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    污水处理厂自动控制系统
    点击:   发布日期:2012-03-16

    采用“集中管理、分散控制、数据共享”的分层、分布式的拓扑结构,实现全厂工艺参数及设备的集中监测和生产过程的自动化控制系统。将遵循以下原则:

    ●集中管理、分散控制、数据共享;

    ●具有高度的开放性、可靠性、稳定性和安全性;

    ●具有较强的兼容性、可扩展性;

    ●易于操作;

         自动控制系统在充分考虑本污水处理工艺特性的基础上,按照具有先进技术水平的现代化污水处理厂进行设计。设计方案中,既要考虑操作、管理水平的先进性,同时也考虑到高新技术用的合理性、经济性,在保证生产管理要求的前提下,尽可能节约投资,获得良好的技术经济指标,并能保证系统长期稳定高效地运行。

    设计方案

         根据本厂的设计规模及工艺特点,本着“技术先进、性价比高、实用可靠”,采用“集中监测,分散控制”的基本原则进行设计,本工程采用以PLC为基础的自动控制系统,在中央控制室采用工业PC机对厂内各工况进行实时监控和操作,以保证生产的正常运行。生产的过程控制采用独立控制,即设备控制层PLC各个分站与上位监控计算机具有一定的独立性,可以不依赖上位机而独立运行(即上位机出现故障也不影响现场控制),从而保证了生产过程的独立性和安全性。本系统采用的分布式控制系统设计方案满足以下功能:

    ●具有集中管理功能,建立中央监控系统,管理全厂的运行。

    ●具有分散控制功能,对污水处理装置的工艺参数进行检测和控制。

    ●中控室的计算机网络采用开放的符合TCP/l P协议,便于与上级管理系统及周围系统相连。

    ●主要机械设备的控制采用就地控制、现场控制、中央控制三层控制模式,现场控制站设置PLC及控制操作员人机界面(HMl)。

    ●其它设备采用现场控制、中央控制两层控制模式。

    控制系统及网络图

         整个系统由两台互为热备的操作及监控计算机,若干台管理员计算机之间通过以太网相连,以太网上可另挂若干个计算机工作站安放于厂长办公室及其他生产部门;两台互为备用的操作及监控计算机,一个控制系统数据服务器,2个现场PLC控制站,它们通过以太网模块,构成了光纤网专用工业控制总线或1 0M工业以太网;现场PLC控制站与现场I/0单元之间采用标准硬连接。

    通讯网络结构

    污水处理厂通讯系统网络结构由二层网络组成:

         第一层为信息层,即中控室与各现场PLC站问采用工工业以太网对等通讯方式:中控室由两台互为热备的操作及监控计算机,若干台管理员计算机之间通过以太网相连,以太网上可另挂若干个计算机工作站安放于厂长办公室及其他生产部门;(光缆,环形光网,速率1000Mbit/s自适)

    第二层为设备层,设备层现场总线分为二种,如下:

    1、PLC与现场控制箱、高低压开关柜之间的通讯采用开放的,国际上认可的现场总线Modbus。通讯速率12Mbps~9 6Kbps,根据现场距离不等而不等,通讯距离可达1 000m以上,通信媒介为屏蔽双绞线电缆。我们保证全厂现场控制箱、高低压开关柜采用同一种M0dbus现场总线接口,以确保通讯快捷正常无误。

    2、PLC与现场仪表之间的通讯采用4—20 rnA,通信速率31.25kbps,仪表总线连接能力31站,组网不超过15站,通讯距离至少1 000m,通信媒介为屏蔽双绞线电缆。

    控制网络图如下所示:

     

    生化池溶解氧(Do)控制

         生化池含氧量的控制关系到污水处理的水质和节能。生化池沿长度方向布气逐减,约为总气量45%、35%与20%,设1套DO仪,1套放在气量为45%~35%5±渡段附近,控制DO值2—2.5mg/I左右,以保证生物除碳、生物硝化和生物除磷对氧的要求。

    溶解氧的控制手段包括:

    1、以总管压力值反馈控制鼓风机(单级高速罗茨鼓风机)的开启台数和通过变频器调节风机转速,以调节鼓风机出口总压力恒定:

    2、根据溶解氧设定范围,调节好氧池进风空气调节阀的开度,使溶解氧调节在设定范围内。溶氧值的设定范围也可根据中心调度室的指令,随出水水质、季节的温度变化及其它综合因素而调整,以达到全厂的优化控制,在保证出水水质前提下,最大可能节约电耗。

    风机控制

         鼓风机的开启台数和导叶片角度根据鼓风机出风总管的压力进行控制,以保持鼓风机出风总管的压力恒定。

         项目中有3台罗茨风机,3台机旁控制箱和3台现场就地控制箱。鼓风机起/停的一步化操作由机旁控制箱实现,机旁控制箱面板上设“手动/自动”转换开关。“手动”状态下,由机旁控制箱面板上的按钮直接控制鼓风机的运行;总控柜(PLC)负责每台鼓风机的控制,“自动”状态下,总控柜(PLC柜)根据出风总管的压力控制鼓风机的导叶片角度和鼓风机的开启台数。

    总控柜(PLC柜)通过硬接线与鼓风机房PLC控制主站进行通讯。

          高压鼓风机的电量信号通过高压柜内的综合继保控制装置的通讯接口送鼓风机房PLC控制主站。

    中央监控系统

         中央控制室(简称中控室)设在污水处理厂的综合楼内,集中监视、控制、管理整个污水处理厂的全部生产过程和工艺过程。对生产过程中的自动控制、报警、自动保护、自动操作、自动调节以及各工艺流程中的重要参数进行在线实时监控,对全厂工艺设备的工况进行实时监视。

    实时工艺流程图显示

         实时动态地显示全厂工艺流程图,流程图上包含各种设备实时运行状况,各种实时工艺参数。由于计算机屏幕大小限制,不能在一副画面显示污水处理厂全厂工艺流程图、所有设备状况、工艺参数,需要多幅画面进行流程图显示,通过画面切换进行流程图显示切换。实时动态画面采用纵断流程和平面流程相结合的流程图显示方式。

         流程图中所有设备的运行状态采用绿色表示;停止状态采用本色表示;故障状态采用红色和本色交替闪烁表示。

         流程图中所有由PLC控制的设备设置遥控/自动转换按钮,只有当设备手动/自动转换开关处于自动时,遥控/自动转换按钮才可用,当遥控/自动转换按钮处于手动时,禁止人工遥控设备。

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