北京小紅門污水處理工程水區(qū)自控系統(tǒng)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(yè)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(tǒng)包括3個區(qū)域：水區(qū)、預處理區(qū)、泥區(qū)。作為水區(qū)自控系統(tǒng)分承包方，不僅承擔整個污水廠水區(qū)控制采集任務,而且負責與管理層數(shù)據(jù)通訊，更重要的是要與有關(guān)單位共同合作完成預處理區(qū)接口和泥區(qū)接口通訊任務，使三區(qū)的自控任務能夠步調(diào)統(tǒng)一協(xié)調(diào)一致的完成自己的控制任務，實現(xiàn)整個污水廠的經(jīng)濟安全運行、達到高品質(zhì)的排放水質(zhì)。

1 水區(qū)系統(tǒng)配置

系統(tǒng)中的PLC0、PLC2分站和監(jiān)控工作站接入工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)；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(lián)成工業(yè)控制網(wǎng)CONTROLNET，通訊速度為5MBPS，通訊線路中間配3個網(wǎng)絡(luò)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(xiàn)場操作人員便于操作監(jiān)控。各 PLC分站和遠程站控制柜選用德國威圖產(chǎn)品，接入室內(nèi)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(nèi)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(jiān)控工作站不僅對整個水區(qū)控制設(shè)備進行監(jiān)控，而且監(jiān)視預處理區(qū)和泥區(qū)的數(shù)據(jù)和設(shè)備的運行狀況，服務器采集的信息通過瀏覽器通過以太網(wǎng)與廠區(qū)管理層計算機進行交互。中控室設(shè)置一模擬屏，顯示全廠的重要設(shè)備的運行狀態(tài)和重要數(shù)據(jù)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(tài)軟件完成現(xiàn)場各工藝區(qū)的畫面制作，運行人員通過這些畫面非常方便地監(jiān)控水區(qū)的儀表數(shù)據(jù)和設(shè)備的運行的狀態(tài)，監(jiān)視預處理區(qū)和泥區(qū)的運行狀態(tài)和儀表數(shù)據(jù)。

1）具有自動生成生產(chǎn)報表的功能。

2）具有實時打印報警的功能。

3）具有與廠區(qū)管理交互信息的功能。

4）具有檢測各區(qū)PLC站點通訊是否正常的功能。

5）具有在線設(shè)定整定值的功能.(如PID參數(shù)`時間參數(shù)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(xiàn)場各工藝區(qū)的PLC站的PLC系統(tǒng)軟件編程，主要任務是采集各現(xiàn)場儀表，各設(shè)備的運行狀態(tài)，對要求有自動控制要求的工藝段實施自動控制解決方案?，F(xiàn)場調(diào)試人員可通過便攜筆記本進行現(xiàn)場調(diào)試編程，可進行點對點調(diào)試，也可進行自動調(diào)試。在中控室可通過AB RSNETWORX 軟件進行全廠的水區(qū)CONTROLNET的通訊調(diào)試。

4 PLC文件的構(gòu)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(tǒng)搭建各PLC分站、遠程I/O、預處理區(qū)通訊接口、泥區(qū)通訊接口接口的標簽文件，一是調(diào)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(tǒng)構(gòu)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(tài)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(tǒng)的基質(zhì)競爭中取得優(yōu)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(jù)池中溶解氧濃度自動調(diào)節(jié)。若曝氣池溶解氧有的高于設(shè)定值（2mg/L)，有的又低于設(shè)定值，則PLC調(diào)節(jié)各個進風口總管上的調(diào)節(jié)氣動閥開度，采用PID方法。如果氣量的變化使管網(wǎng)的壓力變動，然后由壓力傳感器將信號送到鼓風機調(diào)度PLC，與預先設(shè)定的壓力比較，從而決定調(diào)節(jié)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(shù)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(xù)回流曝氣池?；亓鞅玫拈_停由PLC根據(jù)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(fā)出報警?；亓魑勰嗔啃盘査腿隤LC，當流量低于設(shè)定值時發(fā)出報警?；亓魑勰嗔髁考捌貧獬匚勰酀舛仍O(shè)定值根據(jù)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(jù)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(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)

作為污水廠通訊的核心，合理的串聯(lián)連接成功Controlnet網(wǎng)線是非常關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)。根據(jù)AB公司 關(guān)于Controlnet 電纜長度與站點的關(guān)系公式L=1000-1.63(站點-2)結(jié)合招標圖紙全廠自控配置圖及全廠電纜平面圖，我們經(jīng)過詳細計算得出電纜長度及站點組（段）構(gòu)成和放大器的合理定位，并出電纜走向圖，便于現(xiàn)場施工。

7 結(jié)束語

通過對污水廠系統(tǒng)的實際運行驗證，水區(qū)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計是非?？煽?、先進的。

[1]張統(tǒng).污水處理工藝及工程方案設(shè)計[M].中國建筑工業(yè)出版社,2000.

[2]衛(wèi)國,何波.現(xiàn)代可編程控制器及其通信網(wǎng)絡(luò).陜西科學技術(shù)出版社,2004.