基于PREMIUMPLC的组合交替式活性污泥法污水处理系统.pdf

电气自动化 2 0 1 2年第3 4 卷 第2期 A 自动控制系统与装置 o ma t ic Co n t r o I S y s t e ms＆ E q u ipme n 基于 P R E MI U M P L C的组合交替式活性污泥法污水处理系统 简志南 佛山市水业集团有限公司。 广东佛山5 2 8 0 0 0 摘要采用组合交替式活性污泥法污水处理工艺， 整个 自动化控制系统采用 P R E M I U M P L C ， 提高 自动化系统的可靠性的同时实现了 工艺控制的各项要求， 达到了良好的社会效益和经济效益。 关键词U N I T A N K； P L C； 矩阵； 控制策略 [ 中图分类号]T P 2 7 [ 文献标志码]A[ 文章编号]1 0 0 03 8 8 6 2 0 1 2 0 2- 0 0 6 2 0 2 B a s e d o n t h e P R E MI U M P L C Co mb i n e d Alt e r n a lt j n g Ac t iv a t e d Sl u d g e W a s t e wa t e r Tr e a t me n t Sy s t e m J I AN Z h i - n a n F o s h a n W a t e r G r o u p C o ． L i d ， F o s h a n G u a n g d o n g 5 2 8 0 0 0 ，C h i n a Ab s t r a c t U s i n g a c o mb i n a t i o n o f a l t e r n a t i n g a c t i v a t e d s l u d g e p r o c e s s i n w a s t e w a t e r t r e a t me n t 。 t h e w h o l e a u t o ma t i o n c o n t r o l s y s t e m u s i n g P REMI UM P L C-i mp r o v e t h e r e l i a b i l i t y o f t h e a u t o ma t i o n s y s t e m a n d Re a l i z a t i o n o f p r o c e s s c o n t r o l r e q u i r e me n t s 。a c h i e v e d g o o d s o c i al a n d e c 0 n o mi c b e n e fi t s ． Ke y wo r d s U NI T ANK； P L C； Ma t r i x ； Co n t r o l s t r a t e g y U 引 罱 佛山市城北污水处理厂位于禅城、 南海两区交界靠南海区侧 大沥镇谢边村瓜步汛， 总占地 7 ． 1 4公顷， 首期 占地 5 ． 5公顷， 规 划建设总规模为 日处理污水量 2 O万立方米， 工程计划分三期建 设。该项 目首期建设规模为 日处理污水量 5万立方米 ， 主要收集 禅城区敦厚片区和文沙片区的城市生活污水。该污水处理厂采 用 U N I T A N K工艺 即组合交替式活性污泥法 ， 该工艺对 自动化 控制系统要求较高 ， 采用了施耐德 P r e m i u m P L C控制系统后， 提 高了自动化系统的可靠性及通用性， 自污水处理厂投产以来， 该 自控系统运行状态 良好 。 1 组合交替式活性污泥法自动化系统概述 1 ． 1 UN I T A NK系统概述 U N I T A N K污水处理工艺是 S B R工艺的一种变型， 其污水处 理池的池型为矩形， 三池共用池壁， 节省投资， 同时占地面积省； 系统在恒定水位下运行， 运行方式较为灵活 ， 可用于脱氮除磷。 用于 U N I T A N K系统有效容积系数不高， 仅适台于中小型污水处 理厂 。 U N I T A N K系统由三个矩形池组成 ， 三个池水相通， 每个池均 设有供氧设备 ， 采用鼓风曝气。其中中间池只作为曝气池， 两个 边池交替作为曝气池和沉淀池， 边池设有固定出水堰和剩余污泥 排放口。进入系统的污水通过管道或者渠道配水， 交替进入三个 池中的任意一个 ， 系统实现连续进水连续出水。 1 ． 2自动化 系统结构 城北污水处理厂自动化控制系统设计为三层控制方式 ， 其级 别由高到低依次为就地控制级、 现场控制级 、 生产管理级 J 。 1 生产管理级 中央控制室 收稿 日期 2 0 1 10 8 0 3 6 2 E l e c t r i c a l A u t o ma t i o n 中央控制室， 位于厂前区办公楼内， 负责监视全厂水处理过 程中各个工艺参数的变化、 设备工作状态和运行管理 ， 监控全厂 工艺所需的各种电气设备。中央控制室设置内设两台监控计算 机 ， 它们均可各自独立完成整个工艺过程的监控。同时， 在中央 控制室中设置打印机 ， 可以随时打印所需的各种资料和报表。在 中央控制室内设置数据服务器， 对工艺需求的参数进行记录， 形 成报表。 2 现场控制级 P L C控制站 负责监控粗格栅问、 细格栅、 沉砂池、 提升泵房、 生化池 、 污泥 脱水间、 储泥池、 变配电间、 消毒间、 出水仪表问等范围内的设备 和仪表 。 3 就地控制级 现场控制箱 负责对设备进行现场控制， 通过转换开关切换为就地控制模 式 ， 实现对设备进行即时开停等操作。 1 ． 3 自动化 系统架构图 城北污水处理厂 自动化系统框架图见图 1 。 配电腾P L C她 脱水机熵P I C站 ff q P L C／ ／ 图 1 污水处理厂 自动化 系统框架图 自动控制系统与装置 Au t o ma t i c Co n t r o J S y s t e ms＆ E q u i p me 电气自动化 2 0 1 2年第3 4 卷 第 2 期 2 自动控 制系统设计 自动化系统设计采用分布式 I ／ O进行设计， 将分布式 I ／ O通 过工业以太网进行连接 ， 通过组态王作为人机界面实现 自动控制。 2 ． 1 P L C站的设计 根据设备安装位置的分布， 设计了五个 P L C站， 分别为 配 电房 P L C站、 脱水机房 P L C站、 消毒间 P L C站、 仪表间 P L C站和 田边泵站 P L C站。各 P L C站的主要功能分别为 配电房 P L C站， 主要控制粗细格栅、 曝气沉砂池、 生化池和鼓风机系统等； 脱水机 房 P L C站， 主要控制脱水机控制系统； 消毒间 P L C站 ， 主要控制 投氯系统的运行 ， 对投加量进行远程控制； 仪表间 P L C站 ， 主要 对出水口仪表数据进行采集 ， 对出水水质进行实时监视 ； 田边泵 站 P L C站 ， 主要控制泵站设备及对泵站仪表数据进行采集。 2 ． 2网络结构的设计 城北污水处理厂 占地面积较广 ， 为了采用合理的网络结构 ， 同时具有网络冗余的性能， 所 以各 P L C站通过光纤以太网进行 连接 ， 并且使用光纤环网的拓扑结构， 使网络能够稳定运行。由 于污水厂配套一个污水提升泵站需要进行监控， 所以该泵站通过 同城互联光纤接入方式接人厂内工业以太网， 从而使泵站能够与 厂内实现实时通讯 。 2 ． 3 监控系统的设计 由于该 自动化控制系统采集的数据量不大， 采用组态王上位 机软件能够满足要求； 该组态软件对系统数据进行采集 ， 通过两 台监控主机实现对工艺数据进行监视， 两台监控主机互为热备， 能够确保系统的安全性。 3 自动控制系统控制策略 3 ． 1矩阵控制策略 矩阵控制策略图见图 2 ， 矩阵控制主要通过根据时间的变 化、 参数变化控 制 U N I T A N K生 化池 的设 备的 变 化， 达 到 U N I T A N K 生 产 工艺的要求。 3 ． 2 场 设 备 控制策略 设备 控 制 策 略主要根据 控制 字 的要求 对现 场设备进 行控制 ， 主要分 全 自动 和微机 自动控制， 根据 控制 字 1或 0 对 设备进行 开 或关控制。 设 备 控制策 略图 见 图 3 图 2 矩阵控制策略 否 图 3 设备控制策略 4自动控制系统特点 4 ． 1 可靠性高 该系统采用 P R E MI U M系列P I G作为控制核心， 采用光纤双环 网作为传输介质， 抗干扰能力强； 如果部分 P L C出现故障， 或线路出 现故障， 那么系统并不会瘫痪， 从而防止故障扩大化等隋 况出现。 4 ． 2自动化程度高 。 该系统能够实现全 自动控制， 避免了人为过多操作， 实现 自 动化生产， 能够达到无人值守 ， 从而节约人力； 同时能够对事故故 障进行记录， 从而能够对故障进行跟踪调查； 自动生成 日报表及 月报表， 能够及时分析数据指导生产。 4 ． 3 调节灵活 该系统根据矩阵参数自动控制设备开停， 如果需要更改工艺 参数， 那么可以调节矩阵参数数值， 从而更改设备的开停， 达到改 变工艺的目的。 4 ． 4 扩展性及兼容性强 该系统采用 P R E M I U M系列 P L C， 对其他品牌 P L C开放多种 协议， 包括 Mo d b u s ， P r o fi b u s 等国际上通用协议 ， 具有 良好的兼容 性能。同时该系统采用了光纤工业以太网， 能够很好的对网络进 行扩展， 只需要将增加的 P L C站直接挂上网络就可以实现通讯， 扩展性能 良好 。 5 结束语 P R E M I U M系列 P L C应用于组合交替式活性污泥法污水处 理系统， 能够根据工艺系统的变更而调节设备的开停 ， 可以更好 的满足工艺参数的微调。并且该控制系统充分发挥了该 U N I T A N K系统特性， 同时提高了该系统的可靠性， 对正常生产运营 提供了有力的保证。 参考 文献 [ 1 ]陈梅， 壬晓诚． P L C 在燃气表皮膜装配控制系统中的应用[ J ] ． 电气 自动化 ， 2 0 1 0， 3 2 4 4 7 4 9 ． [ 2 ]于进． L K冗余系统在 A I C S 污水处理工艺中的应用[ J ] ． 中国给水排 水 ， 2 0 1 1 ， 2 7 4 1 0 11 0 4 ． 【 作者简介】简志南 1 9 7 9 一 ， 男， 广东省佛山市人， 自 动化技术员， 专业 工业 自动化 。 E le c t r ic a I A u t o ma t io n 6 3