2022年污水处理厂PLC控制系统方案副本.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用污水处理厂的 PLC 掌握系统设计文摘 本文主要介绍了污泥运输机的PLC 程序设计SIEMENS 的PLC 在城市污水处理中的详细应用,系统介绍了城市污水处理工艺流程以及基于S7400 系列 PLC 的污水处理实施方案,介绍了城市污水处理厂监空系统数据采集的方法;为了提高污水处理厂的运行治理水平, PLC 是该系统的重要组成单元,各单元按肯定拓扑结构互连构成污水处理厂的掌握系统;讨论结果说明,该系统不仅具有较强的并行和谐处理才能,而且具有高牢靠性、敏捷性和可扩展性,以及高速处理才能等优点;结合某污水处理厂自动化掌握系统
2、的运行情形,介绍污水处理厂的设备组成、自动化掌握方式和 PLC 各工作站的功能、网络构成在污水处理中的应用,总结自动化掌握系统对提高生产效率、削减现场操作人员、提高安全性发挥的良好成效;关键词 污水处理;自动化掌握系统;PLC;硬件配置;软件设计;在我国,随着经济飞速进展,人民生活水平的提高,对生态环境的要求日益提高,要求越来越多的污水处理后达标排放;在全国乃至世界范畴内,正在兴建及待建的污水厂也日益增多;有学者曾依据日处理污水量将污水处理厂分为大、中、小三种规模:日处理量大于 10 万 m 3 为大型处理厂, 1-10m 3 万为中型污水处理厂,小于 1 万 m 3 的为小型污水处理厂;近年
3、来,大型污水处理厂建设数量相对削减,而中小型污水厂就越来越多;如何搞好中、小型污水处理厂,特殊是小型污水厂,是近几年很多专家和工程技术人员比较关注的问题;我国是个缺水的国家,人均水资源占有量只为世界人均水资源占有量的 1/4 ;而且我国的水资源在时空和地域上分布不匀称,更加重了缺水的实际情形;因此近些来,我国的城市水资源进一步紧急,很多城市严峻缺水;与此同时,水资源的污染却日益严峻,也因此很多城市都规划和建设了水污水处理厂,来转变目前水资源紧缺且污染的现状;随着全球水资源供应的紧急和对自动化要求的增加,我国的污水处理厂必定是向着高度自动化和无人职守的方向进展;目前,PLC 在其稳固性和高度自动
4、化程度的不断加强,使PLC成为在城市污水处理自动化方面的首选;1 污水处理工艺流程1.1 工艺流程图第一从厂外污水泵站提升到污水处理厂的污水,经过粗格栅,去除污水中较大的垃圾、漂浮名师归纳总结 物;通过5 台 100KW和 3 台 54KW的污水泵将污水提升到细格栅,将较小的漂浮物去除;在沉砂池第 1 页,共 36 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用搅拌、除砂;然后进入生化池进行厌氧、耗氧处理,经沉淀池泥水分别,上层澄清液作为净化后的 清洁排放水;沉淀下来的污泥一部分回流到生化池再生利用,一部分作为剩余污泥回流到污泥浓缩 池
5、,进一步浓缩,通过污泥处理系统,把泥浆态的污泥脱水、压滤,形成干污泥饼 如图 1 所示);1.2 对工艺流程的阐述第一从厂外污水泵站提升到污水处理厂的污水,经过粗格栅,去除污水中较大的垃圾、漂浮 物;通过 5 台 100KW和 3 台 54KW的污水泵将污水提升到细格栅,将较小的漂浮物去除;在沉砂池 搅拌、除砂;然后进入生化池进行厌氧、耗氧处理,经沉淀池泥水分别,上层澄清液作为净化后的 清洁排放水;沉淀下来的污泥一部分回流到生化池再生利用,一部分作为剩余污泥回流到污泥浓缩 池,进一步浓缩,通过污泥处理系统,把泥浆态的污泥脱水、压滤,形成干污泥饼 如图 2 所 示);名师归纳总结 - - - -
6、 - - -第 2 页,共 36 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用1.3 主要设备的组成及掌握方式1.3.1 主要设备活性污泥法的曝气方式可分为两大类:鼓风曝气及机械曝气两大类;鼓风曝气系统的主要设 备是鼓风机及扩散系统;小污水厂的鼓风机一般采纳罗茨风机及小型离心 风机;分散系统一般采 用微孔曝气器;但必需是适应于间歇曝气的运行方式;鼓风机往往安装在 SBR 池旁边,以削减管路系统的造价;由于污水厂较小,一般不设 鼓风机房,仅在鼓风机上设罩棚;这主要适用于厂矿 企业内的污水处理厂,不严格掌握噪音的情形;假如污水厂毗临生活小区,如采纳鼓风曝气就必需名
7、师归纳总结 建鼓风机房,同时仍要有相应的降噪措施,这样情形下宜采纳机械曝气方式;如表 1)第 3 页,共 36 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 1.3.2设备掌握方式个人资料整理仅限学习使用污水处理厂的设备均采纳三级掌握方式,即现场掌握方式、MCC掌握方式和微机掌握方式;目前,以 MCC掌握为基础, PLC 掌握为主导的掌握方式始终处于工业自动化掌握领域的主战场,为各种各样的自动化掌握设备供应了特别牢靠的掌握应用;其主要缘由,在于它能够为自动化掌握应用供应安全牢靠和比较完善的解决方案,适合于当前污水处理厂对自动化的需要;掌握系统采纳 “双入单出 ”
8、的模糊掌握器;输入量为 pH 值给定值与测量值的偏差 e 以及偏差变化率 ec,输出量为向加药泵供电的变频器的输入掌握电压 u;掌握过程为掌握器定时采样 pH 值和 pH 值变化率与给定值比较,得 pH 值偏差 e 以及偏差变化率 ec,并以此作为 PLC 掌握器的输入变量,经模糊掌握器输出掌握变频器输出频率 n,从而转变加药量使 pH 值保持稳固;1.4 粗格栅、细格栅、提升泵房的设备掌握粗格栅、细格栅的掌握分为现场掌握和远程掌握两种模式;远程掌握模式由 PLC和上位机实现,它包括微机手动和微机自动,而微机自动掌握方式为:液位差计的测量值用来反映格栅堵塞程度,并传输到1)水位差掌握方式,通过
9、格栅机运行 PLC 掌握器,进行分析运算;当液位差超过预设的数值,掌握格栅运行;2)时间设置掌握方式,在上位机的 INTERACT组态软件中设置格栅机运行时间和停机时间,经 PLC掌握器的程序运算指挥 MCC对格栅机进行掌握;提升泵运行掌握以远程掌握为主;某污水处理厂有两个提升泵站,每个泵站设有一个 PLC 工作站 与 厂 内 主 站 联 络 如 图 3 所 示);它们距污水处理厂约45 公里;为实现进水提升泵的远程自动掌握的安全、牢靠,水位测量和提升泵的流量测量和数据分析、传输、掌握等设备是不行缺少的,所以在进水泵房处安装了液位 计,测量泵井的水位;每台提升泵的提升管安装电磁流量计,测量每台
10、提升泵工作的瞬时流量;两 个 PLC工作站分别担负各泵站的设备掌握、设备爱护、数据采样、远程数据传输等作用;依据测量 值对应掌握程序,自动掌握提升泵的运行组合;这样可以依据厂外来水量精确准时地调整泵运行数 量,削减设备疲惫;同时可以取消传统泵站三班倒的人力资源耗费;名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 36 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用1.5 沉砂池、生化池、沉淀池、污泥回流泵房和鼓风机房的设备掌握砂搅拌器的自动运行通过进水电磁流量计掌握,而抽砂泵的运行状态是由微机对其开、停时间 的设置掌握的;生化池厌氧区的搅拌器、沉淀池的吸
11、刮泥机、污泥回流泵房的阀门和回流泵都是由微机触发指令通过PLC控制;生化池好氧区的DO 计、 MLSS 计、 ORP 计、空气调剂阀和HV-TURBO鼓风机是污水处理的重要设备;曝气池溶解氧的掌握、厌氧段与好氧段的掌握、污泥浓度的掌握是污水处理厂工艺的核心;该系统掌握思路:PLC 通过对 DO 的检测,自动调剂空气阀的开度;当检测到空气阀的调剂不能满足 DO 的需要时,再着行调整鼓风机的出风导叶片的开度目前各污水厂在该系统的应用都不理想,主要问题是溶解氧的测量值滞后、不稳固及空气阀门的选型);PLC 检测 DO 计、 MLSS 计、ORP 计的值传送上位机进行数据分析,实时把握厌氧段与好氧段、
12、污泥浓度等状况,准时调整工艺 掌握;1.6 脱水机房脱水机房的设备主要担负由污泥提升泵将回流泵井的剩余污泥与污泥絮凝剂按比例混合进行脱 水处理的任务;污泥与溶解成肯定浓度的絮凝剂混合后,污泥中的固体颗粒被凝结成絮团,并分别 出自由水,然后被输送到带式污泥脱水机上,经顶脱水区、重力脱水区、楔形脱水区、压滤脱水区 后形成滤饼排出;设备的掌握思路是以时序的规律掌握为主导,污泥和絮凝剂混合的比例通过污泥 电磁流量计、清水流量计和投药泵投药量实现;该系统流程掌握原理图 如图 4 所示);脱水机系统的联动掌握时序:条件:各设备预备就绪,无故障;空压机、自动配药池工作正常;启动:皮带输送机运转带式脱水机运转
13、投药泵运转污泥泵运转;停机:掌握次序与启动次序相反;时间:依据实际的运行状况,可在PLC中设置各设备联动间隔时间;名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 36 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用1.7 PLC 掌握系统污水处理厂自控系统遵循“ 集中治理,分散掌握,数据共享” 的原就,设计选型先进,安全可靠,经济合理,并能保证系统长期稳固高效地运行;PLC掌握系统满意污水处理厂运行治理和安全处理的要求,即生产过程自动掌握和报警、自动爱护、自动操作、自动调剂、提高运行效率,降低 运行成本,减轻劳动强度,对污水处理厂内各系统工艺流程中的重要
14、参数、设备工作情形等进行计 算机在线集中实时监测,重要设备进行运算机在线集散掌握,确保污水处理厂的出水水质达到设计 排放标准;1.7.1 PLC掌握系统的基本构成及功能8 个现场掌握站、工艺外表、电量变送器构成;8 个污水处理厂PLC掌握系统由两台运算机、现场掌握站用于掌握现场设备、采集动态工艺参数和设备工作情形;现场掌握站依据污水处理厂的 实际工艺和构筑物的几何分布,设置在掌握对象和信号源相对集中的几个单体中,并考虑在不影响掌握功能和设备安全的前提下,尽量节约投资;本掌握系统由8 个现场掌握站组成;它们分别位于:厂外 1#泵站;厂外 2#泵站;厂内中心掌握室;厂内低压电房;鼓风机房 3 个站
15、);脱水机房; 0工作站 5工作站之间采纳 A1SJ71AR21模块通过同轴电缆通讯;1#工作站和 2#工作站与厂内主工作站的距离 4 5 公里,且无人值班,故租用电信公司无源电话专线通过调制解调器和A1SJ71UC24通信模块进行泵房设备掌握和数据传输;网络掌握分布图 如图 5 所示);1.7.2 网络结构污水处理厂的自控系统由环形拓扑形式 两种总线网络形式构成;1.7.3 上位机组态功能1)掌握操作:在中控室里采纳2 台 IBM90 和 INTERACT组态软件开发的工控程序能对全厂和2 个污水提升泵站的被控设备进行掌握、对各现场掌握站 PLC的参数进行设定和修改,具有良好的 人机交互界面
16、,可便利地进行图形间的切换和各种功能的调用;设立不同的安全操作等级,针对不 同的操作者,设置相应的加密等级,记录操作员及其操作信息; 2 )显示功能:用设计方法生成图形,实时地、集中地显示被测参数所处的变化过程;对全厂工 艺过程、工艺参数、设备状态等通过颜色的变化直观地、动态地显示;数据处理及治理:操作记录并显示工艺参数、电量参数的变化曲线或趋势图,利用在线数据和数据 库的数据进行分析、统计、运算、显示;名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 36 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用报警功能:当某一参数反常或设备故障时,可依据不同的报
17、警类别,发出声光报警、屏幕报警; 3 )报表功能:分成年度、月度、日班报表及运行参数报表;如:污水处理量、加药量、耗电量 等;4)打印功能:各种报表的打印,各种大事及报警实时打印;由于污水厂较小,各构筑物之间一般用渠道相连,既节约了占地,又削减了水头缺失;有专家统计,采纳渠道输配水的污水处理厂的水头缺失要比管道输配水的小2 -3m;对于采纳SBR 法的小型污水处理厂,一般将沉砂池与SBR 池通过渠道相连、污泥浓缩池与脱水机房和泥饼堆放场合建;这样,在常规的设计中,小型污水厂内至多有三个主要的处理单元:帮助生产区 现地掌握,设现场箱或按钮站,由“ 现场/遥控” 转换掌握状态,“ 现场” 设点动按
18、钮,用于调整和检修;2 各开关柜 包括 :10kV 进线柜、 0.4kV 进线柜等 ,由“ 自动/停止 /手动” 转换掌握状态,“ 手;动”设启/停按钮,用于手动操作3 分站掌握,用可编程掌握器和工业掌握运算机系统等自控设备,自动监控所属范畴运行;4 总站主机掌握,多为运算机监控治理系统,集中分站信息,进行各种处理,并通过分站统一控 制 全 厂 运 行 , 满 足 工 艺 测 控 要 求 , 使 全 厂 运 行 处 于 最 佳 状 态 , 是 监 控 管 理 的 中 心 ;监控系统由操作员工作站、服务器工作站、投影仪、打印机、2 个 PLC 工作站和现场一次设备;通信网络采纳西门子的过程现场总
19、线标准 Profibus ,它为分布式 I/O 站或驱动器等现场器件供应了高速通信所需的用户接口,以及供应了在主站间大量数据内部交换的接口通信协议采纳 SINEC L2 ,该协议遵从 DIN19245 标准; SINEC L2 又分为如下子协议 :L2-TF 、L2-FMS 、L2-DP 及 L2-AP ;其中 L2-DP 遵从 Profibus 标准开放式结构,适用于对时间要求严格的现场,能够以最快的速度快速处理和传送网络数据;所以本系统可以快速的采集和处理由 的快速性;2 污水处理中的 PLC 2.1 概述2.1.1 设计范畴PLC 所采集的数据,符合掌握系统要求设计包括厂界内预处理处理、
20、生物滤池、污泥处理及附属设施需要检测和掌握应供应的外表和 有关的帮助装置等;2.1.2 PLC 设计综述有用性: PLC系统其目的在于满意污水厂生产掌握和治理要求,在保证先进的条件下,设备和 系统应符合实际要求;牢靠性:污水处理厂的生产过程要求PLC掌握系统具有连续牢靠性;经济性: PLC系统的技术含量高,设备复杂,因此,在设计时应进行技术经济比较;名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 36 页精选学习资料 - - - - - - - - - 先进性:网络技术、信息技术、个人资料整理仅限学习使用PLC掌握技术进展快速;依据某污水处理厂的设计规模和BAF生物滤池工艺的特点,本着
21、技术先进,性价比高,适用可靠的原就进行设计;依据集中监测为主,分散掌握为辅的基本原就,设计采纳以 PLC可编程掌握器)为基础的监测掌握和数据采集系统 SCADA), 在中心掌握室利用 PC工业级 PC)对厂内各工况进行实时监控,并有信号报警和联锁等设施以保证生产正常运行,生产的工艺过程 PLC采纳就地独立掌握;从安全生产的角度和操作人员技术把握程度上考虑,设立三级掌握层:设备就地手动、PLC子站现场监控和中控室远程监控 如图 6 所示);在综合楼设立中心掌握室,下设1#预处理 PLC子站, 2#BAF生物滤池 PLC子站和 3#污泥处理PLC子站等共 7 个现场处理子站;在中心掌握时可对主要设
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