一种污水处理厂自动化控制系统的实现
发布时间:2012/12/19 发布人:四方格林 阅读次数:2727次 内容来源:
一种污水处理厂自动化控制系统的实现
 
污水处理工艺过程中要用到大量的阀门、泵、风机及吸、刮泥机等机械设备,他们常常要根据一定的程序、时间和逻辑关系定时开、停。主要控制对象为:栅格、泵房、沉砂池、生物反应池、沉淀池、加氯间、鼓风机房等。另外,污水处理的工艺过程同其它工艺过程类似,也需要在一定的温度、压力、流量、液位、浓度等工艺条件下进行。但是,由于种种原因,这些数值总会发生一些变化,与工艺设定发生偏差。为了保持参数设定值,就必须对工艺过程施加一个作用以消除这种偏差而使参数回到设定值上来。此类工作依靠人力来完成,显然近乎不可能,人总有疲倦的时候,不可能24 小时盯住各类参数并进行调节控制。因此,基于现场设备自动化功能的全厂综合自动化的主要目标重点不仅仅是保证生产处理质量,而更现实的是减轻劳动强度、方便生产治理、进步设施设备的利用率、节能降耗、减员增效。一些发达国家的城市污水处理厂无不例外均配置了自动化技术水平愈来愈高的全厂综合自动化控制系统, 其明显效果就是实现精细化处理及大幅降低运营成本。本文主要以上海松江西部水环境净化有限公司的自控系统为背景,简单论述下自动化控制系统在污水处理中的应用。
1 系统介绍本系统采用了悉雅特公司提供的MOXoc 系列PLC 系统及Citect 组态软件。
(1)控制网络厂区内部的主网为工业光纤以太网,负责主PLC 站、中控室计算机及现场计算机的数据交换。每个主PLC 以ProfibusDP 现场总线方式和若干个设备子系统自带的内部PLC 相连,以通信方式获取各设备的状态和相关数据, 向有关设备发出控制命令或设置参数。厂区内部的中控系统与外围泵站的通讯方式,以无限GPRS 为主,公众电话网为辅。
(2)中控室计算机根据自控需要, 中控室设4 台工业计算机,2 台为I /OServer,一台作为主机,与PLC 交换数据,另1 台作为备用机,获取主机的数据;当主机出现故障时,系统自动切换,由原备用机进行与PLC 的数据交换; 主机恢复正常, 则主机重新开始与PLC 的数据交换,备用机恢复从主机获取数据。I /O Server 主要实现与厂区主PLC 通讯、数据显示及设备控制、历史数据存储及曲线图、自动生成报表系统、报警提示等功能。另一台主要负责接收外围泵站数据, 剩余的一台主要负责厂区及泵站摄像头的监控。
(3)现场PLC 站点厂区设3 个主PLC 站及各子系统PLC, 主PLC 除处理自身的自控任务外, 同时与子系统PLC 及中控室工控机交换数据。各主PLC 站配有一台工控机,负责监控现场相关数据。子系统包括:粗格栅系统、细格栅系统、旋流沉砂系统、加氯系统、活性气体控制系统、鼓风机系统、脱水体统、除臭系统等。
(4)分级控制自控控制分3 个等级,联动控制(PLC 自动控制),集中控制(计算机电动控制),现场手动控制。联动控制:现场设备选择开关切换到自动挡,计算机界面上设置自控系统为自动控制,PLC 根据设置值、现场工艺参数,按照预先设定的工艺过程对设备进行控制。集中控制:现场设备选择开关切换到自动挡,计算机界面上设置自动系统为集中控制,操作人员根据实际需要,在计算机上点动操作设备。现场手动控制:现场设备选择开关切换到手动挡,计算机界面上设置自控系统为手动控制,操作人员在现场手动操作设备。
2 工艺控制下面就简单介绍污水泵的开关工艺及鼓风机联动控制的工艺。
2.1 污水泵控制(1)开泵和停泵开泵时,遵循先开泵后开阀的工艺要求。若5s 内系统没有接收到相应泵的运行信号则报警,并且停止启动泵。当泵正常启动5s 后,系统发出开阀命令,并且有10s 延迟判断是否阀门已脱离全关状态,在这个过程中若阀门已脱离全关状态,则继续等待3min,若阀门在这3min 内没有全开,则报警。在报警时,若是阀门还没有脱离全关则停泵,若阀门已脱离全关状态,报警时不停泵。否则阀门开到位,开泵完成。停泵时,遵循先关阀门后停泵的原则。若要停泵时先发出要停的泵的相应的阀门关命令,若命令发出后5s 内阀门没有脱离全开状态,则报警不停泵。若3min 内阀门没有关到位,则报警不停泵。否则阀门关到位,同时停止相应的泵。
(2)水位控制水位控制对于外围管网来说相当重要,因此,依靠自控系统来实现水位的精准控制显得非常必要。PLC 自控时,根据当前超声波液位计的水位测量值来启动或停止污水泵开泵或停泵。对于每台泵来说,启泵必须要满足相关的信号条件;水位设定值可根据实际的运行情况在中控室计算机上设定启动水位及停止水位。2.2 鼓风机控制A-A-O 工艺中,大都把溶解氧DO 的数值控制在2~3mg/L,鼓风曝气决定DO 数值的高低, 而DO 对于污水处理中的脱磷除氮起着极为关键的作用。
下面是鼓风机联动控制的设计思路
:①在曝气充氧过程中,鼓风机需向曝气池内不间断供气,以保证曝气池中的需氧量,使池内微生物充分发生生化反应。
②为减少不必要的电能损耗,在曝气池内安装了溶解氧测定仪,根据曝气池的需氧量, 溶解氧测定仪将信号送入PLC、PLC 根据池中溶解氧值的变化调节进风导叶片的角度或调整鼓风机开机的台数。
③为避免1 台鼓风机重复启动,几台鼓风机将依次循环投入工作,其启动顺序通过主控制盘来设定,并应定期调整,当系统中1 台鼓风机发生故障时, 系统可自动跳过该机启动下1 台鼓风机。3 结束语自动化控制系统在上海松江西部水环境净化有限公司的成功实现,既解决了污水处理中的精细化处理工艺的要求,又大幅降低了公司的运营成本。为保证污水厂高效稳定运行,污水处理对控制系统的高可靠性要求, 要求PLC 支持多种冗余方式,能够更好的进步系统的可靠性,进步污水厂的运行效率,为更严格的水质达标排放提供保证。