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污水处理系统电气控制系统设计


摘 要
本文主要介绍了 PLC 在城市污水处理中的具体应用实例,系统设计了城市污水 处理工艺流程和基于 SIEMENS 的 S7—200 系列 PLC 的污水处理实施方案,以及城市 污水处理厂电气控制系统的方法。为了提高污水处理厂的运行管理水平, PLC 也成 为了该系统的重要组成单元之一, 在该系统中各单元按一定拓扑结构互相连接构成污 水处理厂的控制系统。结合污水处理

厂自动化控制系统的运行情况,PLC 对污水厂的 进出水质等参数进行监控,同时控制水区及泥区的设备工作,当系统出现故障的时候 系统能够自行报警。设计包含了污水处理厂的设备组成、自动化控制方式和 PLC 各工 作站的功能、网络构成在污水处理中的应用,总结自动化控制系统对提高生产效率、 减少现场操作人员、提高安全性发挥的良好效果。?
关键词 污水处理 自动化控制系统 PLC 软件设计

Abstract
This paper designs the project of urban sewage disposal with PLC, which is SIEMENS S7—200 series and introduces the method of urban wastewater treatment. The paper also designs the method of supervises and control in the urban wastewater treatment plant. In order to improve the operation management level of the sewage treatment plant, PLC has become one of the important composition units that is this system too, every Entrance form the control system of the sewage treatment plant according to certain topological structure interconnection among system this. Combine the running situation of the benevolence of one and automatic control system of wastewater treatment plant, system will monitor the water quality of the in and out sewage and also control the water zone and mire zone. When the system has something wrong PLC will give an alarm. Recommend the equipment of the sewage treatment plant to make up, automatic control method and function, network of PLC every work station form application in sewage disposal, summarize the automatic control system to the good result raising production efficiency, reducing the on-the-spot attendant, improving security full play.?
Keywords Sewage treatment plant Automatic control system PLC Software design





绪 论 ................................................................ 1 第 1 章 污水处理工艺流程 ........................................... 2
1.1 污水处理工艺的选用原则 ........................................... 2 1.2 对工艺流程的阐述 ................................................. 2 1.3 主要设备的组成及控制方式 ......................................... 5 1.3.1 主要设备 ...................................................... 5 1.3.2 设备控制方式 .................................................. 6 1.4 粗格栅、细格栅、提升泵房的设备控制 ............................... 6 1.5 沉砂池、生化池、沉淀池、污泥回流泵房和鼓风机房的设备控制 .......... 7 1.6 脱水机房的控制 .................................................... 7 1.7 PLC 控制系统 ...................................................... 8 1.7.1 PLC 控制系统的基本构成及功能 .................................. 8 1.7.2 网络结构 .................................................... 9 1.7.3 上位机组态功能 ............................................... 9 1.8 系统构成及其布局 ............................................... 10

第2章

污水处理中的 PLC ......................................... 11

2.1 概述 ............................................................ 11 2.1.1 设计范围 .................................................... 11 2.1.2 PLC 设计综述 ................................................. 11 2.2 PLC 在污水处理中的运用 ........................................... 12 2.2.1 中央控制室 ................................................... 12 2.2.2 控制网络系统 ................................................ 13 2.2.3 分现场生产过程 PLC 控制系统 .................................. 14 2.2.4 厂级管理 PLC 系统 ........................................... 16 2.3 PLC 设备及仪表选型 .............................................. 17 2.3.1 PLC 选型原则 ................................................. 17 2.3.2 PLC 设备的选择 ............................................... 18 2.3.3 SIMATIC S7-200 简介 ......................................... 18 2.3.4 仪表设备的选择 .............................................. 18 2.4 污水厂布局及其主要 PLC 设备分布 ................................... 21 2.5 PLC 具体配置情况 ................................................. 23 2.6 系统构成及其布局 ................................................ 24 2.7 监控系统的软件部分 .............................................. 24

第 3 章 PLC 设计 .................................................... 26
3.1 PLC 构成的控制系统 ............................................... 26 3.2 控制软件 ........................................................ 31 3.3 对污水处理系统控制程序的设计 .................................... 31 3.3.1 污水处理厂的主要流程图 ....................................... 31 3.3.2 原始工艺程序的设计 .......................................... 32 3.4 脱水机系统加药絮凝部分程序设计 .................................. 35 3.4.1 脱水机房工艺及主要工作流程 ................................. 35 3.4.2 加药絮凝部分控制要求及其主电路 ............................... 38 3.4.3 PLC 控制系统的梯形图及 STL 指令表 ............................. 39 3.5 PLC 设计小结 ..................................................... 48

第 4 章 总结 ........................................................ 49 参考文献 ............................................................. 50 致 谢 ............................................................... 51

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在我国, 随着经济飞速发展, 人民生活水平的提高, 对生态环境的要求日益提高, 要求越来越多的污水处理后达标排放。在全国乃至世界范围内,正在兴建及待建的污 水厂也日益增多。 有学者曾根据日处理污水量将污水处理厂分为大、 小三种规模: 中、 日处理量大于 10 万 m3 为大型处理厂,1-10 万 m3 为中型污水处理厂,小于 1 万 m3 的 为小型污水处理厂。近年来,大型污水处理厂建设数量相对减少,而中小型污水厂则 越来越多。如何搞好中、小型污水处理厂,特别是小型污水厂,是近几年许多专家和 工程技术人员比较关注的问题。我国是个缺水的国家,人均水资源占有量只为世界人 均水资源占有量的 1/4。而且我国的水资源在时空和地域上分布不均匀,更加重了缺 水的实际情况。因此近些来,我国的城市水资源进一步紧张,许多城市严重缺水。与 此同时,水资源的污染却日益严重,也因此许多城市都规划和建设了水污水处理厂, 来改变目前水资源紧缺且污染的现状。 随着全球水资源供应的紧张和对自动化要求的增加, 我国的污水处理厂必然是向 着高度自动化和无人职守的方向发展。目前,PLC 在其稳定性和高度自动化程度的不 断加强,使 PLC 成为在城市污水处理自动化方面的首选。

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第1章
1.1 污水处理工艺的选用原则

污水处理工艺流程

在污水处理工程的设计中,方案的选择具有极其重要的地位。在进行方案的规划 时,污水处理工艺的优化原则将是工程界面临的首要问题。一般来说,污水处理工艺 的选择有一下几个原则: (1)技术合理。重视工艺所具备的技术指标的先进性,同时必须充分考虑适合中 国的国情和工程的性质。工艺的选择更注重成熟性和可靠性,以降低技术的风险,保 证其长远的经济效益。 (2) 经济节能。 节省工程投资是污水处理厂建设的重要前提。 合理确定处理标准, 选择简洁紧凑的处理工艺,尽可能减少占地,同时,必须充分考虑节省电耗和药耗。 (3)易于管理。必须考虑到我国现有的运行管理水平,尽可能做到设备简单,维 护方便,适当采用可靠实用的自动化技术。应特别注重工艺本身对水质变化的适应性 及处理出水的稳定性。 事实上,任何一种工艺总是有利有弊,关键在于其适用性。在工程实践中应具体 情况具体分析、因地制宜、综合比较,做出优化选择。

1.2 对工艺流程的阐述
目前,污水处理的主导工艺有 AB 法和 SBR 法。 (1)AB 工艺法。AB 法是吸附——生物降解工艺(Adsorption Biodegradation)的 简称。该工艺将曝气池分为高、低负荷两段,各具有独立的沉淀和污泥回流系统。A 段(高负荷段)停留时间为 20~40min,以生物絮凝吸附作用为主,同时发生不完全 氧化反应,生物主要为短世代的细菌群落,去除生物化学需氧量(BOD)达 50%以上。 B 段(低负荷段)与常规活性污泥法相似,负荷较低,泥龄较长。 AB 法 A 段效率高,并具有较强的缓冲能力。B 段起到出水把关作用,处理稳定性 较好。对于高浓度的污水处理,AB 法具有很好的适用性,并具有较高的节能效益。 尤其在采用污泥消化和沼气利用工艺时,优势最为明显。 但是,AB 法污泥产量较大,A 段污泥有机物含量极高,污泥后续稳定化处理是必 须的,这将增加一定的投资和费用。此外,由于 A 段去除了较多的 BOD,可能会造成 碳源不足,难以实现脱氮工艺。对于污水浓度较低的场合,B 段运行较为困难,也难 以发挥优势。目前有仅用 A 段的做法,效果好于一级处理。作为过度型工艺,AB 法 在性价比上有较好优势,一般用于排江、排海场合。
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(2)SBR 工艺。SBR 法是序批式活性污泥法(Sequencing Batch-Flow Reactor Activated Sludge Process)的简称,它是一种连续进水、间歇曝气、间歇排水的工 艺。它的原理是通过微生物的活动来净化污水。它与传统的活性污泥法工艺相同,只 是运行方式不同。 SBR 工艺的应用起始于 20 世纪初,由于人工管理的困难和繁琐未推广应用。这 种工艺集进水、曝气、沉淀在一个池子中完成。污水处理系统一般由多个池子构成一 组,各池工作状态轮流交换运行,单池由滗水器间歇出水。该工艺将传统的曝气池、 沉淀池由空间上的分布改为时间上的分布,形成一体化的集约构筑物,并有利与实现 紧凑的模块布置,最大优点是节省占地。此外,这种工艺也有利于减少污泥回流量, 有节能效果。在此基础上,SBR 又发展演变了 CASS 和 CAST 等工艺,在除磷脱氮及自 动控制等方面有新的特点,大大丰富了 SBR 工艺的内容。 SBR 工艺的优点有: ①SBR 工艺流程简单、管理方便、造价低。SBR 工艺只有一个反应器,不需要二 沉池,不需要污泥回流设备,一般情况下也不需要调节池,因此要比传统活性污泥工 艺节省基建投资 30%以上,而且布置紧凑,节省用地。由于科技进步,目前自动控制 已相当成熟、配套。这就使得运行管理变得十分方便、灵活,很适合小城市采用。 ②处理效果好。SBR 工艺反应过程是不连续的,是典型的非稳态过程,但在曝气 阶段其底物和微生物浓度变化是连续的(尽管是处于完全混合状态中), 随时间的延续 而逐渐降低。反应器内活性污泥处于一种交替的吸附、吸收及生物降解和活化的变化 过程之中,因此处理效果好。 ③有较好的除磷脱氮效果。SBR 工艺可以很容易地交替实现好氧、缺氧、厌氧的 环境,并可以通过改变曝气量、反应时间等方面来创造条件提高除磷脱氮效率。 ④污泥沉降性能好。SBR 工艺具有的特殊运行环境抑制了污泥中丝状菌的生长, 减少了污泥膨胀的可能。同时由于 SBR 工艺的沉淀阶段是在静止的状态下进行的,因 此沉淀效果更好。 ⑤SBR 工艺独特的运行工况决定了它能很好的适应进水量、水质波动。 SBR 法虽然工艺优势明显,但对于自动化控制要求很高,需要大量的电控阀门和 机械滗水器,稍有故障将不能运行,目前一般引进全套进口设备。由于一池有多种功 能,所以对曝气头的数量、鼓风机的能力、池子总体容积等要求较高。另外,由于滗 水深度通常有 1.2~2m,出水的水位必须按最低滗水水位设计,故总的水力高程度较 一般工艺要求高 1m 左右,能耗有所提高。对于单一的 SBR 反应器需要较大的调节池, 对于多个 SBR 反应器,进水和排水的阀门自动切换频繁。 污水处理时,先要流经格栅。一般要设置粗细两道格栅,间距在 16~25m,主要 用来清除污水中的大块粗粒悬浮物质及杂质。在沉砂池中,密度较大的无机颗粒,如

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砂子、煤渣被分离并进行相应处理。SBR 反映池是整个工艺的核心部分,SBR 法工艺 处理周期一般由进水、反应(曝气) 、沉淀、滗水和闲置五个过程组成,反应期间要 保证一定的曝气量,需要的活性污泥一般情况下为定量,剩余污泥则排向污泥池。净 化后的水由滗水器滗出,加氯后排入自然水体。贮泥室的多余污泥脱水后外运,进行 深埋或投海处理。 本项目拟采用 SBR 工艺,其处理水质好、系统效率高、占地省、自控运行,特别 适用于中小型污水处理厂。近些年来,由于微机在自动化方面的广泛应用及在线溶解 氧测定仪、液位计等高精度但对过程控制比较经济的水质检测仪表的普及,SBR 工艺 以其独特的优势在近年来得以迅速推广, 称为世界上污水处理技术中应用最为广泛的 工艺技术。 首先从厂外污水泵站提升到污水处理厂的污水,经过粗格栅,去除污水中较大的 垃圾、漂浮物;通过污水泵将污水提升到细格栅,将较小的漂浮物去除;在沉砂池搅 拌、除砂;然后进入生化池进行厌氧、耗氧处理,经沉淀池泥水分离,上层澄清液作 为净化后的清洁排放水;沉淀下来的污泥一部分回流到生化池再生利用,一部分作为 剩余污泥回流到污泥浓缩池, 进一步浓缩, 通过污泥处理系统, 把泥浆态的污泥脱水、 压滤,形成干污泥饼如图 1-1、1-2 所示。

图 1-1

工艺流程详图

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1# 泵 站 2# 泵 站

细 隔 栅 沉 砂 池

生 化 反 应 池

沉 淀 池

接 触 消 毒 池

清水

鼓 风 机 房

污 泥 回 流 井

脱 水 机 房

干污泥

图 1-2 工艺流程简图

1.3 主要设备的组成及控制方式
1.3.1 主要设备 活性污泥法的曝气方式可分为两大类:鼓风曝气及机械曝气两大类。鼓风曝气系 统的主要设备是鼓风机及扩散系统。 小污水厂的鼓风机一般采用罗茨风机及小型离心 风机。分散系统一般采用微孔曝气器。但必须是适应于间歇曝气的运行方式。鼓风机 往往安装在 SBR 池旁边,以减少管路系统的造价。由于污水厂较小,一般不设鼓风机 房,仅在鼓风机上设罩棚。这主要适用于厂矿企业内的污水处理厂,不严格控制噪音 的情况。如果污水厂毗邻生活小区,若采用鼓风曝气则必须建鼓风机房,同时还要有 相应的降噪措施,这样情况下宜采用机械曝气方式。 (所选设备名称及参数如表 1-1)
表 1-1 设备名称及参数 序号 1 设备名称 污水提升泵 数量 3 技术参数 P=55KW 流量 600m /h 扬程 20m 2 3 粗、细格栅机 罗茨鼓风机 8 3 P=1.5KW ,V=380V , I=3.7A P=55KW , 风量 30m /min 压力 0.6Mpa 4 5 6 搅拌器 吸、刮泥机 污泥提升泵
5
3 3

12 8 3

P=3.8KW, V=380V ,I=7.2A P=0.37KW , 380V , I= 1.2A V= P =54KW ,V=380V ,I=9.4A

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7 8 9

投药泵 脱水机 电磁流量计

2 2 13

P=0.63KW ,V=220Δ /380Y P=2.2KW ,V=220Δ /380Y OUT:4~20mA, DN:350, DN:600, DN:1000

10 11 12 13

污泥浓度计 溶氧仪 循环泵 电磁隔膜计量泵

4 10 2 3

0~20mA ,0~5000PPM 0~20mA , 0~5mg/L P=20W 流量 20L/min 扬程 5m CONCEPT 型 流量 0~2.3(L/h) 功率 24W

1.3.2 设备控制方式 污水处理厂的设备均采用三级控制方式,即现场控制方式、MCC 控制方式和微机 控制方式。目前,以 MCC 控制为基础,PLC 控制为主导的控制方式始终处于工业自动 化控制领域的主战场,为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。其 主要原因,在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案,适合 于当前污水处理厂对自动化的需要。

1.4 粗格栅、细格栅、提升泵房的设备控制
粗格栅、细格栅的控制分为现场控制和远程控制两种模式。远程控制模式由 PLC 和上位机实现,它包括微机手动和微机自动,而微机自动控制方式为: (1)水位差控制方式,通过格栅机运行液位差计的测量值用来反映格栅阻塞程 度, 并传输到 PLC 控制器, 进行分析计算。 当液位差超过预设的数值, 控制格栅运行; (2)时间设置控制方式,在上位机的 INTERACT 组态软件中设置格栅机运行时间 和停机时间,经 PLC 控制器的程序运算指挥 MCC 对格栅机进行控制。 提升泵运行控制以远程控制为主。某污水处理厂有两个提升泵站,每个泵站设有 一个 PLC 工作站与厂内主站联络如图 1-3 所示。

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1# 泵站 PLC 工作站



2# 泵站 PLC 工作站 图 1-3 各子站联络图

内 PLC 主 站

为实现进水提升泵的远程自动控制的安全、可靠,水位测量和提升泵的流量测量 和数据分析、传输、控制等设备是不可缺少的,所以在进水泵房处安装了液位计,测 量泵井的水位;每台提升泵的提升管安装电磁流量计,测量每台提升泵工作的瞬时流 量;两个 PLC 工作站分别担负各泵站的设备控制、设备保护、数据采样、远程数据传 输等作用。根据测量值对应控制程序,自动控制提升泵的运行组合。这样可以根据厂 外来水量准确及时地调整泵运行数量,减少设备疲劳;同时可以取消传统泵站三班倒 的人力资源耗费。

1.5 沉砂池、生化池、沉淀池、污泥回流泵房和鼓风机房的设备控制
砂搅拌器的自动运行通过进水电磁流量计控制, 而抽砂泵的运行状态是由微机对 其开、停时间的设置控制的。 生化池厌氧区的搅拌器、沉淀池的吸刮泥机、污泥回流泵房的阀门和回流泵都是 由微机触发指令通过 PLC 控制。 生化池好氧区的 DO 计、MLSS 计(污泥浓度计)、ORP 计(氧化还原电位计)、空 气调节阀和罗茨鼓风机是污水处理的重要设备。曝气池溶解氧的控制、厌氧段与好氧 段的控制、污泥浓度的控制是污水处理厂工艺的核心。该系统控制思路:PLC 通过对 DO 的检测,自动调节空气阀的开度;当检测到空气阀的调节不能满足 DO 的需要时, 再着行调整鼓风机的出风导叶片的开度(目前各污水厂在该系统的应用都不理想,主 要问题是溶解氧的测量值滞后、不稳定及空气阀门的选型);PLC 检测 DO 计、MLSS 计、ORP 计的值传送上位机进行数据分析,实时掌握厌氧段与好氧段、污泥浓度等状 况,及时调整工艺控制。

1.6 脱水机房的控制
脱水机房的设备主要担负由污泥提升泵将回流泵井的剩余污泥与污泥絮凝剂按 比例混合进行脱水处理的任务。污泥与溶解成一定浓度的絮凝剂混合后,污泥中的固

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体颗粒被凝聚成絮团,并分离出自由水,然后被输送到带式污泥脱水机上,经顶脱水 区、重力脱水区、楔形脱水区、压滤脱水区后形成滤饼排出。设备的控制思路是以时 序的逻辑控制为主导,污泥和絮凝剂混合的比例通过污泥电磁流量计、清水流量计和 投药泵投药量实现。该系统流程控制原理图如图 1-4 所示。

图 1-4 污泥脱水系统流程控制图

脱水机系统的联动控制时序: 条件:各设备准备就绪,无故障;空压机、自动配药池工作正常。 启动:皮带输送机运转 带式脱水机运转 投药泵运转 污泥泵运转。 停机:控制顺序与启动顺序相反。 时间:根据实际的运行状况,可在 PLC 中设置各设备联动间隔时间。

1.7 PLC 控制系统
污水处理厂自控系统遵循“集中管理,分散控制,数据共享”的原则,设计选型 先进,安全可靠,经济合理,并能保证系统长期稳定高效地运行。PLC 控制系统满足 污水处理厂运行管理和安全处理的要求,即生产过程自动控制和报警、自动保护、自 动操作、自动调节、提高运行效率,降低运行成本,减轻劳动强度,对污水处理厂内 各系统工艺流程中的重要参数、设备工作情况等进行计算机在线集中实时监测,重要 设备进行计算机在线集散控制,确保污水处理厂的出水水质达到设计排放标准。 1.7.1 PLC 控制系统的基本构成及功能 污水处理厂 PLC 控制系统由两台计算机、8 个现场控制站、工艺仪表、电量变送 器构成。8 个现场控制站用于控制现场设备、采集动态工艺参数和设备工作情况。现 场控制站根据污水处理厂的实际工艺和构筑物的几何分布, 设置在控制对象和信号源 相对集中的几个单体中,并考虑在不影响控制功能和设备安全的前提下,尽量节省投 资。本控制系统由 8 个现场控制站组成。它们分别位于:厂外 1#泵站;厂外 2#泵站; 厂内中心控制室;厂内低压电房;鼓风机房(3 个站);脱水机房。1#工作站和 2# 工作站与厂内主工作站的距离较远,且无人值班,故租用电信公司无源电话专线通过
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调制解调器和 A1SJ71UC24 通信模块进行泵房设备控制和数据传输。网络控制分布图 如图 1-5 所示。

图 1-5 全厂网络控制图

1.7.2

网络结构 污水处理厂的自控系统由环形拓扑形式(ring topology)和星形拓扑形式(star

topology)两种总线网络形式构成。 1.7.3 上位机组态功能 (1)控制操作:在中控室里采用 2 台 IBM90 和 INTERACT 组态软件开发的工控程 序能对全厂和 2 个污水提升泵站的被控设备进行控制、 对各现场控制站 PLC 的参数进 行设定和修改,具有良好的人机交互界面,可方便地进行图形间的切换和各种功能的 调用。设立不同的安全操作等级,针对不同的操作者,设置相应的加密等级,记录操 作员及其操作信息。 (2)显示功能:用设计方法生成图形,实时地、集中地显示被测参数所处的变化 过程。 对全厂工艺过程、 工艺参数、 设备状态等通过颜色的变化直观地、 动态地显示。 数据处理及管理:操作记录并显示工艺参数、电量参数的变化曲线或趋势图,利用在 线数据和数据库的数据进行分析、统计、计算、显示。 报警功能:当某一参数异常或设备故障时,可根据不同的报警类别,发出声光报 警、屏幕报警。
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(3)报表功能:分成年度、月度、日班报表及运行参数报表。如:污水处理量、 加药量、耗电量等。 (4)打印功能:各种报表的打印,各种事件及报警实时打印。 由于污水厂较小,各构筑物之间一般用渠道相连,既节省了占地,又减少了水头 损失。有专家统计,采用渠道输配水的污水处理厂的水头损失要比管道输配水的小 2 -3m。对于采用 SBR 法的小型污水处理厂,一般将沉砂池与 SBR 池通过渠道相连、污 泥浓缩池与脱水机房和泥饼堆放场合建。这样,在常规的设计中,小型污水厂内至多 有三个主要的处理单元:辅助生产区(含办公、变配电及总控等)水处理单元、泥处 理单元。有时泥处理和水处理单元也可合建。 由于方便输配水,各构筑物采用了合建方式,在设计时应注意距离较近的构筑物 的基础处理,埋深上尽量接近。通过连接构筑物的渠道应做沉降缝。 多座反应池的排泥管也可采用渠道而非管道和止回阀连接的方式, 这样不仅减少 了设备的维护管理, 而且没有阀门堵塞的问题。 在小型污水处理厂内多采用类似策略, 可以大大节省工程费用,方便维护管理。

1.8 系统构成及其布局
根据工艺特点和控制要求,本系统采用分布式集散监控系统,按流程设两个 PLC 分站,分别监控水区和泥区的设备运行和控制,设一个总站集中分站信息并控制分站 工作。具体控制分为: (1) 现场控制,设现场箱或按钮站,由“现场/遥控”转换控制状态, “现场”设 点动按钮,用于调整和检修。 (2) 各开关柜(包括:10kV 进线柜、0.4kV 进线柜等),由“自动/停止/手动”转 换控制状态, “手动”设启/停按钮,用于手动操作。 (3) 分站控制,用可编程控制器和工业控制计算机系统等自控设备,自动监控所 属范围运行。 (4) 总站主机控制,多为计算机监控管理系统,集中分站信息,进行各种处理, 并通过分站统一控制全厂运行,满足工艺测控要求,使全厂运行处于最佳状态,是监 控管理的中心。 监控系统由操作员工作站、服务器工作站、投影仪、打印机、2 个 PLC 工作站和 现场一次设备。通信网络采用西门子的过程现场总线标准(Profibus),它为分布式 I/O 站或驱动器等现场器件提供了高速通信所需的用户接口,以及提供了在主站间大 量数据内部交换的接口通信协议采用 SINEC L2,该协议遵从 DIN19245 标准。L2-DP 适用于对时间要求严格的现场,能够以最快的速度快速处理和传送网络数据。所以本 系统可以快速的采集和处理由 PLC 所采集的数据,符合控制系统要求的快速性。
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第2章
2.1 概述
2.1.1 设计范围

污水处理中的 PLC

设计包括厂界内预处理、生物滤池、污泥处理及附属设施需要检测和控制应提供 的仪表和有关的辅助装置等。 2.1.2 PLC 设计综述 实用性:PLC 系统其目的在于满足污水厂生产控制和管理要求,在保证先进的条 件下,设备和系统应符合实际要求。 可靠性:污水处理厂的生产过程要求 PLC 控制系统具有连续可靠性。 经济性:PLC 系统的技术含量高,设备复杂,因此,在设计时应进行技术经济比 较。 先进性:网络技术、信息技术、PLC 控制技术发展迅速。 根据某污水处理厂的设计规模和 BAF 生物滤池工艺的特点,本着技术先进,性价 比高,适用可靠的原则进行设计。依据集中监测为主,分散控制为辅的基本原则,设 计采用以 PLC(可编程控制器)为基础的监测控制和数据采集系统,在中央控制室利 用 PC(工业级 PC)对厂内各工况进行实时监控,并有信号报警和联锁等设施以保证 生产正常运行,生产的工艺过程 PLC 采用就地独立控制。从安全生产的角度和操作人 员技术掌握程度上考虑,设立三级控制层:设备就地手动、PLC 子站现场监控和中控 室远程监控如图 2-1 所示。 在综合楼设立中央控制室,下设 2#预处理 PLC 子站,3#BAF 生物滤池 PLC 子站和 4#污泥处理 PLC 子站等共 7 个现场处理子站。在中央控制时可对主要设备实施开、停 控制。同时,设备运转状态也通过通讯总线送入上位计算机,在计算机上对全厂设备 运转情况进行监控。 中央控制室还设置了以太网交换器,与厂级管理 PLC 成以太信息网络相连接,并 设置厂长办公终端、生产管理终端、化验室终端。

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图 2-1 全厂网络控制图

2.2 PLC 在污水处理中的运用
2.2.1 中央控制室 在办公楼设立中央控制室,中央控制室内设有两台高分辨率计算机操作站、一台 数据库服务器、三台打印机、一台网络设备。两台计算机操作站互为备用,并可安装 PLC 编程软件,程序可方便地通过控制网络分别下载到指定的现场控制站,以便在调 试过程中随时修改程序。中央控制室可对整个分控式控制系统进行系统组态管理、系 统监测、实时监测、显示、处理、控制各 PLC 子站的状态、通信、数据和信息,完成 报警和报表打印。在厂级管理层可以通过 Internet 将结果、效益分析等发往主管局 等政府机关,系统流程如图 2-2 所示。 主要功能: 生产工艺过程以工艺流程图方式显示,图形可以取出每幅图的局部进行放大,便 于分幅,分组展示,流程上有相关的实时生产过程的动态参数值显示。当动态显示值 显示改变时,随之改变图形的数值。

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图 2-2 流程简图

2.2.2 控制网络系统 通讯控制网络系统采用可与信息系统无缝连接、可进行三阶层通信、高速可靠通 信。PLC 控制系统中央控制室与现场 PLC 子站之间采用最先进的控制网络,该控制网 是一种最现代化的开放网络,已成为工业 PLC 领域的标准网络。它具有灵活的结构, 安装方便,支持 PLC 之间及 PLC 和上位机之间的自动数据链接,也可使用信息服务进 行可编程的数据传送,可得到大容量、柔性数据链接及大容量的数据传送,对应低成 本的通信系统。其通讯介质选屏蔽双绞线。通讯速率可达 2Mbps,保证数据高速准确 地传输。 中央控制室与厂级管理层之间采用 100Mdps 的以太通讯网,该网带有 E-mail 功 能,能向 mail server 发送用户自定义信息,故障信息,状态信息等,通过网关(以 太网交换器)或 PLC 可与其他控制网络、现场总线相连。 为保证在供电发生意外时,系统能有足够的反应时间进行应急处理,中央控制室 和各子站均设有在线式不间断电源。

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过电压保护装置能抑制出现在电力网络中的暂态浪涌电压和吸收暂态浪涌电压 能量,在保障供电连续的条件下,保障计算机、PLC 控制子站及其他主要设备免受过 电压的干扰和侵害,使用电设备安全正常运行。 2.2.3 分现场生产过程 PLC 控制系统 (1)预处理 PLC 控制及检测部 厂内 2#预处理 PLC 子站位于鼓风机房内。 对工艺专业要求检测的各种工艺参数,水泵、闸门、粗格栅、细格栅、排砂装置 等设备的运行状态、故障状态进行监测和控制。通过网络把信号送中央控制室计算机 操作站完成指示、记录、报表和报警打印等监控管理功能。 其主要设备有: 粗格栅、闸板,细格栅、螺旋输送机 粗格栅开、停控制 根据超声波液位差计测得的粗格栅前后水位差值自动控制回转式粗格栅的运行, 即水位差达到设定值时,自动启动格栅。当回转式粗格栅停止运行的时间超出设定值 时,系统转为时间控制,此时限为可调式设计,并设置上限报警。 PLC 系统将根据软件程序自动控制螺旋输送机、回转式粗格栅机的顺序启停、运 行、停车以及安全连锁保护,格栅机停机后延时停螺旋输送机。 细格栅开、停控制 细格栅 24 小时运行,并设置上限报警。PLC 系统将根据软件程序自动控制螺旋 输送机、回转式细格栅机的顺序启停、运行、停车以及安全连锁保护,格栅机停机后 延时停螺旋输送机。 污水闸门控制: 两台闸门根据液位手动或电动,其运行信号送入中控室监控,不参加控制。 (2) BAF 生物滤池 PLC 控制及检测部分 厂内 3#BAF 生物滤池 PLC 子站位于变电所低压配电室控制室内。 对工艺专业要求检测的各种工艺参数, 水泵、 风机、 反冲洗泵等设备的运行状态、 故障状态进行监测和控制。并可在中控室计算机操作站完成指示、记录、报表和报警 打印等监控管理功能。 其主要设备有: 排砂阀,排泥阀,启闭机,砂水分离器,电动进水阀,电动排水阀,电动进气阀, 电动气冲阀电动反冲洗阀,回用潜水泵,离心鼓风机。 沉砂池和沉淀池

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沉砂池和沉淀池定时开/停排砂、排泥阀,砂水分离器设备控制由设备厂商自带 可设定控制系统,砂水分离器应与排砂阀联锁。 BAF 生物滤池 工艺过程简述: 污水经强化预处理后进入第一级生物过滤(C/N)池,污水通过滤池进水管进入 滤池底部,填料上的微生物利用进水中的溶解氧降解 BOD,同时,SS 也通过一系列复 杂的物化过程被填料及其上面的生物膜吸附截留在滤床内。 流出填料层的废水进入第 二级生物过滤池的污水流程同第一级, 但在第二级生物过滤池中可根据运行情况不曝 气并减少回流比以节能。经二级生物过滤处理后的污水即直接进入接触池消毒。 第一级生物滤池按时间及水位差控制滤池的反冲洗。在该级滤池有超声波液位 计,DO 测定仪等国外仪表。第二级生物滤池按吸附与过滤方式运行。按时间及水位 差控制滤池的反冲洗。在该级滤池装有超声波液位计,SS 测定仪,DO 测定仪等国外 仪表。检测信号均送生物滤池处理 PLC 子站进行监控。根据生物滤池水位差的反锁信 号控制反冲洗机组开停,根据 DO 测量仪所测反锁信号控制调节曝气风机的风量。 BAF 生物滤池按所设计时间进行周期性反冲洗,其中,第一级按每个周期 16 小 时,第二级按每个周期 36 小时进行反冲洗。或者在一个周期内,如果水头损失达到 所设反冲设定值时, 优先进入反冲洗程序反冲洗周期设定值根据水质情况在反冲洗程 序中为可调值。BAF 生物滤池根据其优先顺序逐台启动滤池的反冲洗。 一、二级曝气生物滤池控制过程: 反冲洗阶段: ⑴跟据时间设定为周期性反冲洗。 ⑵根据超声波液位计所测水位值确定反冲洗过程。 ⑶当水位下降到所设定值时,停止进水阀,开启反洗水出水阀。 ⑷待滤池液位再次下降到设定反洗液位值时,先开启反洗鼓风机,后开启反洗风 阀进行气冲洗。气洗数分钟后,关闭反洗气阀,关闭反洗鼓风机,气冲洗结束。气冲 洗结束,进入水冲洗阶段。先开启反冲洗水泵,后开启反洗管路阀们,进行水洗数分 钟后,水冲洗结束。当水冲洗结束后,继续开启反冲洗鼓风机,再开启反冲洗风阀, 进入气、水混合冲洗阶段。气、水混合反洗数分钟后,关闭反洗气阀,关闭反洗鼓风 机;关闭反洗水水阀,关闭反洗水泵。至此,反冲洗过程全部结束。 当反冲洗阶段结束后,先开启进水阀,后开启曝气鼓风机,再开启曝气风阀,最 后关闭反冲洗水出水阀。进入正常曝气阶段。 强制反冲洗:

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若反洗效果不佳,说明滤路可能出现堵塞,此时,关闭进水阀,开启反冲洗出水 阀, 开启强制反冲洗泵和强制反冲洗阀们, 进行强制反冲洗, 其过程按反冲过程运行, BAF 曝气法工艺流程如图 2-3 所示。

鼓风机 1#反应池


污水

集 水
泵 2#反应池 出水




3#反应池 污泥池

污泥脱水机房 图 2-3 BAF 曝气法工艺流程图

(3) 污泥脱水 PLC 控制及检测部分 厂内 4#污泥 PLC 子站位于污泥脱水间控制室内。 对于工艺专业要求检测的各种工艺参数,水泵、加药设备、离心脱水机等设备的 运行状态、故障状态进行监测和控制。通过网络把信号送中央控制室计算机操作站完 成指示、记录、报表和报警打印等监控管理功能。 其主要设备有: 离心脱水机,污泥进料泵,冲洗水泵,皮带输送机,无轴螺旋输送机,隔膜计量 泵,搅拌机。 污泥脱水系统: 污泥脱水系统为成套设备(包括污泥进料泵、加药泵、离心脱水机),自带现场 控制柜。该系统运行、故障信号送入 PLC 显示,根据储泥池液位,PLC 给出设备的开、 停命令,运行中设备根据自带的控制程序动作,给料机组机开/停与离心脱水机。 脱水后污泥螺旋输送机和皮带输送机与离心脱水机联锁, 先开启螺旋输送机和皮 带输送机,再开启离心脱水机,最后开启污泥泵,停运时,先停污泥泵,再停离心脱 水机,最后停螺旋输送机和皮带输送机。 2.2.4 厂级管理 PLC 系统 为了及时地对来自污水处理现场的生产信息进行收集、储存、分析和加工处理, 以便工厂领导层对生产管理的准确决策,设计中考虑了厂级管理终端。
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该系统主要功能: ⑴生产过程的全面查询,包括各种进、出厂水流量,各中能耗等。 ⑵生产过程分析报告、报表和图形。 ⑶设备资料数据库和设备运行管理数据库。 ⑷化验所需要的参数。 ⑸建立与外部 Internet 的双向连接,便于发布信息和从外部获取信息。

2.3 PLC 设备及仪表选型
2.3.1 PLC 选型原则 利用可编程序控制器(PLC)组成远程自动监测系统时,首先遇到的是 PLC 的选 型问题。在选用 PLC 时,除把可靠性、环境适应性放在首位外,还要根据具体应用场 合尽量选用合适的可编程序控制器。 关于可编程控制器选型的一般原则可从以下几方面考虑: 1、明确控制对象要求。本系统要求改善信息管理,把 PLC 与上位微机的通讯能 力远程 I/O 与微机通讯方式和手段作为选择的依据。PLC 响应时间的影响因素有:输 入信息时,CPU 读解用户逻辑网络时间和输出时间。PLC 的实时响应性还受到系统中 最慢仪器的限制,与上位机的通讯也将增加服务时间。 2、功能选择要根据不同的控制对象确定。具体有:替代继电器、数学运算、数 据传递、矩阵功能、高级功能、诊断功能以及串行接口。 3、输入输出模块选择。输入/输出模块是 PLC 与被控对象之间的接口,模块选择 得当与否直接影响控制系统的可靠性。 4、存储器类型及其容量选择。小型 PLC 作为单机小规模控制使用时,由于工艺 简单、程序固定,多数使用 EPROM 或 EPROM 加 RAM。对于中、大规模的 PLC,往往用 于工艺比较复杂,且多变的场合,程序改变较多,因此一般都使用 CMOSRAM 存储器, 且有后备电池,以便关机时保存存储信息。 5、控制系统结构和方式的选择。用 PLC 构成的控制系统有集中控制、远程 I/O 控制和分布式控制等三种方式。 6、支持技术条件。在选用 PLC 时,有无支持技术条件也是重要的选择依据。支 持技术条件主要有:编程手段、程序文本处理、程序贮存方式和通讯软件包。通讯软 件包往往是和通讯硬件一起使用的,如调制解调器等。

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2.3.2 PLC 设备的选择 为了保证监控管理控制系统的正常运行,PLC 监控系统选用 SIEMENS 公司的 S7 —200 CPU226 系列产品。现场 PLC 控制子站是直接监视和控制若干工艺生产过程单 元,其主要设备是: SIEMENS 的 S7—200 CPU226 系列 PLC 可编程控制器。 PLC 性能特点: 指令丰富、功能强大、可靠性高、适应性好、结构紧凑、便于扩展。性价比高; 最大数字量 I/O 点数为 40 点; 数据内存容量:13K 字节; 电源电压范围:AC 100~230V DC 24V; 基本指令处理速度:≤0.37μ s/指令; 2.3.3 SIMATIC S7-200 简介 SIMATIC S7-200 系列 PLC 是西门子公司生产的大中型可编程序控制器,其功能 强大,稳定性高,完全适合城市污水处理对可编程序控制器功能的要求。SIMATIC S7-200 是应用于中、低档性能范围的可编程序控制器。模块化及无风扇的设计,坚 固耐用,容易扩展和广泛的通讯能力,容易实现的分布式结构以及用户友好的操作使 SIMATIC S7-200 成为中、低档性能控制领域中首选的理想解决方案。用户还可以根 据需要不断的进行升级可编程序控制器。 SIMATIC S7-200 自动化系统采用模块化设计,它主要由 CPU 模块、扩展模块和 总线连接电缆构成。 ⑴CPU 模块:该模块主要包括 CPU、电源和 I/O 点 3 部分。CPU 主要负责程序的 运行等工作;模块的电源不仅向 CPU 供电,还要满足与 CPU 模块相连的其他模块的用 电需求;该模块本身自带一定数量的开关量 I/O 点,如果能够满足控制要求,则可以 不再需要开关量 I/O 模块 ⑵扩展模块:由于 CPU 模块本身的 I/O 点非常有限、而且无模拟量 I/O 点,所以 有时需要数字量 I/O 模块、模拟量 I/O 模块等一些特殊功能的模块。 ⑶总线连接电缆:用来把 I/O 模块和 PLC 或其他扩展模块连接在一起。 2.3.4 仪表设备的选择 在仪表选型上,介于监测仪表的重要性,在仪表选型上应遵循: ⑴准确全面反映进厂水的水质水量情况。 ⑵准确全面反映出水厂的水质情况。
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⑶准确全面反映各处理单元的出口的主要水质情况。 ⑷准确全面反映参与控制的水质和物理参数。 ⑸尽量选用国内可靠成熟的仪表产品,以节约投资,也方便维修。对关键的现场 仪表,则考虑引进国外设备。 超声波液位计 超声波液位计是非接触式测量仪表, 该仪表通过对超声波发射和反射的行程所需 的时间和测量距离成正比的原理测量液位。仪表由传感器(超声波探头)、变送器及 专用电缆组成,德国 E+H 公司。 型号:传感器 FDU80-RG2A 产品性能: ⑴菜单是引导现场操作,四行文本显示; ⑵现场显示包络线进行诊断; ⑶附送 TOF Tool 操作软件,可进行操作与诊断; ⑷旋转 IP68 铝外壳; ⑸可进行远程操作和显示; ⑹过程连接有 G1?或 1?NPT 螺纹连接; ⑺内部集成的温度传感器可对超声波运行时间内的温度变化进行补偿, 以实现精 确测量; ⑻测量值线性化(可达 32 个点) ,单位可以是长度、流量或流速; ⑼非接触式测量,不受介质特性影响。 产品的主要参数: ⑴被测介质:污水和稀污泥 ⑵测量范围:FDU80 ⑷电源:220V AC ⑹安装位置:室外 ⑺防护等级:传感器:IP68 ⑻现场显示:4 1/2 数显 ⑼专用电缆:10M ⑽安装支架:墙支架 919792-0001 电磁流量计 变送器:IP65 量程 0~50m 50HZ 分辨率:1mm ⑶输入范围:4~20mA DC, 负载电阻<600Ω ⑸测量值误差:0.2%满量程 变送器 FMU682-R1A1A1

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电磁流量计是测量和指示导电液体的流量,由传感器、变送器及专用电缆组成, 传感器形式为发散连接, 带接地环, 转换器具备微处理器信号功能, 用手持磁棒方法, 不打开外壳就可对机内实行编程。上海光华爱尔美特。 型号:传感器 IFS4000 PH 计 此装置为一组电极,这组电极产生的电势与被测液体的氢离子浓度成比例,该装 置包括传感器、变送器及专用电缆,包括传感器的安装支架及传感器的手动清洗头, 德国 E+H 公司。 型号: 传感器 CPS11-2AA2TSA 产品概述: pH 氧化还原:各种 pH 玻璃电极。 氯:传感器和变送器可测量余氯和二氧化氯含量。 电导率:测量系统适用于纯水、酸液或碱液等所有范围内的电导和浓度。 溶氧、浊度及固体含量:溶氧及浊度仪可提供监测/优化工业和市政用水等污水 处理厂的基本参数。 组件:对各种应用提供组合式最佳解决方案,如可伸缩式支架。 SS 计(悬浮固体物浓度测量计) 该装置包括传感器、变送器及专用电缆,包括传感器的安装支架及传感器的手动 清洗头,德国 E+H 公司。 产品概述: 悬浮固体浓度分析仪内置微处理器,配置先进,功能强大,应用于对 SS 检测的工 业处理过程中。 可快速准确地分析出不同条件和环境的悬浮固体浓度值,且连续测量, 用来测量污水处理行业如污水处理厂。结构紧凑,内置背光液晶屏,手/自动校准, 数据存储,继电器控制输出(4 个),历史数据分析,RS-232 或 mg/ l,且价格低廉。 DO 计(水中溶解氧测定仪) 测量原理是覆膜式,电流测量传感器。该装置包括传感器、变送器及专用电缆, 包括传感器的安装支架及传感器的手动清洗头,德国 E+H 公司。 型号:传感器 C0S4-2 产品概述: 测定范围 DO:0.00~19.99mg/l 大气中氧浓度:0.0~30.0% 饱和率:0.0~199.9%水温:0~60℃; 精度 DO:±0.02mg/l; 大气中氧浓度: ±1%; 变送器 C0M253-0010 接口。测量单位 ppm 变送器 CPM253-PR0010 转换器 SC100AS/MP-2211

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饱和率: ±1% 水温: ±0.1; 显示:液晶显示(DO,O2 或饱和率,温度同时显示); 温度补偿:自动温度补偿; 周围温度:0~45℃; 校正方法:空气中自动校正; 水质转换:淡水/海水转换测定; 电源:电池供电(4 节 4.5v 电池); 外形:仪器本身:75(W)×38(H)×180(D)mm,电极ⅤΦ 29×155; 重量:300g; 材质:主体:ABS 树脂,探头:PE,黄铜(铬处理) 污泥液位测量系统 该装置是通过浓度变送器, 应用成熟的双-光束, 脉动-光方法实现。 包括浓度计、 浓度传感器、步进电机控制器、跟踪单元,德国 E+H 公司。 型号:CUC101-A0 产品概述: 产品运用光学原理的可靠的浓度测量,利用区域跟踪浸没式传感器,直接两虚测 量浓度面。高度和浓度同时测量以检测污泥轮廓。字母数字显示,带菜单引导的参数 输入和标定。使用红外光的四光束脉动光方法,测量值在传感器外进行预处理,减小 了信号传输误差,传感器更换一般不需要重新进行仪表标定。

2.4 污水厂布局及其主要 PLC 设备分布
由于污水厂较小,各构筑物之间一般用渠道相连,既节省了占地,又减少了水头 损失。有专家统计,采用渠道输配水的污水处理厂的水头损失要比管道输配水的小 2 -3m。对于采用 SBR 法的小型污水处理厂,一般将沉砂池与 SBR 池通过渠道相连、污 泥浓缩池与脱水机房和泥饼堆放场合建。这样,在常规的设计中,小型污水厂内至多 有三个主要的处理单元:辅助生产区(含办公、变配电及总控等)、水处理单元、泥 处理单元。有时泥处理和水处理单元也可合建。 由于方便输配水,各构筑物采用了合建方式,在设计时应注意距离较近的构筑物 的基础处理,埋深上尽量接近。通过连接构筑物的渠道应做沉降缝。 多座反应池的排泥管也可采用渠道而非管道和止回阀连接的方式, 这样不仅减少 了设备的维护管理, 而且没有阀门堵塞的问题。 在小型污水处理厂内多采用类似策略, 可以大大节省工程费用,方便维护管理。 小型污水处理厂受服务区域的现状及污水收集输送系统的限制, 其厂址往往是小
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区内或厂矿企业内不规则、不好利用的地块,有的高低起伏较大、有的存在地面障碍 和架空线路、有的靠近居住区,这些不利因素在总平面布置时必须充分考虑。 一般来讲, 对于污水厂的现状情况应充分考虑, 因地置宜, 若厂址高差变化太大, 厂区内的设计地坪也应随之调整,采取不同标高。整个全厂看来,呈台阶式布置。有 条件的尽量放坡处理,不做挡墙,以节省土建投资。在护坡上做绿化小品,起到美化 全厂、改善环境的目的。若空中有高压线,则在地面上可考虑大量的进行绿化,在满 足电气相关规范的同时,尽可能的增加厂区的绿化面积。 再比如,如果厂址靠近居民区,则要在总图上更要加以注意,首先污水及污泥处 理构筑物应尽量布置在远离居民区的地方,而且在有条件的情况下,处理构筑物可以 采取增设上部建筑或加盖的方式以减少对周围环境的影响。必要时,增加相应的环保 措施。 如前所述,在小型污水处理厂的设计,有时因毗临居民区或处于小区内的重要地 区,往往有较高的环保要求,这就要求进行必要的环保方面的考虑。 设备分布 污水处理的一次设备主要包括:进水泵、排污泵、栅格机、配电设备、传送机、 各种传感器和各种检测仪表等。 (1) 水区分布的一次设备及其功能 进水泵:主要作用是将城市生活生产所排放的污水经过栅格过滤后提升, 使其进入 沉砂池。 栅格机:主要用于各个进水泵的入口处,防止较大的污物进入泵内,进而保护进水 泵,保证其能正常工作。 配电设备:主要是指 10kV 高压配电设备和 0.4kV 配电设备,用来给进水泵供电。 它的稳定性对于整个污水处理厂的安全运行至关重要。 各种传感器:主要是测量集水池水位和栅格间水位的液位传感器,用来测量各个 进水泵出口压力的压力传感器,以及测量进水泵出口流量的流量传感器等传感设备。 (2) 泥区分布的一次设备及其功能 排污泵:主要是将沉砂池中的污泥送入初沉池中,进而对污泥进行处理。 配电设备:用来给排污泵供电。 传送机:用来将处理好的泥饼从脱水泵房运送出去。 各种传感器:用来采集现场的模拟量。 以上所说各种设备均为系统中 PLC 的监控对象, 系统一次设备与 PLC 的连接: 其 中配电设备通过传感器与 PLC 进行通讯, PLC 能监测到配电设备的各种开关量和模 使 拟量,进而达到监控配电区的作用。

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2.5 PLC 具体配置情况
1、编程设备:编程器是 PLC 开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件, 用于编程、对系统作一些设定、监控 PLC 及 PLC 所控制的系统的工作状况,但它不直 接参与现场控制运行。小编程器 PLC 一般有手持型编程器,目前一般由计算机(运行 编程软件)充当编程器。 2、人机界面:最简单的人机界面是指示灯和按钮,目前液晶屏(或触摸屏)一 体式操作员终端应用越来越广泛。 3、输入输出设备:用于永久性地存储用户数据,如 EPROM、EEPROM 写入器、条 码阅读器,输入模拟量的电位器,打印机等。 依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此,网 络在自动化系统集成工程中的重要性越来越显著,甚至有人提出"网络就是控制器" 的观点说法。 PLC 具有通信联网的功能,它使 PLC 与 PLC 之间、PLC 与上位计算机以及其他智 能设备之间能够交换信息,形成一个统一的整体,实现分散集中控制。多数 PLC 具有 RS-232 接口,还有一些内置有支持各自通信协议的接口。 PLC 的通信,还未实现互操作性,IEC 规定了多种现场总线标准,PLC 各厂家均 有采用。 对于一个自动化工程(特别是中大规模控制系统)来讲,选择网络非常重要的。首 先,网络必须是开放的,以方便不同设备的集成及未来系统规模的扩展;其次,针对 不同网络层次的传输性能要求,选择网络的形式,这必须在较深入地了解该网络标准 的协议、机制的前提下进行;再次,综合考虑系统成本、设备兼容性、现场环境适用 性等具体问题,确定不同层次所使用的网络标准。 根据具体情况,本监控系统的 PLC 分成水区 PLC 和泥区 PLC 两个分站。根据水区 和泥区的监控对象的点数的多少,对 PLC 分别配置如下: 本项目水区与泥区 PLC 配置相同,均采用 SIEMENS 的 S7-200 系列。根据具体要求, PLC 总体配置如下: 中央处理模块(CPU)选用 CPU226,共有 24 点输入和 16 点输出,满足自动控制所 需的输入输出要求。 24V DC 输入,24V DC 输出,本机集成 24 点输入和 16 点输出共 40 个数字量 I/O 点,可连接 7 个扩展模块,最大扩展至 248 路数字量 I/O 点或 35 路模拟量 I/O 点。 13K 字节程序和数据存储空间。 个独立的 20KHz 高速脉冲输出具有 PID 控制器。 6 RS485 通讯/编程口,具有 PPI 通讯协议、MPI 通讯协议和自由方式通讯能力。I/O 端子排很 容易整体拆卸。用于较高要求的控制系统,具有更多的输入/输出点,更强的模块扩 展能力,更快的运行速度和合功能更强的内部集成特殊功能。
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2.6 系统构成及其布局
根据工艺特点和控制要求,本系统采用分布式集散监控系统,按流程设两个 PLC 分站,分别监控水区和泥区的设备运行和控制,设一个总站集中分站信息并控制分站 工作。具体控制分为: (1) 现场就地手动控制,设现场箱或按钮站,由“现场/遥控”转换控制状态, “现场”设点动按钮,用于调整和检修。 (2) 各开关柜(包括:10kV 进线柜、0.4kV 进线柜等),由“自动/停止/手动”转 换控制状态,“手动”设启/停按钮,用于手动操作。 (3) 分站控制,用可编程控制器和工业控制计算机系统等自控设备,自动监控所 属范围运行。 (4) 总站主机控制,多为计算机监控管理系统,集中分站信息,进行各种处理, 并通过分站统一控制全厂运行,满足工艺测控要求,使全厂运行处于最佳状态,是监 控管理的中心。 监控系统由操作员工作站、服务器工作站、投影仪、打印机、2 个 PLC 工作站和 现场一次设备。通信网络采用西门子的过程现场总线标准(Profibus),它为分布式 I/O 站或驱动器等现场器件提供了高速通信所需的用户接口,以及提供了在主站间大 量数据内部交换的接口通信协议采用 SINEC L2, 该协议遵从 DIN19245 标准。 SINEC L2 又分为如下子协议:L2-TF、L2-FMS、L2-DP 及 L2-AP。其中 L2-DP 遵从 Profibus 标准 开放式结构,适用于对时间要求严格的现场,能够以最快的速度快速处理和传送网络 数据。所以本系统可以快速的采集和处理由 PLC 所采集的数据,符合控制系统要求的 快速性。

2.7 监控系统的软件部分
计算机操作系统采用 Microsoft Windows 2000 Professional 中文版操作系统。 历史数据库采用 Microsoft SQL Server 2000 中文版软件。上位机监控软件采用当前 流行的美国 GE 公司的 iFIX3.5 组态软件来实现。 (1) 操作系统软件 Windows 2000 Professional 中文版操作系统提供了一个快 速、高效的多用户、多任务操作系统环境,是目前使用广泛的工控操作系统。数据库 服务器采用 Windows 2000 server 中文版配合 Microsoft SQL2000 使用,用来保存历 史数据。各工作站均采用 Windows 2000 Professional 中文版操作系统。 (2) iFIX3.5 监控软件 实现了对整个系统的开关量、状态量、电量、模拟量的 采集和处理,并显示在主工作站的界面上;对一些污水处理厂重要的物理量如各个进 水泵的电流、频率、出口压力等都实时显示在主工作站的主界面上,便于调度员及时

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掌握系统的运行情况; (3) 数据库软件 数据库服务器上安装 Microsoft SQL 2000 中文版,用来储存 整个电站重要的历史数据,通过 iFIX3.5 与 Microsoft SQL 2000 的通讯来读取历史 数据。 单独设计一个数据库服务器可以避免因为系统局部故障导致历史数据丢失现象 的发生。 (4) STEP7 可以利用 IEC-1131 标准中八种编程语言中的六种(STL、LAD、FBD、 CFC、SFC 和 SCL)进行编程。本系统利用 STEP7 对西门子可编程序控制器进行配置、 编程。

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第3章
3.1 PLC 构成的控制系统

PLC 设计

在厂区电气自控的总体设计上,应在允许的条件下,提高污水处理厂的自动化程 度。尽量做到无人值守。这一点对减少小型污水处理厂的单方经营成本有很重要的意 义。因为,尽管污水厂较小,如果没有自动化程度较高的自控系统,往往需要按岗定 员,这样 3000-20000 吨/日的污水处理厂也需要 10-30 人。实际上,对于规模稍大的 污水厂,定员也不过如此,所以相对人力成本很高。在条件允许的情况下,尽量提高 污水厂的自动化程度。有条件时,还可在反应池等重要地方安装摄像头,以监视污水 厂的运行状况。 在电缆布置上,也有着与大型污水处理厂不同的特点。各处理构筑物的电气与信 号电缆的铺设应尽量结合构筑物上的管沟和渠道,从整体效果来看,整个处理构筑物 表面看不到任何电缆和管线的敷设,只有走道板及盖镀锌钢格板的管沟,既美观又便 于维护管理。在某些情况下,全厂的电缆沟可以借助某个构筑物实现。一般来讲,配 电与信号传输从辅助处理单元(包括办公及变配电)要到水处理和泥处理单元,无论 是先经过哪个处理单元,都可以在处理构筑物的侧壁上向池内挑出管沟,作为管道与 电缆的通道,服务于本处理单元的同时,又可使电力和信号到达另一个处理单元。这 样既方便了总图的布置,又节省的工程造价。

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污水处理系统电气控制系统设计

系统控制设备框图如图 3-1 所示。

图 3-1 系统控制设备框图
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PLC 构成的控制系统设计步骤如图 3-2 所示。
课题报告

系统构成的确定

I/O 点数的确定

决定运行方式

确定控制方式 外围电路设计 I/O 分配

确定存储器容量 选择外设 选择 I/O 模块 控制盘、柜设计 控制回路设计

程序设计

调试运行

图 3-2 PLC 构成的控制系统设计步骤

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污水处理系统电气控制系统设计

此种设计方法与常用的继电器控制逻辑设计比较, 组件的选择代替了原来的部件 选择,程序设计代替了原来的硬件设计。 我们采用一台 PLC 控制多台监测仪器的集中控制系统。该系统用于监测对象(仪 器)所处的地理位置比较接近,且相互之间有一定联系的场合如图 3-3 所示。
控制器

控制对象

控制对象

控制对象

图 3-3 集中控制系统

用 PLC 构成的监测控制系统,有自动和手动两种运行方式。在进行完总体设计以 及具体的硬件系统设计和软件系统设计后,除要分别对其进行调试外,必须对整个系 统进行联合调试和试运行,反复进行硬件系统和软件系统的修改调整,使整个系统全 部投入正常工作为止。 PLC 在监测系统中要完成信号实时采样、脉冲量累计、预警报信号监测与报警输 出等,并通过各种传感变送器与传感器连接。PLC 作为一种控制设备,用它单独构成 一个监测系统是有局限性的,主要是无法进行复杂运算,无法显示各种实时图形和保 存大量历史数据,也不能显示汉字和打印汉字报表,没有良好的界面。这些不足,我 们选用上位微机来弥补。上位微机完成监测数据的存贮、处理与输出,以图形或表格 形式对现场进行动态模拟显示、 分析限值或警报信息, 驱动打印机实时打印各种图表。 对于环保要求较严格的污水处理厂, 可考虑在处理构筑物增设上部建筑或加盖的 方式,以隔绝臭气。如果增设上部建筑,可采用透光阳光板或彩色压型钢板的罩棚, 外形做成圆拱形。其特点外形美观,视觉效果好,设备设在室内,便于维护管理。在 高出地面的池子部分,做成天蓝色或湖绿色彩带。既与罩棚相呼应,又减弱了纯构筑 物的僵硬、呆板。 构筑物上部加盖的方式,是在其上设混凝土盖板,在可能的情况下,在盖板上可 填 300-500mm 的土,种植绿化,增加全厂的绿化面积。这种处理办法特别适用于需采 用自重抗浮的情况。 两种方法比较各有优缺点,采用阳光板或压形钢板拱形罩棚的办法,外形美观, 管理方便,但为了日常的检修,往往需要增加吊车,另外,采用这种圆拱顶应注意在 严寒地区冬季结露的问题;第二种方案造价较省,但需在混凝土盖板上开孔,以便池 内设备的安装及维护管理。另外由于上部加了混凝土盖,对于表曝机不太适合。 采用传统 SBR 处理工艺:

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污水处理系统电气控制系统设计

(1)具有占地省,处理效果可靠,自动化程度高等优点。 (2)各处理构筑物布置紧凑。 (3)采用旋流沉砂池,与四座 SBR 池合建,由 SBR 池中间的渠道给四座 SBR 配 水。 (4)泥处理单元由浓缩池与脱水机房合建组成。全厂占地面积较少,但并不显 拥挤,系统的设计步骤如图 3-4 所示。
系统构成

选择标准

CPU 模块的选择

程序存储器容量 功能存储器容量 通讯功能的必要性 特殊功能 调试功能的必要性 程序编制方法 (图示或命 令语句) 图面化的必要性 保存方法 输入输出规格 I/O 点数 接线(端子台/插座) 特殊模块(安装位置) I/O 槽数 +5V 电源容量 +24V 传感器用电源容量

编程器的选择

选择标准

I/O 模块的选择

选择标准

电源框架的选择

选择标准

Y N 消耗电流计算 计算 AC/DC 线路 输入输出线路 耐噪声

模块排列的决定

选择标准

安装和配线

图 3-4 系统的设计步骤

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污水处理系统电气控制系统设计

3.2 控制软件
PLC 梯形图所用逻辑符号与继电器、接触器系统原理图的相应符号极其相似,人 们能迅速熟悉该种编程语言。 一般设计梯形图程序大都采用继电器系统电路图的设计 方法。对于复杂的系统,在梯形图设计中采用大量的中间单元来完成记忆、连锁、互 锁等功能,由于需要考虑的问题较多,分析起来非常困难,并且很容易遗漏一些该考 虑的问题,且修改和阅读也很困难。根据功能图表设计 PLC 的梯形图程序,可以有效 地解决以上问题,达到事半功倍的效果。 我们在课题研究中下位机 PLC 采用梯形图来编制程序。 下位 PLC 软件用来实现数据采集、 脉冲计数转换、 限值逻辑判断及声光报警输出、 通信数据格式的转换。 数据通讯与分离模块完成 PLC 与微机间数据和命令的双向传送, 并将得到的数据 按系统要求的格式分离成系统变量。 显示模块将实时数据显示在屏幕上,以图形或表格形式分屏循环显示。在手动方 式下可固定监视画面并可显示历史趋势图等。 定时存贮模块按每十分钟将实时数据存贮到相应的数据库中, 每天整理一次历史 数据。 系统维护模块可用来修改定值参数、口令及限值等。 报警模块不论软件工作在何种方式下,一旦出现超值,系统确认后并发出报警, 屏幕上显示报警内容和地点,以便采取措施。 为提高 PLC 及系统的抗干扰能力, 在硬件配置与安装上, 交流电源使用双层隔离, 输入信号光电隔离,远离强电布线,模拟量信号和脉冲信号采用屏蔽线传递,采用放 射性一点接地等措施,消除或减弱共模和瞬变干扰。 在软件设计和编程上,加上一些抗干扰模块。

3.3 对污水处理系统控制程序的设计
3.3.1 污水处理厂的主要流程图 污水处理厂的主要流程图如图 3-5 所示。

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污水处理系统电气控制系统设计

图 3-5 污水处理流程

污水的处理过程:来水一次经过粗格栅,污水泵房、细格栅、集水池、调节池、 SBR 反应池等设施,经处理后排放至自然水体。剩余污泥排入污泥存储池,由脱水机 系统处理后外运。 其中,SBR 池共 4 座,包括进水酸化区和 SBR 反应区两部分,进水由电动蝶阀控 制,酸化区中设有 1 台潜水搅拌机,在进水和曝气阶段开启。SBR 反应区设有曝气设 施,由鼓风机通过设于每个池子上的电动蝶阀向水中供气。曝气沉淀后,污水经滗水 器向外排放至水体,底部剩余污泥通过设于池底的潜污泵排至污泥存储池,另有污泥 回流泵 1 台。 每座 SBR 池设有 1 个污泥电动蝶阀,1 个潜水搅拌机,2 台滗水器,1 个剩余污 泥泵,1 台污泥回流泵,1 个液位计,1 个空气电动蝶阀。 鼓风机房设有 3 台 55KW 罗茨鼓风机,风量为 30m /min,压力为 0.6Mpa。另有一 个放空电动蝶阀。 污水泵房有 3 台 55KW 立体潜污泵,流量为 600 m /h,扬程为 20m,另有用于液 位控制的浮球开关 4 个。 粗格栅、细格栅、钟式沉砂池各设 2 台,设备前后各设闸门控制进水,以实现备 用,2 台钟式沉砂池共用 1 台砂水分离器。 污泥浓缩池中有 2 个浮球开关用以进行液位控制。 3.3.2 原始工艺程序的设计 (1)粗格栅由时间间隔控制其启停。一般开 10min,停 1h。 (2)水泵的启停受集水池液位控制。水泵 2 用 1 备,定期自动切换。液位分低 液位、中液位、高液位、超高报警液位 4 种。液位上升时超过中液位,启动 1 台水泵,
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3 3

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当超过高液位时,启动 2 台水泵,当达到超高液位时显示报警信号。当液位下落时, 中液位以上 2 台水泵运转, 至中液位一下 1 台泵运转, 至低液位时水泵全部停止运转。 (3)细格栅由时间间隔控制其启停。一般开 10min,停 1h。 (4)当细格栅工作时,皮带运输机稍滞后开机。 (5)SBR 池内进水电动蝶阀依次开启。当一号池水位升到一定液位后关闭进水 电动蝶阀,然后开二号进水电动蝶阀,二号水位升到一定液位后关闭阀门,然后开三 号进水电动蝶阀,以此类推。 (6)潜水搅拌器与进水阀门联锁。进水阀门关闭后空气阀门开启,持续运行 3 小时后关闭,空气阀门关闭后,潜水搅拌器停止运行。 (7)空气阀门关闭 1h 后,滗水器开始运行,当 SBR 液位达到低液位后回升;当 复位后停止运行。整个时间要求为 1h。 (8)剩余污泥泵在滗水器停止运行后开始运行,排泥至储泥池,液位达到高液 位或 1h 后停止运行。 (9)污泥回流泵与潜水搅拌器联动。 (10) 当开启 1 台空气阀门时, 开启 1 台鼓风机, 当开启 2 台或 3 台空气阀门时, 开 2 台鼓风机。各风机累积运行时间,自动轮换。鼓风机的放空电动蝶阀也要在鼓风 机开启之前开启,并在鼓风机启动之后关闭,以使鼓风机实现空载启动。 (11)脱水机系统和钟式沉砂池系统按工艺要求工作。 主程序主要依据 SBR 法污水处理工艺(进水、反应、沉淀、排水),根据各个环 节设备的运行状况进行编制。具体的一个 SBR 池一个周期的流程图如图 3-6 所示。 程序主要有自动和手动两种运行方式: ①自动模式 ②手动模式 在这种模式下,PLC 将运行已经设置好的程序和参数(适用于机械 此模式主要是针对测试或出现问题是适用的 (如水泵出现故障、 阀 一切都工作正常的情况) 门开不到位等情况)。本工作中,所有设备都具有手动功能。在手动模式下,设备运 行不再按照 PLC 程序运行,完全通过人的操作来完成。 1 座 SBR 池具体工作情况为:当污水处理过程开始时,污水通过粗细格栅流进集 水池,当集水池水位到达一定高度的时候蝶阀打开流进 SBR 池,当池内到达要求高度 时进入反应曝气阶段,曝气 3 小时后污水进入沉淀池,经过沉淀 1 小时后将水排入污 泥脱水机房,在脱水机房进行加药絮凝环节,最后控制系统控制循环泵及加药絮凝泵 开启,使污水浊度达到规定要求,最后净水排出。

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污水处理系统电气控制系统设计

开始

集水池 水位? 高 进水



SBR 池水 位? 高 反应(曝气 等)



曝气 3 小 时? 时间到 沉淀

时间未到

沉淀 1 小 时? 时间到 排水

时间未到

结束

图3-6 一个SBR池子、一个周期流程图

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污水处理系统电气控制系统设计

本工程有4个SBR池,整个工程的进程时序如图3-7所示。
进水 1#SBR 池 反应 沉淀 排 水 进水
进水

反应

进水 2#SBR 池

反应

沉淀

排 水 进水
进水

反应

进水 3#SBR 池

反应

沉淀

排 水 进水
进水

反应

进水 4#SBR 池

反应

沉淀

排 水 进水
进水

图3-7 整个工程的进程时序图

3.4 脱水机系统加药絮凝部分程序设计
3.4.1 脱水机房工艺及主要工作流程 脱水机系统包括污泥脱水生产线、絮凝剂输送泵、进泥泵和脱水机等设备。当储 泥池中的泥位、水池水位、药罐药量符合开机要求时,脱水机控制系统自动启动污泥 脱水生产线,自动调节进泥量,并根据进泥量的测量值和药、泥比例设定值自动调整 进药量。加药系统按照预先编制的程序运行,定时加药、配水及搅拌。首先进行药液 的配置控制,由 PLC 根据所确定的容积比去自动控制除磷药剂原液与稀释水的投加 量,配制成所需浓度的除磷药剂;在配药罐上还设有超声波液位计,液位信号送至 PLC,当药液量和水量比例满足配比要求,配药过程结束后,PLC 自动控制打开配药 罐出口的电动球阀,进入加药阶段。除磷药剂的投加量由 PLC 控制计量泵完成。本 系统采用污泥浓缩加药系统自动控制配药系统,其系统流程如图 3-8 所示。 水质检测是通过各个检测项目的检测仪器送来的模拟量检测信息, 输入到模拟量 扩展模块或模块 1 进行处理,处理后根据水质标准来确定的控制量,分别控制各药剂 精确计量加投泵,加投水处理药剂。

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污水处理系统电气控制系统设计

图3-8 加药系统自控流程图

系统要求浊度控制在 2~4NTU,5NTU 为浊度报警值,即当大于等于 4NTU 时开计 量泵加投絮凝剂,当小于等于 2NTU 时关计量泵,大于等于 5NTU 报警。由于在编程时 需将控制值转换为程序刻度值,由于浊度仪输出范围是 4~20 mA,因此需分两步计 算: 第一步,将 2 和 4NTU 对应的电流值求出来。 2 ? (20 ? 4) 4 ? (20 ? 4) X1 = +4=7.2 X 2 = +4=10.4 10 10 第二步,由电流值计算出对应的转换值。 7.2 ? 32000 10.4 ? 32000 Y1 = =11520 Y 2 = =16640 20 20 因此控制系统的浊度——絮凝剂流程图如图 3-9 所示。 该系统采用的模拟量输入模块为 EM231 和模拟量输入输出模块 EM235: EM231 模块有 4 个模拟量输入通道 EM235 模块有 4 个模拟量输入通道和 1 个模拟量输出通道 由于 CPU226 最多可扩展 7 个模块最大扩展 35 路模拟量,所以 CPU226 扩展 EM231 和 EM235 模块可以满足设计要求的模拟量输入输出。 I/O 点数是指要求 PLC 能够输入输出开关量、模拟量总的个数,它与继电器触点 适当留有余量。同时要注意尽可能简化 I/O 点数来降低成本。

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污水处理系统电气控制系统设计

主程序开始 启动絮凝搅拌器 SM0.1 调用子程序 7 初始化 3S 后启动絮凝计量泵 调用子程序 1 检查模块 N Y 扩展模块有错误? N SM0.0 调用子程序 8 计算平均值 主程序结束 N VW420≤11520?

Y
关泵及搅拌器

循环水泵开?

Y
VW420≥16640?

N

Y

图 3-9 浊度絮凝剂流程

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污水处理系统电气控制系统设计

子程序 7 开始

子程序 8 开始

预置采样计数器和清 0

从模拟量输入 AIW4 中取个值 加到采样和中,采样计数器 加 1, 知道最大采样数用移位 法求采样平均值

子程序 7 结束

子程序 1 开始

子程序 8 结束

检查 SMB8 模拟量模块是 否连成扩展模块 0?

N

Y Y

检查 SMB9 扩展 模块电源有错? N 子程序 1 结束

设置错 误标志

图 3-9 续 浊度——絮凝剂流程

3.4.2 加药絮凝部分控制要求及其主电路 控制要求: 初始状态 启动操作 循环水泵絮凝搅拌器全部处于关闭状态。 启动时为了避免在前段造成药物堆积,要求启动过程按一定的时间

间隔顺序启动。其操作步骤为:

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预置采样计数器并清零→循环水泵开→检测 NTU 值是否符合要求→启动絮凝搅 拌器→延时 3S →启动絮凝计量泵 故障停车 泵。 要求采用 SIMATIC S7-200 系列 PLC 实现控制。 系统控制循环泵、絮凝剂搅拌器、絮凝剂计量泵工作的主电路如图 3-10 所示。 在循环水泵没开或扩展模块有错误的时候主程序结束不启动絮凝

图 3-10

主控电路图

3.4.3 PLC 控制系统的梯形图及 STL 指令表 系统的控制梯形图及其 STL 指令表如图 3-11 所示。 主程序 main

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污水处理系统电气控制系统设计

调用检查连接模块 0 是否有问题子程序

调用出池口浊度模 拟量平均值计算的 初始化子程序

调用用于为浊度仪 的模拟量平均值计 算的子程序

控制循环泵的启停 且自保, M5.3 为自保 中继

循环泵的手动控制

M5.2 为浊度下限中 继

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污水处理系统电气控制系统设计

M5.4 为浊度上限中 继

M5.5 为絮凝剂自保 及搅拌中继

T44 为延时启动计量 泵定时器

M5.6 为自动启动絮 凝剂计量泵中继

Q1.3 输入到絮凝剂 搅拌器,其中 M8.1 为手动, M5.5 为自动 中继

Q1.4 输入到絮凝剂 计量泵,其中 M8.2 为手动, M5.6 为自动 中继

SBR-7

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该子程序目的是浊度平 均值计算初始化和设置 每批采样次数

SBR-1

检查扩展模块 0 是否 存在

检查模块 0 是否有错 和用户电源是否有 错

SBR-8

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从 AIW4 读入模拟 量信号

VW412 检查 输入 信号,把输入转换 成双字

把当前采样值加到 采样和中

采样计数器值加 1

若达到采样次数则 把 采 样 和 VD414 复制到 VD418 中

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用 ENCO 编码指 令,计算移位数

用移位法实现除 法,即求采样平均 值

采样和及采样计数 器清零

该控制系统 STL 指令表为: MAIN

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子程序 7

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子程序 8

子程序 1

图 3-11 控制梯形图及其指令表

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3.5 PLC 设计小结
PLC 控制系统具有以下几方面特点: ⑴选用先进的控制设备,系统的实时性好,可靠性高,数据处理速度快; ⑵采用环网分布式控制结构,系统具有较高的安全性。当某个站出现故障时,其 它工作站仍可实现集控控制; ⑶网络间传输速度快,距离远,可靠性高; ⑷直观界面,操作简便,功能齐全; ⑸维护方便,运行费用低。系统扩展方便,可随时增加节点,并可通过网络由中 控室修改程序。PLC 和网络可靠性高,维护工作量小; ??综上所述,PLC 控制系统对提高生产效率、减少现场操作人员、降低生产成本和 提高安全性发挥着显著的作用。

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第4章

总结

本系统与传统污水工艺 PLC 控制相比,具有功能齐全、高度智能化、运行可靠、 投资省、见效快等优点。 本文所述的系统具有以下特点:? ⑴可靠性高,PLC 是由 Transputer 并行处理系统构成,每个处理机模块都享有 自己的存储器,数据共享只是通过 Link 的互连实现,保证了各单元之间的独立性, 从而提供了整个系统的可靠性。? ⑵灵活性和可扩展性强, 系统中的 PLC 的数量及之间的拓扑结构可根据需要选择 和重构,构成实现不同功能的系统功能单元。? ⑶互连性强,易于光互连网络接口。Transputer 提供了四路标准的 INMOS 全双 工高速串行通讯链路(Link),所以,以利用 INMOS Link 互连成的 Transputer 并行处 理机系统为核心的控制系统具有很强的互连性,很容易实现与光互连网络接口,构成 分布式并行计算机网络,实现污水处理厂各工艺单元之间的有机并行协调处理。? ⑷具有高速处理能力,IMS T800 Transputer 属于 32 位精简指令处理机(RISC), 具有 64 位的浮点运算单元,因此该系统具有高速处理能力。 短短数月的毕业设计随着我的结束语落下了帷幕。本次设计比较圆满的完成 了系统的设计,在设计中通过对资料的仔细研究及对系统的测试验证,我对本次设 计系统有了较深刻的了解。通过这次毕业设计,使我更进一步的认识到了把大学四 年中所有的理论与实际有机结合所产生的巨大效果。 总之,这次毕业设计,使我增强了对理论知识的理解和掌握,同时还加强了我的 理论和实际相结合的能力, 不过这一切都要归功于我们的指导老师范永胜老师的耐心 辅导和在百忙中为我审阅稿件。 设计的圆满结束为我的大学生活画上了一个圆满的句 号。

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参考文献
[1]程子华编.《PLC 原理与编程实例分析》.北京:国防工业出版社,2007 [2]范永胜,王岷编.《电气控制与 PLC 应用》.北京:中国电力出版社,2007 [3]求是科技.《PLC 应用开发技术与工程实践》.人民邮电出版社,2005 [4]吴中俊,黄永红编.《可编程序控制器原理及应用》.机械工业出版,2003 [5]蔡武昌等编.《流量测量方法和仪表的选用》.北京:化学工业出版社,2001 [6]丁斗章编著.《变频器调速技术与系统应用》.北京:机械工业出版社,2005 [7]海心,马银忠,刘树青编著.《西门子 PLC 开发入门与典型实例》.人民邮电出版社,2009 [8]李若谷,韩敏主编.《西门子 PLC 编程指令与梯形图快速入门》.电子工业出版社 2009 [9]吉敬华,赵文祥,杨东主编.《可编程控制器使用指南》.化学工业出版社 2009 [10]高正中,张仁彦,隋涛等主编. 《西门子 S7-200 编程技术及工程应用》.北京:电子工业出 版社,2010

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本设计从选题到最后完成,都得到了指导老师范永胜老师的悉心指导。范老师渊 博的知识、严谨的治学态度和诲人不倦的精神永远是我学习的榜样,他富于开拓与创 新的精神以及丰富的社会知识都给我留下了深刻的印象,使我在设计中受益匪浅,在 此谨向范老师致以深切的谢意! 在此还要感谢电气工程及其自动化专业的全体老师,感谢他们对我的培养,使我 在建院这四年的学习生活中受益匪浅。同时,我要对同组的同学们表示感谢,在整个 设计过程中, 我们一起学习, 一起克服困难, 是你们给了我很大的支持和不少的帮助, 让我能过顺利地完成这项艰巨的任务,我很感谢你们,给你们说一声:谢谢,谢谢你 们。也要感谢学校给我们提供这么好的学习环境,让我能够学习到这么多终身受益的 知识和宝贵的经历。再对所有关心帮助我的人说声谢谢。 感谢家人的关心与支持! 最后,衷心地感谢在百忙之中评阅论文和参加答辩的各位老师、教授!忠心地祝 愿各位身体健康、工作顺利。

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