北京小紅門污水處理工程水區自控系統總體介紹

王 晨，陶賀忠，徐和利，鐘 偉，張慶慶，陳金源

WANG Chen, TAO He-zhong, XU He-li, ZHONG Wei, ZHANG Qing-qing, CHEN Jin-yuan

（北京機械工業自動化研究所 自控中心，北京 100120）

0 引言

北京小紅門污水廠自控系統包括3個區域：水區、預處理區、泥區。作為水區自控系統分承包方，不僅承擔整個污水廠水區控制采集任務,而且負責與管理層數據通訊，更重要的是要與有關單位共同合作完成預處理區接口和泥區接口通訊任務，使三區的自控任務能夠步調統一協調一致的完成自己的控制任務，實現整個污水廠的經濟安全運行、達到高品質的排放水質。

1 水區系統配置

系統中的PLC0、PLC2分站和監控工作站接入工業以太環網；PLC2.7、PLC2.5 、PLC2.6和PLC2.1~PLC2.4的RI/O2.11~RI/O2.44.RI/O2.1~RI/O2.4串聯成工業控制網CONTROLNET，通訊速度為5MBPS，通訊線路中間配3個網絡放大器以加長通訊距離。各PLC分站選用世界知名品牌AB公司的CONTROLOGIX模塊，遠程站選用1794FLEX I/O模塊，此兩種類型I/O模塊都可帶電熱插拔，便于用戶方便維護。PLC2.6 PLC2.5 選用AB公司2711-T10G15觸摸屏，使現場操作人員便于操作監控。各 PLC分站和遠程站控制柜選用德國威圖產品，接入室內的電源.儀表和通訊線選用中國深恩和德國盾牌避雷器以防雷擊。遠程站控制柜的防護等級可達IP54，PLC柜內有UPS以防市電消失電時，PLC仍可可靠工作。(遠程I/O由同組PLC分站管理)。

LCS2中央監控工作站不僅對整個水區控制設備進行監控，而且監視預處理區和泥區的數據和設備的運行狀況，服務器采集的信息通過瀏覽器通過以太網與廠區管理層計算機進行交互。中控室設置一模擬屏，顯示全廠的重要設備的運行狀態和重要數據的顯示，使運行人員對整個污水廠工作情況一目了然。

2 上位軟件功能簡介

通過AB RSVIEW32組態軟件完成現場各工藝區的畫面制作，運行人員通過這些畫面非常方便地監控水區的儀表數據和設備的運行的狀態，監視預處理區和泥區的運行狀態和儀表數據。

1）具有自動生成生產報表的功能。

2）具有實時打印報警的功能。

3）具有與廠區管理交互信息的功能。

4）具有檢測各區PLC站點通訊是否正常的功能。

5）具有在線設定整定值的功能.(如PID參數`時間參數等)。

6）歷史趨勢圖。

3 下位PLC軟件功能簡介

通過AB RSLOGIX5000 PLC編程軟件完成現場各工藝區的PLC站的PLC系統軟件編程，主要任務是采集各現場儀表，各設備的運行狀態，對要求有自動控制要求的工藝段實施自動控制解決方案。現場調試人員可通過便攜筆記本進行現場調試編程，可進行點對點調試，也可進行自動調試。在中控室可通過AB RSNETWORX 軟件進行全廠的水區CONTROLNET的通訊調試。

4 PLC文件的構成簡介

PLC軟件的核心組成部件是標簽，無論下位機還是上位機都需要它，所以在編制PLC軟件前就應系統搭建各PLC分站、遠程I/O、預處理區通訊接口、泥區通訊接口接口的標簽文件，一是調試非常方便，二是為最終用戶維護提供開放的條件。我們在工程實施初始階段就可以作出這一標簽系統構架。

5 A2/O核心工藝的理解

污水生物脫氮的基本原理是在好氧條件下通過硝化反應先將氨氮氧化為硝酸鹽，再通過缺氧條件下（溶解氧濃度很低）的反硝化反應將硝酸鹽氧化還原成氣態氮從水中去除。在污水生物除磷工藝中，通過厭氧段（無氧）和好氧段的反復運行，利用活性污泥的超量磷吸收作用，使細胞含磷量相當高的細菌群體能在處理系統的基質競爭中取得優勢，剩余污泥的含磷量可達到8%以上，使得進入剩余污泥的總磷量增大，處理出水磷的濃度明顯降低。生物除磷脫氮工藝含著厭氧、缺氧和好氧三個工況，如圖1所示。

曝氣池供氣量由PLC根據池中溶解氧濃度自動調節。若曝氣池溶解氧有的高于設定值（2mg/L)，有的又低于設定值，則PLC調節各個進風口總管上的調節氣動閥開度，采用PID方法。如果氣量的變化使管網的壓力變動，然后由壓力傳感器將信號送到鼓風機調度PLC，與預先設定的壓力比較，從而決定調節鼓風機的進風葉片或啟停另一臺鼓風機以加大或減小風機的排出量。即采用分級、雙參數控制方式。進氣總管上的流量信號輸入計算機，鼓風機的溫度故障、喘振故障和由偏差引起的障礙信號也進入計算機，便于運行人員維護。二沉泥通過回流污泥泵房連續回流曝氣池。回流泵的開停由PLC根據曝氣池中污泥濃度自動控制，泵池液位最低時將自動停泵并發出報警。回流污泥量信號送入PLC，當流量低于設定值時發出報警。回流污泥流量及曝氣池污泥濃度設定值根據運行情況決定。

圖1 硝化反硝化過程A2/O如圖(Anaerobic/Anoxic/Oxic)

圖2 工況示意圖

剩余活性污泥從回流污泥泵房前池用潛水泵抽出，PLC根據二沉池泥位高低控制潛水泵定時開停，流量信號進入PLC。

6 CONTROLNET 網絡鋪設

作為污水廠通訊的核心，合理的串聯連接成功Controlnet網線是非常關鍵的一個環節。根據AB公司 關于Controlnet 電纜長度與站點的關系公式L=1000-1.63(站點-2)結合招標圖紙全廠自控配置圖及全廠電纜平面圖，我們經過詳細計算得出電纜長度及站點組（段）構成和放大器的合理定位，并出電纜走向圖，便于現場施工。

7 結束語

通過對污水廠系統的實際運行驗證，水區的網絡設計是非常可靠、先進的。

[1]張統.污水處理工藝及工程方案設計[M].中國建筑工業出版社,2000.

[2]衛國,何波.現代可編程控制器及其通信網絡.陜西科學技術出版社,2004.