污水处理自动化控制系统

S7-400 PLC控制器（水区）
控制系统特点
• 全厂由中控室的两台计算机作为服务器/客户机， 采用冗余控制方式采集测量管理，服务器必须 经常在线，确定系统后，两台被配置成独立系 统，在此配置后，哪台在线就无关紧要了，现 场各种数据（包括智能马达控制器Simocode及 变频马达控制器Simovert信号）通过PLC采集， 由高速数据总线PROFIBUS（Process Fieldbus 的缩写）传输中控室服务器，集中进行监视和 管理。同样中控室主机指令也通过高速数据总 线PROFIBUS下传PLC，经PLC管理将指令传 输到马达控制器Simocode和变频器Simovert设 备，同时将数据传到中控制由远程I/O模块 ET200M控制的MIMIC面板上，信号灯显示全 厂的概貌。
细格栅控制系统
• 现场手动、停和远控，同样现场手动最 高优先级。
• 超声波液位差控制格栅运行打捞垃圾， 同时设定时间间隔一般2小时运行一次， 必要时中控室将控制方式切换至手动， 由中控手动开启运行，并可实现进水泵 水泵、压榨机联动控制。
序言
随着国内外对生态环境的日益重视，水处
理事业也得到了蓬勃的发展，那么国内外水处 理自动化水平处于怎样的状况呢？首先，欧洲 几十万吨的污水处理厂仅仅只要几个人管理， 几乎达到无人职守状态，设备故障信息发到手 机，运行状态一目了然。大大小小的污水处理 厂比比皆是。我国的水处理事业也得到了政府 的重视，不断加大对水处理的投资力度，到目 前回止，已有建有一千多座污水处理厂，几十 到一百万吨污水厂的都有，作为常州大通水务 有限公司武进城区污水处理厂是国内最早建立 的污水厂之一，从欧洲荷兰DHV引进先进的工 艺，西门子技术，自动化水平同样达到国际先 进水平。
城区厂污水处理工艺流程
自动化控制系统分类
• 小型自动化控制系统，日处理40000吨以下，控 制相对简单一点，常用控制器西门子S7-200， 300系列,施耐特Premium系列,松下FP系列，三菱 FX系列。
• 中型自动化控制系统，日处理40000吨~300000 吨污水，控制复杂一点，常用控制器西门子S7300，400系列,施耐特Premium,Quantum系列。
同时设定时间间隔一般2小时运行一次，必要 时中控室将控制方式切换至手动，由中控手动 开启运行，并可实现压榨机联动控制。
泵房控制系统
• 泵房有五台干式抽水泵，有现场手动、停和远 控，同样现场手动最高优先级。远控由水线 PLC控制，超声波液位计采集液位数据，当水 位到一定程度如80%，开启一台泵，当水位继 续上涨，到90%，开启两台泵，95%三台泵， 最多开启三台泵防溢流，水位下降65%关一台 泵，60%两台，50%三台，最低水位可设置硬 件保护。水泵轮流循环启动，每十小时切换。 当然根据需要也可设置备用方式启动，即按次 序启动。超高水位可设置硬件报警系统。
工程概况
• 常州大通水务有限公司武进城区污水处理厂是 治理太湖流域水污染的重要项目之一，是利用 国外资金贷款的污水处理项目工程，工艺采用 二级生化处理，该项目设计规模8万吨/日，实 施过程中分二步方针走，一期先上4万吨/日， 二期8万吨/日，工程总投资为1.24亿人民币， 厂区占地面积6.5公顷，采用Carrousel2000氧化 沟工艺，主要设备和仪表利用荷兰政府贷款 (430万美元，因该项目为环保项目，得到荷兰 政府的支持，因此还不包括40%的赠款)，通过 DHV公司引进，并于2002年3月一期工程全面 投入运行。
• 大型自动化控制系统，日处理300000吨污水以上， 控制复杂,控制器西门子S7-400系列,施耐特 Quantum系列。
西门子S7-300 PLC控制器
施耐特Premium PLC控制器
控制系统结构
• 在PC基础上的操作员监控系统近年来的发展， 绝大部分采用基于DCS过程控制系统解决方案。 武进城区污水处理厂采用SIEMENS的SCADA 采集系统。其优点是基于生产过程的集中控制 和监视，集散过程的采集系统，所谓集散控制 即分布式采集，统一PLC处理，最后传输到上 位机实现人机对话的系统。
• 上位机采用WINCC视窗控制中心，实现人机对 话，包括数据处理、方式控制，指令下达，报 表生成等一系列控制。
常规水处理工厂控制结构图
城区厂过程控制结构图
控制系统组成
• 污水处理控制系统分为二个部分，一部分为水 线处理系统，按二级生化处理要求，在选择/厌 氧池除磷脱氮；在氧化沟通过溶解氧对表曝机 的控制，去除BOD/COD大部分有害物质，ORP 氧化还原电位的测量控制设备进行硝化/反硝 化作用；最后由二沉池泥水分离；另一部分为 泥线处理系统，通过剩余污泥泵将泥浆输送到 脱水机房，和加药系统混合后脱水出泥。
中控室
• 整个系统数据量大而分散。根据低压配电室控制 中心（也称马达控制中心MCC)及现场采集点的实 际布局，设置多个站点，系统网络通信的方便性 和可靠性很高。
• 受控设备多，最多可有31个站点，并且存在紧密 的联锁关系。如水泵启/停必须根据水泵房液位、 电动阀门状态信号控制水泵轮流启/停，而水泵 又同细格栅、砂水分离器、鼓风机又有联动关系， 控制器易于实现此类问题。
• 测量和控制参数多。氧化沟内回流泵变频器的速 度依赖进水流量和ORP氧化还原电位等来调节。
马达控制中心（MCC）
• 控制算法较复杂。
• 为了能达到良好的处理效果，特别氧化 沟溶解氧含量对定速和变频表曝机的控 制，此类控制须采用PID控制算法及其它 先进的控制算法，因此算法复杂性大， 这对控制器的数据处理要求较高。
• PID控制算法图如下
系统工艺流程单元控制
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脱回二氧选细泵粗
泥流沉化择格房格
控污池沟厌栅控栅
制泥系控氧控制控
系控统制池制系制
统制
系控系统系
来自百度文库
系
统制统
统
统
系
统
粗格栅控制系统
• 控制方式现场手动、停和远程控制 • 现场手动-即现场人工控制设备运行，出于安全
考虑，属于最高优先级，便于观察和维修。 • 远程控制-超声波液位差控制格栅运行打捞垃圾，