論自控、儀表、監控系統在污水處理廠的應用

劉紹端

武漢康盛自控工程有限公司

論自控、儀表、監控系統在污水處理廠的應用

劉紹端

武漢康盛自控工程有限公司

昆明普照水質凈化廠生產規模為20萬噸／天，是一座現代化的大型污水處理廠，是昆明市第一個采用最新自動控制技術的污水處理項目。該項目也作為昆明市一個樣板工程來實施，因此倍受當地政府關注。該項目所含儀表、自控設備種類多，數量多，涉及多家國內外知名品牌。本文以昆明普照水質凈化廠及場外泵站自控系統工程為例，論述自控、儀表、監控系統在污水處理廠的應用。

PLC冗余；工業以太環網；以太網全局數據交換

一、工藝介紹

昆明普照水質凈化廠日處理水規模為20*104m3/d。污水處理工藝采用AO活性污泥法，污泥處理工藝采用中溫消化法，所產沼氣用于發電及供熱。

污水廠工藝由如下部分組成：

· 粗格柵及進水提升泵房

· 細格柵及沉砂池

· 生物循環曝氣池

· 污水配套設施間(包含鼓風機房、加氯間)

· 終沉池

· 接觸池

· 回用水間

· 回流泵房

· 蛋形消化池

· 污泥處理設施間

· 沼氣儲氣柜

· 沼氣發電機房

1 粗格柵及進水提升泵房。粗格柵對污水中的大塊石雜質進行隔離過濾，再通過提升泵房將污水提升輸送到細格柵。

2 細格柵及沉砂池。細格柵對污水中的小塊雜質進行進一步地隔離過濾，再通過沉砂池對污水中的泥砂進行沉降，為下一步生物曝氣做準備。

3 生物循環曝氣池。污水進入生物循環曝氣池，經過厭氧區、好氧區及缺氧的生化處理，基本實現脫磷除氮的目的。

4 鼓風機房。鼓風機房對流入生物循環曝氣池的污水進行曝氣，對污水中的有機物進行生化反應。

5 終沉池。經過生物循環曝氣池處理過的污水，流入終沉池進行沉淀。終沉池上部的上清液流至出水的接觸池，底部的污泥一部分回流至曝氣池，一部分被輸送至泥區蛋形消化池。

6 加氯間。加氯間對終沉池的出水進行加氯消毒。

7 接觸池。接觸池用于收集污水廠的出水并將出水流至市政管網。

8.回用水間?；赜盟g對接觸池的一部分出水進行回收再利用，經過過濾反沖洗，使水質進一步凈化，以達到回收利用的價值。

9 回流泵房。回流泵房中安裝有回流污泥泵和剩余污泥泵?；亓魑勰啾脤⒔K沉池底部的一部分污泥回流至曝氣池，剩余污泥泵將剩余污泥輸送至泥區蛋形消化池。

10 蛋形消化池。泥區蛋形消化池收集剩余污泥泵輸送來的剩余污泥，對污泥進行消化處理，消化處理所產生的沼氣被送至沼氣儲氣柜，消化處理后的污泥被輸送至污泥處理設施間。

11 污泥處理設施間。污泥處理設施間包含污泥濃縮機和污泥脫水機，將來自蛋形消化池的污泥，進行濃縮和脫水處理，使污泥達到一定的干度，再被專門回收填埋。

12 沼氣儲氣柜。沼氣儲氣柜收集來自蛋形消化池生化處理產生的沼氣為后續沼氣發電做準備。

13 沼氣發電機房。沼氣儲氣柜將沼氣輸送至沼氣發電機房進行沼氣發電。沼氣發電可滿足場內及周邊地區一定負荷的用電量。

二、自控系統架構

全廠共設5個PLC主站：進水泵房、鼓風機房、脫水機房、發電機房和中控室，所有PLC站通過GE公司的GENIUS網絡下連兩個從站：1#回流泵房及2#回流泵房；中控室通過GE公司的GENIUS網絡下連一個從站：回用水車間。

中控室配置兩臺互為熱備的上位機SCADA監控系統、一套工藝流程模擬信號顯示屏、一面視頻監控電視墻。上位機軟件采用美國ROCKWELL公司的RSVIEW32軟件；工藝流程模擬信號顯示屏通過中控室的一套PLC，采集現場各PLC站所有設備和儀表信號，顯示在模擬屏上，可完全反映全廠工藝流程及設備、儀表的運行情況。

主機架采用兩套美國GE公司的PC7i系列模塊，從機架采用美國GE公司的Versamax系列模塊。圖中主機架上RMX模塊為冗余交換模塊，負責主機架兩個CPU間通過光纖同步信息；BEM模塊為GENIUS網絡主站模塊，負責與從機架VERSAIAX GBI交換信息。

三、自控系統控制方式

污水處理廠設備控制操作分為三種方式。

第一種方式是手動控制。手動控制時可分別在有關高、低壓開關柜及就地控制盤、按鈕箱上手動操作控制設備的啟／停。

第二種方式是在操作站通過鍵盤或鼠標設備人工集中控制。

第三種方式是現場PLC控制站根據事先編制的控制程序及工藝參數，實行自動控制，無需人為干預。

三種方式的控制級別由高到低依次為：手動控制、遙控控制、自動控制。

四、攝像監控系統

該項目共安裝有16臺攝像機，分別安裝于現場主要工藝區域，以便于監控工藝運行情況。

該廠廠區面積較大，攝像頭分布位置較廣，如果每個攝像頭都專門用一根視頻電纜傳輸視頻信號，則由于距離較遠一定會有信號衰減，造成圖像不清晰。為了解決這個問題，將視頻信號先用光纖就近送入自控站的光纖交換機，再利用全廠主干網、工業以太環網的光纖，將視頻信號傳遞到中央控制室，然后通過光電轉換機將光信號轉換為視頻電信號，接入視頻分配放大器，則既可以實現視頻信號無衰減傳輸，又可以大大降低視頻電纜的使用量。因此成功解決了視頻信號實際傳輸的問題。

五、上位機SCADA監控系統

上位機SCADA監控系統采用美國ROCKWELL公司的RSVIEW32軟件。通過以太網全局數據交換功能，將現場各PLC站設置為以太網全局數據發送端，中控室的PLC設置為以太網全局數據接收端，則現場所有數據都可通過工業以太環網傳輸到中控室，以便于模擬屏和上位機SCADA使用。

該監控系統包含如下功能：

· 顯示全廠工藝流程總畫面

· 顯示每個工藝區域的分畫面

· 能手動操作現場每個設備，并顯示每個設備的運行狀態

· 顯示全廠所有儀表的讀數

· 通過參數設置畫面，可設置工藝自控運行參數

· 實時報警匯總查詢功能

· 設備及儀表的實時及歷史運行趨勢曲線

· 多權限用戶登錄功能

· 工藝運行報表打印功能

總結：

該項目工藝完整，硬件配置齊全，自動化程度高，可作為污水處理的樣板工程，對其它污水項目的建設具有很高的借鑒參考價值。

[1]朱武，污水處理廠自動控制系統綜述.環境工程，2002, 20(3)：27-31

[2]丁紀凱，許逸舟.基于PLC和現場總線的污水處理系統[J].機電一體，2006，(1)：80～82.

[3]黃順煒.污水處理智能控制系統的制作研究：(碩士論文).華南理工大學，2005.