一、設計依據(jù)
● 處理工藝對本專業(yè)的要求
● 工藝專業(yè)及其他有關專業(yè)提供的資料、數(shù)據(jù)
● 《過程檢測和控制流程圖用文字和圖形符號》
● 《分散型控制系統(tǒng)工程設計規(guī)范》（HG/T20573-95）
● 《儀表系統(tǒng)接地設計規(guī)定》（HG20503-92）
● 《控制室設計規(guī)定》（HG20508-92）
● 《儀表供電設計規(guī)定》（HG20509-92）
二、概述
通遼市位于內(nèi)蒙古自治區(qū)東部，是內(nèi)蒙古自治區(qū)東部的經(jīng)濟文化中心，是通遼市行政轄區(qū)(原哲里木盟)的政治經(jīng)濟文化中心及東北、環(huán)渤海經(jīng)濟帶的鐵路、公路交通樞紐?？傉嫉?0．7平方公里，常住人口25萬。通遼開發(fā)區(qū)污水處理廠一期日處理污水量為3.0×104m3/d，采用CASS工藝，儀表自控本著技術(shù)成熟、安全可靠、經(jīng)濟實用、滿足工藝要求的原則，在污水廠內(nèi)設置較完善的儀表監(jiān)測系統(tǒng)和微機監(jiān)控系統(tǒng)。從儀表精度、耐腐蝕度、工作可靠性、安裝方便的角度考慮，對儀表進行選型?？刂葡到y(tǒng)采用國內(nèi)外成熟和先進的集散型控制系統(tǒng)。
三、控系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)
污水處理廠SCADA監(jiān)控系統(tǒng)設計以集中檢測、分散控制為原則，中心控制室可對全廠的各工況實現(xiàn)實時監(jiān)控；工藝設備自動控制采用就地獨立控制的原則。
1、控制原則
對于污水處理廠SCADA系統(tǒng)出于安全生產(chǎn)的考慮，設計采用三級控制層：就地手動、現(xiàn)場監(jiān)控和遠程監(jiān)控。就地手動是指通過設備旁的轉(zhuǎn)換開關手動控制設備的開啟和關閉；現(xiàn)場監(jiān)控是指由現(xiàn)場PLC站執(zhí)行控制設備的任務；遠程監(jiān)控是指由污水廠的中心控制室通過SCADA系統(tǒng)網(wǎng)絡對遠端的設備進行監(jiān)控。污水廠中心控制室PLC可通過現(xiàn)場PLC子站直接控制有關設備。如果中心控制室PLC或局域網(wǎng)絡發(fā)生故障，不會影響廠內(nèi)其它PLC控制子站的控制功能，如果PLC網(wǎng)絡中某個PLC站發(fā)生故障，值班操作員可通過就地控制開關對設備進行控制。
2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)采用二級監(jiān)控集散模式：全廠中心監(jiān)控層，主要實現(xiàn)集中檢測的運行管理功能，在中心控制室設置一套“過程數(shù)據(jù)站”（PDS）,完成模擬圖形顯示、實時數(shù)據(jù)檢測、控制目標值設定、報警顯示紀錄、操作狀態(tài)紀錄、累積值計算、趨勢曲線繪制、打印制表、大型模擬屏數(shù)據(jù)刷新等任務，并具有人為遙控功能；現(xiàn)場監(jiān)控層，現(xiàn)場各工段設有3個可編程（PLC）控制子站，根據(jù)自身的優(yōu)化程序，實現(xiàn)本工段內(nèi)的設備調(diào)節(jié)和優(yōu)化控制功能，采集本工段內(nèi)的模擬量、脈沖量等各種信號，通過數(shù)據(jù)總線傳輸?shù)街行目刂剖襊DS系統(tǒng)，并接受中心控制室PDS系統(tǒng)的控制設定指令。自動化系統(tǒng)針對工藝流程建立的完整的信息流程，現(xiàn)場3個PLC控制子站分設在污水提升泵房、鼓風機房和污泥脫水機房。
污水處理廠控制原理圖
3、系統(tǒng)控制功能
⑴、污水提升泵房PLC1子站
主要對進水控制井、粗格柵間、污水提升泵房、細格柵間、旋流沉砂池內(nèi)的設備進行監(jiān)測和控制。
根據(jù)粗格柵前后的水位差或者時間間隔起動粗細格柵。
污水提升泵房共設4臺潛污泵（2用2備），由PLC根據(jù)集水池液位自動調(diào)節(jié)水泵的流量，減少了電機頻繁起動，另外在設計中利用PLC的計時、計數(shù)功能，對各泵的運行時間加以累計，然后自動切換運行泵和備用泵，使各泵的運行時間基本一致，延長泵的使用壽命。
細格柵間的控制對象主要有細格柵、輸送機、壓榨機、旋流沉砂池鼓風機、旋流攪拌機。格柵的運行依據(jù)格柵前后水位差或時間間隔來控制。只要有1臺格柵運轉(zhuǎn)，輸送機就會啟動并持續(xù)至格柵停止運轉(zhuǎn)后一段時間。旋流沉砂池自帶控制箱，實現(xiàn)全系統(tǒng)閉路自動運行。葉片隨來水連續(xù)轉(zhuǎn)動，定時完成氣洗、氣沖、氣提動作并保持砂水分離機和主機聯(lián)鎖。提砂后砂水分離機動作，提砂停止后，砂水分離機滯后停止。
⑵、鼓風機房PLC2子站
主要對鼓風機房、CASS反應池、變配電室進行控制及檢測
PLC2子站對4臺（3用1備）鼓風機進行控制，主要保護風機和對風量的調(diào)節(jié)，優(yōu)化鼓風量，在確保氧轉(zhuǎn)移效率的前提下最大可能的節(jié)省能耗。鼓風機房PLC子站還將接受來自鼓風機流量計及壓力表的信號，在SCADA系統(tǒng)中顯示、打印、紀錄、累計。
在配水井出水管上設置超聲波流量計，以測量CASS池進水污水量。
CASS生物池一期共4座，在其中一座池內(nèi)設置液位計、PH/溫度檢測；另在每座池內(nèi)設置溶解氧測量儀和污泥濃度儀。液位計用于監(jiān)視池內(nèi)的水位，控制潷水器；溶解氧儀用于監(jiān)視每座池內(nèi)溶解氧含量；每座池子在不同的時間段內(nèi)按曝氣-沉淀-潷水-閑置順序工作；使生物池在同一時間按時間順序或液位分別潷水。負責對變電室的兩路進線電流、電壓、有功、無功、等電量進行檢測。
CASS池按連續(xù)進水，間歇曝氣，周期排水運行，每個周期為6小時，曝氣3.0h，沉淀1.5h，潷水1h，閑置0.5h;曝氣階段污泥回流，閑置階排除剩余污泥。CASS池運行以時間過程控制，曝氣量根據(jù)池內(nèi)溶解氧含量與控制程序中溶解氧的預先設定值對比來控制，所有控制均由PLC站自動控制。
⑶、污泥脫水機房PLC3子站
主要對污泥脫水機房、污泥儲存池、加氯間進行控制
污泥脫水機房PLC子站控制的主要設備有：污泥儲存池攪拌機、污泥脫水機、空壓機、皮帶輸送機、污泥投配泵、反沖洗泵及加藥裝置。
污泥儲存池攪拌機間歇運行。根據(jù)污泥液位或時間控制，間歇交替運行。
污泥投配泵根據(jù)流量控制，加藥裝置自帶控制器，主要控制加藥泵及攪拌機。加藥泵根據(jù)流量控制，攪拌機的運行根據(jù)時間控制。
加氯間內(nèi)加氯系統(tǒng)采用流量控制，流量信號來自出廠水超聲波流量計，按比例投加，并通過出廠水余氯檢測儀反饋的信號調(diào)整投加比例。
⑷、中心監(jiān)控室
中心監(jiān)控室設于綜合樓內(nèi)，主要配置2臺DELL PIII900PC計算機，2臺21英寸彩色顯示器，2臺打印機，1臺不間斷電源和1臺模擬屏。它們與各現(xiàn)場PLC控制子站之間，通過Profibus網(wǎng)相聯(lián)，實現(xiàn)信息交換。PC機之間在WINDOWS NT平臺下運行IFix 2.0 For NT軟件，動態(tài)顯示全廠的工藝流程圖，在中心控制室可實現(xiàn)對全廠生產(chǎn)過程自動化的監(jiān)視和控制。系統(tǒng)能提供良好的人機交互界面，通過鍵盤和鼠標進行信息輸入，并能紀錄可靠的控制。圖形系統(tǒng)可以根據(jù)需要利用其圖形工具對工藝圖、動態(tài)曲線、歷史趨勢圖及表格進行動態(tài)或靜態(tài)顯示。報警系統(tǒng)提供在過程中出現(xiàn)的故障、操作狀態(tài)以及自動化過程中的綜合信息，幫助操作人員及時發(fā)現(xiàn)和處理危險情況，并記錄打印。報表系統(tǒng)可根據(jù)要求將各種信息以多種信息可選擇格式周期性打?。ㄈ缛請蟆⒃聢?、年報等）或隨機性打印輸出。
4、系統(tǒng)特點
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本系統(tǒng)適宜處理城市生活污水、工業(yè)污水；
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本系統(tǒng)具有一定的組態(tài)功能，能夠適應水質(zhì)變化較大的環(huán)境；
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可對現(xiàn)場設備實現(xiàn)保護控制，延長了現(xiàn)場設備的使用壽命，并大大減少了異常情況的發(fā)生，提高了可靠性；
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系統(tǒng)自動化程度高，操作界面形象直觀并提供語音報警功能，易于使用；提供了人員管理功能和歷史記錄功能便于進行事故分析，提高操作水平；
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二級集散式結(jié)構(gòu)，并且系統(tǒng)中各控制單元相對隔離，易于維護。
5、結(jié)束語
通遼開發(fā)區(qū)污水處理廠已投入使用，控制系統(tǒng)總體運行良好，為了使系統(tǒng)更家完善，在以后設計中應在以下幾個方面加以改進：
（1）系統(tǒng)采用總線式的分布式結(jié)構(gòu)，設立現(xiàn)場控制器，所有檢測設備及電機均直接掛接在各自的現(xiàn)場控制器上，并由總線連接構(gòu)成系統(tǒng)。這樣可降低系統(tǒng)成本，并且現(xiàn)場施工也變得極為簡單。
（2）在系統(tǒng)中設置融氧儀、PH值測試儀、濁度儀等設備，在線檢測CASS池及污泥池的水質(zhì)。系統(tǒng)根據(jù)檢測的參數(shù)，自動實時調(diào)整工藝參數(shù)，達到對系統(tǒng)的閉環(huán)控制，實現(xiàn)污水處理的全自動控制，保證系統(tǒng)控制的最佳狀態(tài)；
?。?）把系統(tǒng)管理機通過企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)與Internet相連，實現(xiàn)系統(tǒng)的遠程診斷，降低系統(tǒng)維護成本。
城市污水凈化廠自動化控制系統(tǒng)涉及的內(nèi)容較多，自動系統(tǒng)設計時要根據(jù)污水廠的工藝、規(guī)模、廠區(qū)布置，擴建的可能性、技術(shù)性的可靠性、經(jīng)濟的合理性等因素綜合考慮，只有技術(shù)可靠、系統(tǒng)界線簡單、操作維護方便才能確保系統(tǒng)安全運行，從而使控制系統(tǒng)在水處理過程中達到應有的效果。
（轉(zhuǎn)載）
