污水处理厂自动化监控系统设计46768.docx

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1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET. 污水处理厂自动化监控系统设计摘要随着人民生活水水平的提高和和可持续发展展战略的需要要，污水处理理越来越受到到社会的重视视。污水处理理既可以起到到环保作用，又又可以实现水水的重复利用用，节约水资资源。为了提提高污水处理理的质量和效效率，同时节节省人力、物物力，设计一一套自动化监监控系统是十十分必要的。本本文介绍了中中小型污水处处理厂自动化化监控系统的的整体设计方方案。本污水处理厂设设计采用倒置置A/O处理工艺，设设计处理污水水规模为4万吨/天。整整个监控系统

2、统分为三部分分：一是现场场数据采集部部分，完成数数据采集功能能；二是现场场控制单元，分分现场控制柜柜和PLC站，现场场控制柜主要要完成手动控控制，PLCC站主要完成成数据处理、自自动控制及通通讯功能；三三是上位机监控部分，主主要监视现场场各工艺流程程运行状况并并实施远程控控制功能。本文以工艺流程程为线索，介介绍了系统的的总体设计方方案、各PLLC站的设计计、重要参数数的监测、通通信网络和上上位机监控界面的的开发。关键字：可编程程逻辑控制器器,自动化控制制,组态软件AbstracctWith thhe impprovemment oof livving sstandaards aand thhe

3、 neeeds off susttainabble deeveloppment,sewagge treeatmennt hass arouused mmuch aattenttion oof thee sociiety.It caan plaay a rrole iin envvironmmentall prottectioon,and CCan deeal wiith waater rreuse to coonservve watter reesourcces.In orrder tto impprove the qqualitty andd effiicienccy of sewagge

4、treeatmennt，andd savee manppower and rraw maateriaals,desiggning an auutomattic moonitorring ssystemm is vvery nnecesssary.This thesiis introoducinng thee overrall ddesignn plann of mmiddlee and smalll scalle Sewwage ttreatmment pplantssautoomaticc moniitorinng sysstems.Sewage treattment plantt uses

5、s inveert A/O proocessiing teechniqque and coonductts sewwage ttreatmment 440,000 ttons pper daay.The wwhole superrvisorry sysstem consiists oof thrree paarts.The ffirst part is fiield ddata ccollecction,whichh comppletess the data acquiisitioon funnctionn.The ssecondd partt is sscene contrrol unnit

6、.It iss diviided iinto ttwo partss-scenne conntrol cubiccle annd thee PLC statiion.Scenee conttrol ccubiclle maiinly complletes the ttask oof hannd conntrol;PLC sstandss mainnly coompetees thee taskks of data proceessingg,autommatic contrrol annd commmuniccationn.The tthird part is suuperioor monitt

7、oringg.The mmain ffunctiion off it iis to monittor thhe opeeratioon of varioous teechniccal proceesses and iimplemment rremotee conttrol.This thhesis introoducedd the overaall prrojectt desiign,the ddesignn of eeach PPLC sttationn,the mmonitoor of key pparameeter,tthe seequencce of technnical procee

8、ss,commuunicattion netwoork annd PC monittoringg softtware.Keywordds: PPrograammablle Loggical Contrrollerr, Auttomatiics Coontroll,Softt Paneel. 目 录1 绪论11.1污水处理理国内外发展展现状11.2课题的意意义及背景21.3课题的研研究内容31.4 章节安安排42 工艺流程介介绍52.1 污水处处理指标52.2 污水处处理的基本工工艺方法72.3 本系统统采用的工艺艺介绍72.3.1 倒倒置A/O工艺介绍绍82.3.2 本本系统工艺流流程93 控

9、制系统方方案设计103.1 污水处处理自控系统统的难点103.2 设计原原则113.3 设计计思想113.4 系统构构成123.4.1 系系统结构图123.4.2 各各单元功能描描述124 控制系统硬硬件设计144.1 仪表系系统144.1.1 仪仪表的选型原原则144.1.2 本本系统主要仪仪表154.2 PLCC01站设计计154.2.1 粗粗格栅154.2.2 提提升泵房164.2.3 细细格栅174.2.4 沉沉砂池184.2.5 氧氧化沟184.2.6 二二沉池194.2.7 污污泥回流泵房房194.2.8 鼓鼓风机房204.2.9 消消毒出水池204.2.10 控制柜设计计214.

10、3 其他PPLC站设计计304.4 中央监监控室314.5 数据通通讯系统314.5.1 以以太网简介324.5.2 工工业以太网在在本系统的应应用345 控制系统软软件开发355.1 PLCC编程355.1.1 编编程软件355.1.2 PPLC编程365.2 上位机机监控画面设设计425.2.1 组组态软件介绍绍435.2.2 组组态王6.552在本系统统中的应用456 总结与展望望536.1 总总结536.2 对未来来研究的展望望53参考文献555致谢56附录576 1. 绪 论随着经济的高速速增长，水需需求在不断增增加，而地球球上的水资源源却在萎缩。可可利用水源特特别是城市周周围水源污

11、染染等因素使得得水资源缺乏乏和水体污染染己经成为各各国面临的严严峻问题。水水污染造成了了巨大的经济济损失，水资资源的短缺制制约了经济的的可持续性发发展。水资源源的缺乏将是是21世纪人类类面临的最大大挑战之一，如何更好地减少水污染以及污水的回收利用，已经成为科学家们研究的课题。1.1污水处理理国内外发展展现状美国、日本、西西欧等一些发发达国家，较较早的实现了了工业现代化化，环境问题题特别是水资资源污染的严严重性也较早早的显现出来来。19世纪以来来，经济发达达国家相继出出现了环境污污染和社会公公害问题。这这些国家政府府高度重视，投投入了大量的的人力、物力力、财力进行行污水处理的的研究，建设设了大量

12、污水水处理厂【1】。美国是目目前世界上污污水处理厂最最多的国家，平平均50000人就有1座，其中78%为二级级生物处理厂厂；英国共有有处理厂约88000座，平均70000人l座，几乎全全部是二级生生物处理厂；日本城市废废水处理厂约约630座，平平均20万人l座，但其中中二级处理厂厂及高级处理理厂占98.6%；瑞典典是目前污水水处理设施最最普及的国家家，下水道普普及率99%以上，平均均5000人1座污水处理理厂，其中91%为二级生物物处理厂。这这些国家的经经验表明，大大力兴建二级级污水处理厂厂对改善水体体卫生情况起起了很大的作作用。这些国国家在研究水水处理新理论论和工艺的同同时，也重视视污水处理

13、自自控系统的研研究，先后投投资研究高效效型、智能型型、集约型污污水处理设备备和自动化控控制仪表。一一些发达国家家经过几十年年的努力，污污水处理率已已经达到了880%，成功功的解决了来来自于城市和和工业的水污污染问题。同同时一些国家家开始重视污污水的回用，如如以色列的污污水回用率达达到了90%。水资源短缺是我我国的基本国国情之一，我我国人均水资资源占有量只只有世界人均均水平的四分分之一，解决决水资源短缺缺问题就必须须对污水进行行处理和再利利用。我国目目前城市污水水处理率还相相当低。据统统计，目前全全国年排污量量约为3500亿立方米，全全国超过800%的城市污水水未经任何有有效的收集处处理就直接排

14、排放到附近的的水体。全国国90%以上的城市市水域受到不不同程度地污污染，近500%的重点城镇镇集中饮用水水源不符合取取水标准。近近年来，各地地不断发生水水体污染影响响生产、生活活的事故。近近年来国家和和地方政府对对污水处理事事业也越来越越重视，先后后启动了治理理“三河三湖”工程，取得得了明显的效效果。20000年统计，全全国城镇的污污水处理率为为25%，根据建设设部“到20100年中国城镇镇污水处理率率要达到600%”的规划目标标，到“十一五”末，中国将将需新建10000座污水水处理厂，全全国城镇污水水集中处理能能力将达到110000万万立方米/日日左右。然而而，同发达国国家相比，我我国城市污

15、水水处理事业无无论数量、规规模、普及率率还是机械化化、自动化程程度，都存在在着较大的差差距。1.2课题的意意义及背景我国的污水处理理事业起步较较晚，目前还还处于发展阶阶段，对水处处理的研究，特特别是自动化控制制设备方面的的研究远远落落后于发达国国家。前几年年国家环境保保护总局曾对对我国55个城市的的5000多套套工业废水处处理设施进行行了大规模的的调查。结果果表明，运行行效果好和比比较好的只占占24%，而建成后后没能运行或或处理能力达达不到设计能能力一半的设设施竞占633.8%。可可见我国的污污水处理技术术仍处于较低低的水平。另外，我国经济济发展水平还还比较低，资资金匮乏，投投资力度不足足等诸

16、多因素素，导致目前前发达国家大大批水处理企企业大举进军军我国水处理理市场。国内内某些城市污污水处理厂全全套引进了国国外的设备和和技术，虽然然取得一定效效果，但全部部引进国外技技术存在以下下问题：1.引进费用昂昂贵；2.维护费用用昂贵，维护护不方便；33.没有结合合我国的国情情；4.不利于培培养我国的相相关专业的工工程技术人员员。为了改变变我国污水处处理技术现状状，中央政府府、有关决策策职能部门和和研究机构都都倾注了较大大的注意力，非非常重视开展展这方面的研研究。20001年国家自自然科学基金金列出专项，支支持开展污水水处理厂自动动控制系统的的研究。因此，对于我国国这样一个污污染严重、水水资源短

17、缺的的国家，研制制出一批能满满足排放要求求、处理效果果好、运行费费用低、国产产化程度高且且自动化水平平较高的污水水处理控制系系统对我国经经济的发展具具有重大的现现实意义。为更好的落实国国家环境保护护的基本国策策和可持续发发展战略，改改善城市环境境，促进经济发展，投资资兴建污水处处理厂十分必必要。本文以此对污水处处理厂自控系系统进行了研研究。1.3课题的研研究内容本课设计应用先先进的工业控控制计算机、可可编程控制器器、工业自动动化组态技术术、电力电子子控制技术以以及网络通信信技术等，结结合污水处理理厂的特点，设设计出运行状状态和参数能能够自动检测测和自动控制制、具有自动动故障应急处处理能力并且且

18、具有网络通通信能力的高高性能、高可可靠性的污水水处理厂自动动化监控系统统。本文的研研究内容包括括如下几个部部分：1）了解污水处处理工艺，分分析各设备在在污水厂的地地理位置分布布及控制特性性，确定总体体的控制方案案。2）自动控制系系统控制柜的的设计及各工工艺段控制程程序的开发；3）上位机监控控软件的开发发；上位机的的人机界面采采用北京亚控控公司的组态态王6.522开发，与西西门子PLCC、进行数据据通讯，完成成数据采集、处处理、监督及及控制功能。1.4章节安排排1.绪论，介绍绍了污水处理理的国内外发发展现状，课课题的意义、背背景及研究内内容等；2.介绍了污水水处理的工艺艺流程；3.介绍了控制制系

19、统的总体体设计；4.介绍了控制制系统的硬件件设计；5.介绍了控制制系统的软件件设计；6.对全文进行行了总结并对对课题未来的的研究前景进进行了展望。2. 工艺流流程介绍2.1污水处理理指标为了表征废水水水质，衡量污污水处理系统统的效果，国国家规定了许许多水质指标标。水质指标标主要包括温温度（T）、悬浮浮固体浓度（SS）、氧化还原（ORP）、化学需氧氧量（COD）、硫化氢浓浓度（H2S）、溶解氧（DO）、混合液悬悬浮固体浓度度（MLSS）、酸碱度（PH）、有毒有害害有机污染物物、细菌总数数、总大肠杆杆菌数等。下下面将主要介介绍悬浮固体体浓度（SS）、氧化还原原（ORP）、化学需氧氧量（COD）、溶

20、解氧（DO）、酸碱度（PPH）等几个个常用指标【2】。了解这些些指标有利于于全面掌握污污水在物理学学、化学和生生物学方面的的特性，并掌掌握污水处理理流程和其最最终方法。1悬浮固体（SS）悬浮固体是水中中未溶解的非非胶态的固体体物质，在条条件适宜时可可以沉淀。悬悬浮固体可分分为有机性和和无机性两大大类，反映污污水汇入水体体后将发生的的淤积情况，其其含量的单位位为mg/L。2氧化还原（ORP）ORP是英文OOxidattion-RReducttion PPotenttial的缩缩写,它表示示溶液的氧化化还原电位。OORP值是水水溶液氧化还还原能力的测测量指标,其其单位是mvv。它由ORRP复合电极

21、极和mv计组组成。ORPP电极是一种种可以在其敏敏感层表面进进行电子吸收收或释放的电电极,该敏感感层是一种惰惰性金属,通通常是用铂和和金来制作。参参比电极是和和PH电极一样样的银/氯化化银电极。3化学需氧量量（COD）化学需氧量（CCOD，chemiical ooxygenn demaand），是指在酸酸性条件下，用用强氧化剂将将有机物氧化化为CO2和H2O所消耗的氧氧量，单位为为mg/L。当以重铬铬酸钾为氧化化剂时，化学学需氧量表示示为CODCr；当以高高锰酸钾为氧氧化剂时，化化学需氧量表表示为CODDMn。与BOD【3】相比，CODD能在较短时时间内，较精精确地测出废废水中耗氧物物质的含量

22、，而而不受水质的的限制，但它它不能像BOOD那样表示示出微生物氧氧化的有机物物量。在城市市污水处理分分析中，常用用BOD5/COD的比值值来分析污水水的可生化性性。可生化性性好的污水BBOD5/COD0.3。4溶解氧（DDO）溶解氧是指溶解解在水里氧的的量，通常记记作DO，用用每升水里氧氧气的毫克数数表示。水中中溶解氧的多多少是衡量水水体自净能力力的一个指标标。它跟空气气里氧的分压压、大气压、水水温和水质有有密切的关系系。在20、100kkPa下，纯纯水里大约溶溶解氧9mgg/L。有些有有机化合物在在喜氧菌作用用下发生生物物降解，要消消耗水里的溶溶解氧。如果果有机物以碳碳来计算，根根据C+ O

23、2= CO2可知，每122g碳要消耗耗32g氧气。当当水中的溶解解氧值降到55mg/L时，一些些鱼类的呼吸吸就发生困难难。水里的溶溶解氧由于空空气里氧气的的溶入及绿色色水生植物的的光合作用会会不断得到补补充。但当水水体受到有机机物污染，耗耗氧严重，溶溶解氧得不到到及时补充，水水体中的厌氧氧菌就会很快快繁殖，有机机物因腐败而而使水体变黑黑、发臭。5酸碱度（PPH）酸度和碱度是污污水的重要污污染指标，用用PH值来表示。一一般生活污水水呈中性或弱弱碱性，工业业污水多呈强强酸或强碱性性。一般污水水的PH值均在6.59，当PH9都会影影响生物处理理，并对混凝凝土和金属有有腐蚀作用，这这时需要进行行污水预

24、处理理并对处理设设备进行防腐腐蚀处理。5温度（T）废水温度过高而而引起的危害害叫做热污染染，废水温度度过高，使水水体溶解氧浓浓度降低，相相应含氧量随随之减少，另另一方面，水水温升高会导导致生物耗氧氧速度加快，促促使水体中溶溶解氧更快耗耗尽，水质迅迅速恶化。因因此必须控制制废水的温度度，一般废水水温度控制在在35以内。2.2污水处理理的基本工艺艺方法污水处理就是采采用各种技术术与手段，将将污水中所含含的污染物质质分离去除、回回收利用，或或将其转化为为无害物质，使使水得到净化化。现代污水处理技技术，按处理理程度划分，一一般分为三级级处理：一级处理，又称称物理处理，主主要是去除污污水中呈悬浮浮状态的

25、固体体污染物质，经经过一级处理理后的污水，可可去除50%左右的悬浮浮物，BODD一般只能去去除30%左右，达不不到排放标准准。二级处理，又称称生化处理，它它是城市污水水处理厂的核核心，主要去去除水中呈胶胶体和溶解状状态的有机污污染物。经二二级处理后，BOD的去除率可达90%以上，污水中BOD值可降至20.30mg/L，有机污染物达到国家规定的排放标准。三级处理，又称称深度处理，目的在于进一步去除二级处理未能去除的污染物质，其中包括微生物未能降解的有机物和氮、磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物质【4】。生物法具有净化化能力强、费费用低廉、运运行可靠性好好等优点，是是污水处理的的6主要方法，在

26、在污水处理领领域中占有重重要地位。我我国现阶段的的城市污水处处理以生物法法为主，以物物理法和化学学法为辅。以以生物法为主主的处理工艺艺主要有活性性污泥法、AA/O法、A/OO法、SBR法、MSBRR法、UNITTANK法、及DAT-IAT法等。2.3本系统采采用的工艺介介绍我国是世界上最最大的发展中中国家，经济济实力还比较较薄弱，因而而一些流程长长、投资大、管管理复杂的污污水处理工艺艺并不适合我我国的国情。所所以，设计应应用适合我国国国情的简捷捷、高效、实实用的污水脱脱氮除磷工艺艺即A/O工艺艺是城市污水水处理厂的首首选。2.3.1 倒倒置A/O工艺简介A/O艺，是是目前较为流流行的具有一一定

27、代表性的的污水生物脱脱氮除磷技术术。该工艺的的生化部分由由厌氧（A1） 、缺氧（A2） 、好氧（O）三池组成。形成成所谓A1/A2/O布置形式式。经过多年年的系统研究究，证实了该该工艺不仅在在脱氮除磷【5】效果方面优优于常规的AA/O工艺，而且工工艺流程见（图2.1）更为简捷；图2.1 倒置A/O工艺流程程图倒置A/O工工艺的特点是是：1）缺氧区位于于工艺系统首首端，优先满满足反硝化反反应对碳源的的需求，强化化了处理系统统的脱氮功能能，避免了回回流污泥携带带的硝酸盐对对厌氧释磷的的不良影响，也也使所有的回回流污泥全部部经历完整的的厌氧释磷与与好氧吸磷过过程。2）聚磷菌经过过厌氧释磷后后直接进入

28、生生化效率较高高的好氧环境境，在厌氧状状态下形成的的吸磷动力可可以得到充分分利用，提高高了处理系统统除磷能力。3）将常规A/O工艺的的污泥回流系系统与混合液液回流（好氧混合液液与缺氧混合合液）系统合二为为一组成了唯唯一的污泥回回流系统，工工艺流程大大大简化，不仅仅便于运行管管理，也使投投资与运行成成本大大下降降【6】。2.3.2本系系统工艺流程程本工艺设计采用用倒置A/O工艺，其总工工艺流程见（图2.2）图2.2 污水处理厂厂总工艺流程程图本污水处理厂包包括污水处理理和污泥处理理两个系统。污污水处理系统统包括进粗格格栅、提升泵泵房、细格栅栅、沉砂池、鼓鼓风机房、氧氧化沟（缺氧氧池/厌氧池池/好

29、氧池）、二沉池、消毒出水池等，污泥处理系统包括污泥泵房、脱水机房等几部分。本污水处理厂的的污水处理流流程是：污水水经污水排放放管网进入粗粗格栅，滤除除大块固体悬悬浮物后，再再由提升泵将将污水提升到到细格栅，滤滤除细小的漂漂浮物和浮渣渣，然后流入入沉砂池，进进行砂水分离离，去除水中中密度较大的的无机颗粒，以以保护后续处处理设施的证证常运行。然然后污水进入入氧化沟，进行行生化处理。经经生化处理后后的污水进入入二沉池进行行污泥沉淀，经经过污泥沉淀淀后的污水经经紫外线消毒毒后到出水池池，最后排放放。二沉池分分离的一部分分生物活性污污泥回流到氧氧化沟，另一一部分剩余污污泥流经污泥泥泵房进入污污泥处理系统

30、统，剩余污泥泥进入贮泥池，最后后进入脱水机机房进行脱水水处理，脱水水处理后就可可进行二次利利用。 3. 控制系统方方案设计3.1污水处理理自控系统的的难点污水处理是个多多参数（如液位、水水质成分、流流量、压力等等）、多任务（如污水输送送、风量控制制、水泵的开开停等）、多设备（如格栅机、水水泵、鼓风机机、阀门等），而且具有有随机性、时时变性和耦合合性的复杂系系统【7】，所以污水处处理是个复杂杂的过程。污污水处理自动动控制系统控控制的难点主主要体现在以以下几个方面面【8】：1. 系统规模模大一般污水处理厂厂的规模较大大，系统工艺艺复杂，流程程长，各工艺艺过程地理分分布相距较远远，所以控制制系统的规

31、模模也较大，是是一个多变量量、多参数、多多回路、大滞滞后、非线性性的复杂系统统。2. 连锁控制制污水处理前后工工序之问存在在互锁关系，而而有些参数的的在线检测仪仪存在滞后、较较大误差等问问题，这样会会影响控制的的实时性和控控制精度，因因此需要研究究污水控制对对象的特性，选选择合适的控控制参数，保保证预期的控控制质量。3. 大滞后污水处理涉及到到生化反应过过程，如污水水的曝气过程程，从鼓风机机开始鼓入空空气，到检测测到污水中含含氧量变化约约3到5分钟，是一一个大滞后过过程。在解决决这个问题时时，有的控制制策略过于复复杂（如采用神经经网络控制），有的过于于简单（如单回路定定值调节），所以研究究人工

32、智能与与控制理论结结合的控制策策略，具有重重要的意义。4. 污水处理理厂的很多设设备都是大功功率、大能耗耗设备，有必必要考虑设备备的保护和合合理配置使用用以及节能问问题。鼓风机机房是污水处处理厂的耗能能大户，自控控系统的优化化控制对节能能具有重要意意义。5. 污水处理理厂的工作环环境恶劣，干干扰频繁，将将会影响控制制系统的可靠靠性和稳定性性，必须分析析干扰来源，研研究对于不同同干扰源的行行之有效的抑抑制或消除措措施。6. 控制系统统中存在网络络通信，如何何实现较高的的通信速率和和通信质量，开开放的通信接接口，建立完完整、可靠的的综合自动化化系统，也是是需要考虑的的问题。3.2设计原则则污水处理

33、控制系系统的设计要要遵循我国国国情，设计时时按照以下原原则进行：A）严格执行环环境保护的各各项规定，确确保经处理后后的污水的排排放水质达到到有关排放标标准；B）采用的系统统应技术先进进、运行可靠靠、操作维护护管理简单，将将先进性和可可靠性有机结结合；C）在保证处理理效果的前提提下尽量降低低工程投资和和运行成本；D）采用的系统统必须是开放放的，可扩展展的。远期对对本期工程能能延用且不影影响其功能。3.3设计思想想根据污水处理的的工艺要求及及现场环境，本本系统主要采采用了工业控控制计算机（IPC）+可编程控制制器（PLCC）+现场检测仪仪表的监控模模式。本控制制系统通过现现场检测仪表表采集工艺参参

34、数，PLCC作为主要现现场控制单元元，根据污水水处理工艺流流程读取现场场仪表信号及及各被控设备备状态信号，同同时将控制信信号传至各控控制设备。利利用IPC作为上上位机，进行行复杂的数据据处理。通过过工业以太网网将各控制站站、中央控制制室的工程师师站相连，形形成一个完整整的通讯网络络，实现监控控。整个自动动化监控系统统构成SCAADA（Superrvisorry Conntrol and DDataAccquisiition）系统，完成成数据采集、处处理、监视及及对现场设备备进行控制的的功能。3.4系统构成成3.4.1系统统结构图整个系统由中央央控制室、各各分布PLCC控制站和现现场仪表及电电控

35、柜构成三三级监控网络络。系统结构构如图3.11所示。图3.1 系统结构如如图3.4.2各单单元功能描述述一、中央控制级级中央控制级分为为中央控制室室及厂长室远远程管理监控控计算机。中中央控制室设设有工程师站站和操作员站站。工程师站站既能完成系系统组态、调调试及控制参参数的在线修修改和设置等等，又能完成成对整个污水水处理厂的数数据采集、监监控，报表及及打印等功能能：操作员站站主要完成对对整个污水处处理厂的数据据采集、监控控，报表及打打印等功能。在在系统正常工工作时，工程程师站可兼作作操作员站，方方便了监视与与操作，并提提高了系统的的可靠性。背背投显示全厂厂工艺设备的的运行状态、工工艺参数以及及工

36、艺流程，以以便直观的了了解全厂一的的状况并对出出现的问题做做出快速反应应。厂长室远远程管理监控控计算机以工工业以太网形形式与本系统统相连，以便便于厂长对整个系统进行管管理和监控，并并针对实际情情况准确发出出操作命令。二、分析式控制制站监控系统共设PPLC01PLC03三三个分布控制制站。现场PLCC完成对各点点信号的采集集及控制，提提高了系统的的可靠性与可可维护性。现现场PLC站通过过工业以太网网与中央控制制室的工程师站连接接。当控制模模式选择置于于“远程”位置时，操操作人员将不不能利用电气气控制柜或电电控箱上的启启/停按钮对对设备进行运运行/停止操操作，此时设设备的控制权权交给计算机机控制，

37、PLLC将根据操操作员站的控控制指令，由由PLC控制程程序“自动或“手动控制设备的的运行。三、现场控制柜柜及仪表系统统各现场控制柜具具有两部分功功能，一是进进行现场的手手动操作，二二是与各个PPLC站连接接，将各设备备状态信号传传送到PLCC的相关采集集模块。现场场手动操作具具有比分布控控制站和中央央控制室更高高的优先权，只只有将状态选选择丌关打到到自动状态，远远程控制程序序才起作用。所所以在进行自自动控制调试试前，首先要要完成对现场场各控制柜的的调试，在保保证现场设备备安全的前提提下才能进行行远程控制。仪仪表系统用来来连续测量污污水处理厂工工艺流程中的的主要工艺参参数，并将测测量数据送入入计

38、算机数据据采集及监控控系统。整个个污水厂的过过程检测仪表表分散设置于于各个工艺处处理构筑物内内及工艺管道道上。4. 控制系系统硬件设计计要构成一个控制制系统，首先先应根据控制制要求对硬件件进行选型配配置，然后通通过网络把各各部件连接起起来，形成控控制系统的框框架。再通过过软件编程、组组网，从而形形成一个能实实现一定功能能要求的系统统。本系统的的硬件设计包包括仪表的选选型、各PLLC站的具体体设计、中央央监控室的设设计及数据通通讯网络的选选择等。4.1仪表系统统依据污水处理厂厂生产工艺的的特点和介质质的特征，为为了保证工艺艺操作安全可可靠，正常运运行，现场仪仪表必须及时时、准确地反反应出工艺的的

39、动态参数，所所以仪表系统统的设计尤为为重要。4.1.1仪表表选型原则仪表选型应根据据工艺装置的的规模、工艺艺流程特点和和操作要求等等因素确定的的控制方式进进行，主要有有以下几个原原则：(1)选用的仪仪表必须性能能先进、运行行稳定可靠；(2)在满足工工艺要求的前前提下，不必必追求过高的的测量精度，以以节省投资。量量程选择应保保证仪表长期期工作在满量量程的2/3左右。(3)仪表的防防护等级应不不低于IP665，在短时时浸水场合，防防护等级为IIP67，在在长期浸水场场合，防护等等级为IP668；(4)仪表应便便于安装、检检修，部件可可换性好；(5)在同一工工程项目中，仪仪表品种规格格不宜过多，应应

40、力求统一。本本系统采用的的现场传感器器和变送器以以美国HACCH公司的高高性能测量仪仪表为主。HHACH公司司为国际著名名的仪表生产产公司，其产产品在国内外外有大量的相相同工矿情况况的应用实例例，产品相当当可靠，且产产品的技术指指标如量程、精精确度、环境境温度、工作作压力、电磁磁干扰、防护护等级、防暴暴等级等经过过严格的测试试，并已取得得相关认证，符符合ISO、ISA、IEC标准。4.1.2本系系统主要仪表表根据工艺和控制制要求，本系系统主要对重重要仪表的参数进行检检测：表4.1 本污污水处理厂所所需仪表类型型及数量超声波液位差计计带传感器，支架架安装2个超声波液位计带传感器，支架架安装3个溶

41、解氧测定仪在线分析，杆式式安装支架2个污泥浓度计空气自动清洗，浸浸入式支架1个ORP仪电极保护套，浸浸入式支架1个硫化氢监测仪防爆接头，分体体式1个泥位计带传感器，支架架定制2个PH/T计电极保护套，浸浸入式安装2个压力变送器5个流量计传感器，变送器器4个4.2 PLCC01站设计PLC01站主主要负责粗格格栅、提升泵泵、细格栅、沉砂池、氧化沟、二沉池、回流泵房、鼓风机房、消毒出水池等位置仪表的数据采集及设备的远程监控。4.2.1粗格格栅在粗格栅渠共设设有2个粗格栅，粗粗格栅的主要要作用是去除除污水中大块块漂浮物。粗粗格栅能够根根据PLC程序与上位机设定定的时间或粗粗格栅前后液液位差实现自动启

42、停停。粗格栅的的启停可由上上位机直接远远程控制，也也可以通过现现场控制柜实实现手动控制制。4.2.2提升升泵房提升泵房水泵主主要用来将粗粗格栅渠流出的污水水提升到细格格栅渠。在提升泵泵房，需要测测量和控制的的是三台提升泵的的运行状态以以及它们的启启停。提升泵泵控制原理图图如图4.11图4.1 提升泵控制制原理图三台提升泵通过过切换开关既既可手动控制制也可自动控控制，自动控控制过程大体体如下：首先先通过上位机机设定每一台台提升泵的启启动液位，一般情况下下，若液位比比较低就只启启用一台提升升泵，即可使使水位维持在在中水位，当当水位上涨到到第二台设定定启动液位时时则再启用第第二台提升泵泵，若此时水水

43、位仍然继续续上涨，超过过第三台设定定的启动液位位则启用第三台台提升泵。还还可以设定高高/低液位报报警，当液位超低或或超高时都会报警。为为检测提升泵泵水位，在提提升泵房前安安装超声波液液位计，它的检测水水位范围是0010米，输出出420mA模拟拟电流信号，送送入PLC经过进进一步处理运运算后通过以以太网传输到到中控室并在在上位机上监监视。超声波波液位计采用用时间行程原原理，由传感感器向物体表表面发射超声声波，物体反反射回波并能能被传感器接接收，液位计计算出脉冲传传送与接收时时间T，再用声速速C计算出探头头到液位表面面的距离，公公式为：DC.T /2 。根据用户输入的的水池深度E得到液位LED。除

44、此之外，还装装有H2S和COD检测仪仪，用于检测测进水H2S和COD值。4.2.3细格格栅设置细格栅的目目的在于拦截截污水中的大大量细小的漂漂浮物，为污污水处理厂的的各类设备提提供更好的运运行条件。对对于细格栅的的控制，可通通过现场柜实实现手动控制制，也可对细细格栅进行远远程控制。细细格栅的运行行状态信号送送至PLC站，以以监视其运行行情况。细格格栅也要和螺螺旋压榨机实实现联动，以以保证设备安安全。为检测测细格栅前后后水位差，在在格栅前后安安装液位计。变变送器输出4420mA电流流信号，接入入PLC站，然然后送往中央央控制室上位位机监测显示示。PLC可以根根据细格栅前前后液位差对对细格栅进行行

45、自动启停控控制。细格栅后装有流流量计，测量量进水流量，输输出420mA电流流信号，送入入PLC并在中中控室监视。流流量计可同时时测量液体的的流速、液位位、瞬时流量量、累计流量量，具有断电电、掉信号记记忆功能。采采用国际上先先进的超声波波流速测量技技术，与专门门的水位传感感器装置相结结合，通过智智能性流量积积算仪，可以以精确地完成成各种不同截截面形状管道道内水流量的的精确计算，实实现所需要的的流量测量和和积算。4.2.4沉砂砂池为检测污水的PPH值和温度，在在曝气池前安安装了PH+温度计，其其输出420mA的模模拟信号送入入PLC，再送送到中控室监监视。沉砂池的作用是是为了避免砂砂粒对处理工工艺

46、和设备带带来的不利影影响。砂粒进进入生化池内内会使污泥刮刮板过度磨损损，缩短更换换周期；进入入曝气池，在在池底沉积，减减少有效容积积，有时还会会堵塞微孔扩扩散器；大量量砂粒进入浓浓缩池将可能能堵塞排泥管管路，使排泥泥泵过度磨损损；砂粒进入入带式压滤脱脱水机将大大大损伤脱水机机，并使滤布布过度磨损。以以上情况足以以说明除砂对对污水处理的的重要性，也也是城市污水水收集系统杜杜绝砂粒进入入污水管道的的原因。沉砂池是在池的的一侧通入空空气，使污水水沿池旋转前前进，从而产产生与主流垂垂直的横向恒恒速环流。通通过调节曝气气量，控制污污水的旋流速速度，可使除除砂效率稳定定。沉砂池内内部有一台除除砂机、一个个提砂阀、一个洗砂阀阀、一台砂水水分离器和两两台鼓风机，除砂机其主要要作用是将砂砂粒吸走，需需要对其进行行监测和控制制。除砂机的启停停，可由现场场控制柜手动动控制，也可可以由中央控控制室的上位位机进行远程程控制。除砂砂机、鼓风机机、洗砂阀、提提砂阀与砂水水分离器实行行联动运行。联联动顺序：除除砂机洗砂砂/提砂阀鼓风机砂砂水分离器。整套除砂系系统设备除了可以以联动运行外外，每个设备备也可以单独独运行。4.2.5氧化化沟氧化沟集缺氧、厌厌氧、好氧于于一体，依次次分为缺氧区区、厌氧区和和好氧区三部部分，利用综综合池内大量量活性污泥中中的各类微生生物降解污水水中的有机物物