污水处理厂自控系统改造方案

自动化改造方案

一、前言

随着科技水平的不断发展和提高，采用计算机系统对生产的管理越来越深入到各行各业的应用之中。因此，采用计算机为核心建立一个对污水厂进行全面管理的自动化控制系统,不但切实可行，而且能够全面提升企业的管理水平和生产效率,从而提高企业的生产效益。

污水处理厂工程监控系统包括了对厂区内部整个污水处理工艺流程的监测和控制。在整个生产厂区内，包括了粗格栅间、污水提升泵房、细格栅间、沉砂池、生化池、沉淀池、回流及剩余污泥泵房、贮泥池、污泥浓缩脱水间、出水流量计井、紫外消毒渠以及总变配电室等,通过本监控系统能够对这些过程进行全面监测和控制;同时,通过本监控系统,使得这些控制既能够通过监控中心进行，还能够采用闭环控制方式进行。

二、简介

三、系统综述

１、项目概述

xxx污水处理厂控制系统由中央控制室操作站、现场控制站和闭路视频监控组成，用于该厂的过程控制和全厂监控管理，采用集散型控制结构。

由于现系统部分功能不能实现，部分功能需要加强。其中中控部分监测数据与中控室数据不匹配，上位机组态软件对监控数据的历史曲线、实时曲线部分显示不正常(曲线根本就没有，有30多组需要显示曲线）;自控部份信号不正常;部分视频监控不能正常显示等。现在系统需要全面升级,修复原有问题。

2、原系统存在问题汇总

（1)、自控部分

a、D型滤池PLC触摸屏显示缺少出水流量显示,多了一个液位显示

b、脱泥机房1＃2#加药机运行信号相反，需要进行互换恢复

ｃ、进水流量计无计量故障恢复

(２)、中控部分

ａ、出水在线监测数据(流量、ＣOD、TP、ＴN、NH3-N)与中控数据不匹配（只有出水监测数据，且不准，进水数据需要重新做）

b、进水在线目前中控无程序

c、生化池仪表(DO、MLＳＳ)现场与中控数据不匹配

d、上位机组态软件中历史曲线与时实曲线部分显示不正常

e、目前数据不能发送到昆明监测网上

(３)、监控部分

a、大部分监控已经无法正常显示、少部分摄像头已经拆除

（4）、其它

a、系统布线,没有强弱电分开，造成信号干扰严重

b、系统慢

c、风机需要工作人员到现场调节挡风板，噪音大，能源浪费

3、原系统组成

从系统功能方面看，本污水厂计算机监控系统由三层构成：管理计算机子系统、监控计算机子系统、现场控制站。管理计算机子系统、监控计算机子系统属于上级系统，通过以太网相连,监控计算机子系统、现场控制站通过工业以太网进行数据交换,而现场控制站属于下级系统。

原中控系统采用计算机＋PLC方式构成的分布式控制系统，设1个中央控制室,３个监控主站,18路视频监控。采用一个二级管理的计算机监控系统,其上级系统位于中控室，用于对全厂的所有站点设备进行监控;下级系统位于3个PＬC站点,通过以太网实现上下级数据交换；上下级均可通过网络对系统内的设备进行监测和控制;下级系统只能对本地站点设备进行监控,采用威纶触摸屏实现人机信息互换;而上级系统可以对所有站点设备进行监制。

系统网络由工业以太网组成，环型拓扑结构,通讯介质为多模光纤，两台计算机,设在中控室内。中控计算机采用西门子wincc组态软件实现整个系统的监控，ＰLC采用西门子s７300系列产品。

组成如下图：

图

1.1 系统组成

四、解决方案

根据我们在污水处理厂自控系统改造方面的经验以及该项目技术文件中的描述,我们将改造工程分为两部分：原来系统问题修复和系统升级优化改造。

原系统问题修复改造在升级现有系统的同时保持原有功能,完善原来系统遗留问题。系统升级改造目的在于提升数据采集、自动报表、设备管理、数据管理和成本管理等功能，提高污水处理厂的管理运行效率,使系统自动化程度更高,切实实现节能降耗的目的。综合解决目前系统中存在的问题。

为方式使用习惯，最终中控系统画面基于原来画面进行修改增补。

1、原系统问题修复

（1)问题：D型滤池ＰLC触摸屏显示两个调节池液位,少了出水流量。

问题分析：在流量计正常,接线正常的前提下，此类情况原因是程序内部流量采集异常，数据地址分配不正确。

解决方法：检查流量计是否完好，在流量计完好的前提下重新做触摸屏程序,重新分配数据地址,如果流量数据采集不正常,需要重新修改PＬC 程序,必要时更换流量计。

（2)问题:脱泥机房1＃2#加药机运行信号相反。

问题分析:plc ＤO点接线相反或ｐlc程序内部运行指令相反。

解决方法：检查plc接线,如果ｐｌｃ接线正确,修改ｐlc内部程序。

(3)问题:进水流量计无计量故障恢复。

问题分析：确认流量计故障恢复方式,是自恢复还是通过ｐlc信号给定恢复,还是程序内部检测故障确认恢复。

解决方法:如果为ｐlｃ信号给定恢复方式，或者程序做的故障检测，则需要重新做pl ｃ程序。

（4)问题：出水在线监测数据（流量、COＤ、TP、TN、ＮH3－N)与中控数据不匹配；生化池仪表(主要为DO、ＭLＳS）现场与中控数据不匹配。

问题分析：出现此种问题,原因是多方面的,干扰问题，程序问题，仪表自身问题，接线问题都有可能造成以上故障。现系统采用以太网进行数据传输,以太网抗干扰性能较强，数据传输受干扰可能性不大。仪表显示数据和采集到数据不匹配,多出现在程序对信号的处理不正确，如信号的转换,滤波的处理等，其次是仪表到plｃ模块的信号线存在干扰问题。

解决方法：首先对系统现在存在的强弱电走线不分情况进行纠正,进行重新布线，将干扰降到最低。检测仪表信号输出信号是否正常，仪表输出信号类型和plｃ模块信号类型是否匹配,如果都正常，问题就出在程序对信号的处理问题上,需对程序进行修改。

（5）问题:中控室上位机组态软件历史曲线、实时曲线部分无法正常显示等。

问题分析:历史曲线,实时曲线为组态软件内部的一类通用控件,此问题纯为系统组态程序问题,系统最初就没有做好。

解决方法:中控室软件是整体的，并且没有源代码，无法对原来的程序做修改，只能重新组态中控室监控软件。

(6)问题：需要具备与环保部门联网传输的接口;新增网络查询系统,实现厂领导随时随地地查询设备运行情况;

问题分析：这几项问题都是中控上位软件的问题，虽然上位机目前采用Wiｎｃc组态软件,有网络访问功能，但是现在没有应用此功能。

解决方法:更换该软件，采用在国内应用较为广泛组态王软件。该软件具有良好的扩展性,支持国内大部分工控产品的驱动程序，具有开放的接口，便于与环保联网,支持冗余热备功能。

（7)问题:现场存在多个视频通道无信号无法使用的情况，部分摄像头已经拆除

解决：对原有系统要进行全面检查，包括线路通断测试、防雷系统检验等，更换摄像头,恢复系统。

(8)问题:系统运行缓慢

问题分析:机器硬件老化,系统配置低等原因

解决方法：系统运行慢问题单独从系统和软件进行优化比较有局限，运行速度提升小，本方案暂时不考虑更换工控机，继续沿用原来的,在系统和软件上面进行优化。但是如果不升级硬件系统，速度的提升非常有限，甚至无法提升。

2、系统节能升级改造

由于采用变频调速后，风机、泵类负载的节能效果最明显，节电率可达到20%～60%，这是因为风机水泵的耗用功率与转速的三次方成比例，当用户需要的平均流量较小时，风机、水泵的转速较低,其节能效果也是十分可观的。而传统的挡板和阀门进行流量调节时,耗用功率变化不大。由于这类负载很多，约占交流电动机总容量的20%~30%,它们的节能就具有非常重要的意义。