水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)的自主設(shè)計(jì)

摘? 要：通過(guò)研究河鋼宣鋼污水處理工藝及相關(guān)流程，自主設(shè)計(jì)基于西門(mén)子控制技術(shù)的污水處理控制系統(tǒng)，包括控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)配置、軟件設(shè)計(jì)的原則、步驟以及現(xiàn)場(chǎng)總線通訊等。通過(guò)模擬與數(shù)字兩種無(wú)線傳輸技術(shù)的對(duì)比，選用圖像質(zhì)量和穩(wěn)定性好、無(wú)線數(shù)字通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)深處理系統(tǒng)、中心泵站系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)間的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸及遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控，最終實(shí)現(xiàn)水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)的集中監(jiān)控。

關(guān)鍵詞：控制? 無(wú)線傳輸? 水處理? 通訊

中圖分類(lèi)號(hào)：TP273? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1672-3791（2019）04（b）-0067-02

宣鋼東廠區(qū)污水處理廠建于2008年，座落在宣鋼中心泵站東北側(cè)，主要處理宣鋼廠區(qū)外排工業(yè)廢水和一部分生活污水，處理規(guī)模4.8萬(wàn)m3/d，小時(shí)流量2000m3/h。建成后的污水處理廠功能強(qiáng)大，共有主控室4個(gè)，分別是預(yù)處理主控室、深處理一期主控室、深處理二期主控室、中心泵站主控室，分布在污水處理廠不同區(qū)域，造成人員配置浪費(fèi)，彼此協(xié)調(diào)不方便，因此，需要控制系統(tǒng)的整合與升級(jí)，實(shí)現(xiàn)集中控制，人員優(yōu)化。

1? 現(xiàn)狀分析

1.1 預(yù)處理控制

預(yù)處理單元處理出水，一部分進(jìn)入深度處理站進(jìn)行脫鹽處理，一部分與深度處理站出水五泵站儲(chǔ)水池混合，達(dá)到生產(chǎn)新水水質(zhì)要求，作為宣鋼全廠生產(chǎn)新水水源供生產(chǎn)使用，采用的是施耐德控制系統(tǒng)。

1.2 深處理控制

深度處理單元采用以反滲透為主的脫鹽工藝處理，采用的均是西門(mén)子控制系統(tǒng)，包括以下PLC站。

CP100：廠外格柵間及提升泵站PLC系統(tǒng)。

CP200：調(diào)節(jié)池及提升泵站PLC系統(tǒng)。

CP300：高密度沉淀池和V型濾池PLC系統(tǒng)。

CP400：加氯間及污泥脫水系統(tǒng)。

CP500：加藥間PLC。

CP700：深度處理站PLC系統(tǒng)。

CP100、CP200、CP300、CP400、CP500、CP700和2臺(tái)計(jì)算機(jī)之間采用工業(yè)以太網(wǎng)相連接。整個(gè)以太網(wǎng)絡(luò)將組成冗余的光纖環(huán)網(wǎng)。

該系統(tǒng)的總體框架是將整個(gè)控制系統(tǒng)分為2個(gè)層次，即監(jiān)控管理層和現(xiàn)場(chǎng)控制層。其中監(jiān)控管理層由2臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)組成，將安裝中文Windows 2000專(zhuān)業(yè)版、wincc工控軟件、MS Office及相應(yīng)的應(yīng)用程序，可對(duì)全廠的工藝、設(shè)備進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，同時(shí)對(duì)整個(gè)水廠的工藝數(shù)據(jù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。2臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)互為備用?，F(xiàn)場(chǎng)控制層由CP100、CP200、CP300、CP400、CP500、CP700站組成，其主要功能是完成對(duì)與PLC相關(guān)聯(lián)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制和所有工藝參數(shù)的采集。

1.3 中心泵站控制

中心泵站采用的是西門(mén)子控制系統(tǒng)，由于建造多年，控制系統(tǒng)癱瘓，許多控制功能缺失，在水系統(tǒng)整合之際，需重新設(shè)計(jì)一套西門(mén)子控制系統(tǒng)。

2? 實(shí)施目的

將4個(gè)控制室整合為一個(gè)控制室，同時(shí)能夠監(jiān)控預(yù)處理單元、深處理單元、中心泵站控制單元、變電系統(tǒng)單元等的一個(gè)大規(guī)模、多功能的中心控制室。這樣，達(dá)到了分散控制、集中管理的目的，同時(shí)人員得到了優(yōu)化。

3? 實(shí)現(xiàn)過(guò)程

3.1 中心泵站控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)控制點(diǎn)數(shù)，采用西門(mén)子300控制系統(tǒng)。

3.1.1 硬件配置

控制器 ：CPU315

通信模塊：CP343-1

數(shù)字量信號(hào)模塊：DI32*DC24V? ?DO32*DC24V/0.5A

模擬量信號(hào)模塊：AI8*12Bit

硬件配置圖如圖1。

3.1.2 軟件編程

應(yīng)用Step7編程軟件編制8個(gè)水泵的遠(yuǎn)程啟動(dòng)、停止控制，以及對(duì)應(yīng)出口閥門(mén)的遠(yuǎn)程開(kāi)閥、關(guān)閥和停閥控制，并且在wincc畫(huà)面中顯示水泵和閥門(mén)的運(yùn)行狀態(tài)以及水池水位的，具有水位報(bào)警和模擬量趨勢(shì)歸檔功能。

采用現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制器之間的通訊，該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了設(shè)備遠(yuǎn)程控制，提高了勞動(dòng)效率。

3.2 預(yù)處理單元、深處理單元、中心泵站控制單元、變電系統(tǒng)單元的監(jiān)控集中整合到中心控制室，實(shí)現(xiàn)集中管理

采用多模、單模光纜數(shù)字通訊技術(shù)，將各個(gè)控制單元的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行目刂剖?，通過(guò)交換機(jī)將數(shù)據(jù)傳輸至上位機(jī)。光纖傳輸損耗較低，有利于長(zhǎng)距離的傳輸，并且抗干擾能力強(qiáng)大，保密性能與安全性能優(yōu)良。

3.3 通過(guò)工業(yè)電視監(jiān)控預(yù)處理、深處理、中心泵站的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備

采用計(jì)算機(jī)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控，為達(dá)到預(yù)定要求的無(wú)線帶寬，無(wú)線通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是在每個(gè)無(wú)線層施工的視頻轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)口和中心控制室在現(xiàn)場(chǎng)的建立區(qū)議會(huì)，提高視頻解碼器和電視墻等其他設(shè)施。超寬帶無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在廣域網(wǎng)絡(luò)視頻中應(yīng)用廣泛，因此這里也采用超寬帶無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)監(jiān)測(cè)工作站、圖像分割和上傳到視頻管理服務(wù)端口，采用系統(tǒng)加密、防火墻、授權(quán)制約等對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行安全防范。圖2為整改后的中心控制室。

4? 結(jié)語(yǔ)

該控制系統(tǒng)運(yùn)行以來(lái)，實(shí)現(xiàn)了分散控制、集中管理的功能，人員得到優(yōu)化，更加有利于協(xié)調(diào)管理，在中心控制功能大廳能夠?qū)ξ鬯畯S區(qū)所有設(shè)備實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)污水收集，不但提高污水處理廠的效益，亦可提高宣鋼的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)改善當(dāng)?shù)厮h(huán)境、保護(hù)地下水資源、增強(qiáng)可利用水總量、緩解宣化缺水城市的現(xiàn)狀、保護(hù)我國(guó)歷史名城及地表徑流的綜合治理具有重要意義。由此可見(jiàn)，其社會(huì)效益、環(huán)境效益是十分顯著的，其經(jīng)濟(jì)效益也同樣顯著。

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①作者簡(jiǎn)介：王媛媛（1983—），女，河北張家口人，本科，工程師，主要從事控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及維護(hù)。