態(tài)顯示各構(gòu)筑物內(nèi)的設(shè)備運(yùn)行情況，并有重要參數(shù)的模擬儀表顯示。故障通過指示燈發(fā)出聲光報(bào)警。
（2）PLC 控制站的功能
PLC 控制站設(shè)置在各區(qū)域控制室，控制站配有通訊接口，與中央監(jiān)控工作站數(shù)據(jù)交換，PLC控制站內(nèi)駐留有應(yīng)用程序，并配有操作員面板，可獨(dú)立于中央監(jiān)控工作站進(jìn)行監(jiān)控，以確保系統(tǒng)的安全可靠。根據(jù)污水廠的工藝布局及電氣 MCC 柜設(shè)置情況，共設(shè)有 5 個 PLC 控制站，用于實(shí)現(xiàn)各功能單元的數(shù)據(jù)采集和設(shè)備控制。
對生物氧化溝內(nèi)溶解氧濃度及液位，生物選擇內(nèi)溶解氧濃度及液位，泵出口壓力，變配電設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)和電量數(shù)據(jù)采集；對生物加氯間氧化溝內(nèi)潛水?dāng)嚢杵鳌⑵貧鈾C(jī)，出水調(diào)節(jié)堰板，選擇池內(nèi)潛水?dāng)嚢?/font>器，出水調(diào)節(jié)堰板等設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)檢測和控制。對均質(zhì)池液位，脫水機(jī)進(jìn)泥量、加藥量，廠區(qū)污水泵房液位，剩余污泥量，回流污泥量，泵出口壓力等參數(shù)檢測；
對均質(zhì)池?cái)嚢杵鳌?/font>污泥投配泵、濃縮脫水機(jī)、螺旋輸送機(jī)、沖洗泵、攪拌裝置、潛污泵、螺桿泵、投藥泵等設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)檢測和控制。
1.6.2 檢測儀表的設(shè)置
為了掌握工藝運(yùn)行情況，控制水質(zhì)指標(biāo)以及生產(chǎn)管理需要，設(shè)置以下檢測儀表。
1.6.3 組態(tài)軟件
本項(xiàng)目自控系統(tǒng)組態(tài)界面由若干個畫面組成：總畫面（污水處理工藝）、各系統(tǒng)工藝圖、報(bào)警窗口等。為增加畫面的可讀性和可觀賞性，主要畫面均采用平面圖形式，在畫面的相關(guān)位置顯示該設(shè)備的所有主要運(yùn)行參數(shù)。設(shè)備的控制通過點(diǎn)擊該設(shè)備進(jìn)入，
■ 總畫面：表現(xiàn)的是整個污水處理流程，在相關(guān)位置顯示水處理的各主要控制參數(shù)以及重要設(shè)備的主要控制參數(shù)，可以點(diǎn)擊進(jìn)入各工藝畫面。
■ 各系統(tǒng)工藝圖：可直觀顯示各系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行情況及配套儀表數(shù)據(jù)顯示
■ 報(bào)警窗口：當(dāng)系統(tǒng)異常產(chǎn)生報(bào)警時，報(bào)警窗口跳出并顯示報(bào)警信息，中控室產(chǎn)生聲光報(bào)警信號，通過報(bào)警畫面按鈕進(jìn)行消音。
■ 設(shè)備控制參數(shù)設(shè)定：參數(shù)設(shè)定時會檢查輸入?yún)?shù)是否正確（錯誤參數(shù)不能輸入）、參數(shù)有無正確下載至 PLC，如果出錯會報(bào)告操作人員。
■ 生產(chǎn)報(bào)表：分生產(chǎn)情況（設(shè)備運(yùn)行參數(shù)）、生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)兩種報(bào)表，并可以 EXCEL 文件格式自動存儲至指定文件夾，便于數(shù)據(jù)調(diào)閱。
■ 歷史：可查詢?nèi)珡S所有主要運(yùn)行參數(shù)的歷史情況。為便于設(shè)備運(yùn)行情況分析，可以在同一畫面下同時顯示設(shè)備的歷史運(yùn)行情況與當(dāng)前的運(yùn)行情況以作對比。
■ 數(shù)據(jù)打印：通過配套打印機(jī)可自行打印生產(chǎn)報(bào)表、監(jiān)測參數(shù)數(shù)據(jù)等信息。
1.6.4 工程畫面事例
1、工藝總平面圖
2、初層池工藝
3、 生化池工藝
4、二層池及其它工藝
1. 實(shí)時監(jiān)控污水處理廠的運(yùn)行狀況，并且根據(jù)情況及時地調(diào)節(jié)，以保證污水處理工藝的良好進(jìn)行；
2. 可集中控制整個污水處理工藝自動過程，比如：加藥、曝氣、壓濾等處理環(huán)節(jié)，同時能夠自動對整個處理過程和處理情況進(jìn)行監(jiān)測和控制；
3. 中控室可以采取有線方式來進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制，污水廠監(jiān)控各類數(shù)據(jù)如：液位、電氣設(shè)備的啟動、排放口水質(zhì)參數(shù)數(shù)據(jù)等各類信號，并可以需要進(jìn)行擴(kuò)充；
4. 信號適用數(shù)據(jù)范圍廣，如：0-5V，4-20mA ,0-10V，脈沖信號，232/485 等類型；
5. 實(shí)時對污水廠進(jìn)行監(jiān)控，對各類數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲；
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