新疆阿克苏市污水处理厂自动控制系统———水处理厂自动控制系统

该污水处理厂今年开始正式运行，并获得了国家科技进步二等奖。污水处理采用了水解－SBR（UNITANK）好氧处理工艺，具备12万立方米的日处理能力。整个系统分进口预处理段、提升泵站配水井、水解池和污泥处理、SBR反应池和鼓风机房、变配电系统及井房等五大部分。由于工艺的需要，必须进行自动化控制，以下将具体介绍污水处理工艺的自动控制系统。

进口预处理段提升泵站配水井、水解池和污泥处理、变配电系统及井房由“泵房”主站控制（284个  I／O点）。SBR反应池和鼓风机房由“SBR池”主站控制（153个 I／O点），）。工程总I/O点437个。

  用户需求

        自控系统中共有11个控制站，包括泵房、沉砂池、南水解池、北水解池、变电所、脱水机房、井房、SBR池、鼓风机房和南滗水器、北滗水器。泵房负责控制进泥阀、出泥阀和潜污泵。沉砂池负责控制进水闸、除砂机、格栅井和行走式吸砂、砂水分离装置。南北水解池分别负责控制7个排泥阀。变电所负责监测高、低压系统的相关电压、电流、有功和无功等模拟量信号，进行效益核算。SBR池负责控制整个好氧工艺的流程。鼓风机房负责控制鼓风机导叶开度并监测鼓风机的各个重要参数。南北滗水器负责控制两台滗水器相应的工作行程。同时在中控室，上位机软件要实时反映各个工段的具体情况，包括设备的各种状态、各种仪表的数据和工艺的设定参数等等，计算和查询各种参量，例如温度，液位，PH值，泥位值，多普勒流量计等，于操作员进行分析并能在上位控制现场的各个设备。

  实现方案

        根据以上的需求，硬件我们选用西门子的S7-300系列PLC,110KW变频器和75KW软启动器，软件选用Wizcon for Windows and Internet 2000点的开发版。考虑到有11个控制站和通讯的数据量大，而且各个站之间有一定的距离，最远的站到中控室有300米，所以我们采用了Profibus-DP和Profibus-FMS 相结合的现场总线,因为它具备高速，快速，传输距离也比较远，并且是现在国际上流行和推广的现场总线。我们做了2个DP网和一个FMS网。2个DP网分别是，泵房和SBR池作为DP主站，沉砂池、南水解池、北水解池、变电所、脱水机房和井房作为泵房的DP从站；鼓风机房和南北滗水器作为SBR池的DP从站。一个FMS网是，泵房、SBR池通过FMS的TDL协议进行互相通讯，最后又泵站和中控室通过FMS进行通讯。实现了各个控制站之间的高速通讯和数据的完整性。采用变频器与软起动器组合运行拖动潜污泵电机，追踪液位，保证液位恒定与设定值一致。

  


  

整个系统控制分三层：第一层现场手动，第二层上位机Wizcon手动控制，第三层PLC自动运行。

现场手动--便于设备的维护和调试，当某个设备切换到现场手动模式下，该设备就不受Wizcon和PLC的控制，只接受现场的操作命令；

上位机Wizcon手动控制--有利于调度室的操作，可以针对每个设备，让它脱离PLC的自动运行状态，由中控室的计算机直接对其进行操作。

PLC自动运行—对现场所有设备进行自动控制，它负责整个污水处理工艺的控制，并且对故障，也会有响应。即使PLC和上位机脱离了通讯，它也能自己安全的工作。

上位机显示：污水厂中控室采用八屏多屏显示，可任意调入各工艺图、运行表、设定表和控制表，工艺图以图形的方式显示各个工段的工艺流程和数据，运行状态表中反映主要设备的开关状态、机泵电流电压、现场仪表的参数、累计值（电量、水量、泥量、气量等）、综合运行参数（单位提水电耗、单位供气电耗、全厂处理单位水的电耗，重要设备的运行时间等）。现场数据输入量、输出量及计算量的趋势图，参量能分站排列，各分站的参量能随意选择，在同一趋势图中能进行相同参数多时段趋势对比和多参数对比。建立了相应的日、月、年数据库，能方便的进入，进行查询、修改和统计等操作。报警信息能即时弹出，并有语音提示。

  由于Wizcon具备非常强大的Internet功能，我们在中控室利用Wizcon做了WEB SEVER发布现场的监控的画面。在公司中心调度室设一个远程监控站，利用市话线路采用拨号方式与污水厂中控室通讯，该站采用四屏多屏显示，可通过标准的浏览器（IE）来监测污水厂中控室的各种实时图形、趋势和报警，并可查询历史数据和历史报警。




  整个系统有很强的灵活性、可操作性、稳定性和可靠性。所有运行参数可通过配方的方式一起下载保存在PLC里，并且可以随时更改，例如，泵站的变频器的恒定水位，报警水位，停泵水位的设定，排泥时间的设定，SBR的4小时和6小时的工艺的选择。并且达到即使无人值班的情况下，也可正常运行。因为我们采用Profibus国际标准的总线形式，只要支持Profibus协议的设备都可以连到我们的现场总线网上，极大地方便以后的系统扩展和保护现有投资。