1 引言
進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)人口數(shù)量快速增長(zhǎng)，用水需求量明顯加大，是我國(guó)城市可持續(xù)發(fā)展的主要矛盾之一，因此解決城市水資源缺乏和水環(huán)境惡化問(wèn)題刻不容緩。而隨著自動(dòng)化技術(shù)在各行業(yè)的不斷發(fā)展，污水處理行業(yè)的自動(dòng)化水平也在快速提高。目前，在污水處理行業(yè)中多采用PLC控制器進(jìn)行自動(dòng)控制，上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行工藝參數(shù)監(jiān)視和設(shè)置的系統(tǒng)控制模式[1]。本文以海興縣污水處理廠為例進(jìn)行系統(tǒng)組成、功能等介紹。
海興縣污水處理廠設(shè)計(jì)規(guī)模為日處理污水二萬(wàn)噸，出水標(biāo)準(zhǔn)為一級(jí)A。水廠工程采用CASS+深度處理工藝CONTROL ENGINEERING China版權(quán)所有，廠區(qū)主要由格柵及沉砂系統(tǒng)、提升泵房、CASS池生物反應(yīng)系統(tǒng)、曝氣生物濾池系統(tǒng)、V型濾池系統(tǒng)及污泥濃縮系統(tǒng)構(gòu)成。
2 污水處理控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
2.1 控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)
污水處理廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)分為三級(jí)管理，包括生產(chǎn)管理級(jí)(中央控制室)、現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)(PLC控制站)及就地控制級(jí)?，F(xiàn)場(chǎng)各種數(shù)據(jù)通過(guò)PLC系統(tǒng)進(jìn)行采集，并通過(guò)主干通訊網(wǎng)絡(luò)——工業(yè)以太網(wǎng)傳送到中央控制室監(jiān)控計(jì)算機(jī)集中監(jiān)控和管理。同樣，中央控制室監(jiān)控計(jì)算機(jī)的控制命令也通過(guò)上述通道傳送到PLC的測(cè)控終端，實(shí)施各單元的分散控制。
(1)生產(chǎn)管理級(jí)(中央控制室)
中控室管理層是系統(tǒng)的核心，完成對(duì)污水處理過(guò)程各部分的管理和控制，并實(shí)現(xiàn)廠級(jí)的辦公自動(dòng)化。通過(guò)高分辨率液晶顯示器及投影儀可直觀地動(dòng)態(tài)顯示全廠各工藝流程段的實(shí)時(shí)工況、各工藝參數(shù)的趨勢(shì)畫面，操作人員可及時(shí)掌握全廠運(yùn)行情況。
(2)現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)(PLC站)
控制層是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)控制的關(guān)鍵。按照自動(dòng)控制工藝要求，控制層的PLC通過(guò)程序控制整個(gè)污水處理廠的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)以及參數(shù)(如壓力、流量、溫度、PH值等)的采集，以及執(zhí)行管理層的命令。
(3)就地控制級(jí)(設(shè)備層)
將現(xiàn)場(chǎng)控制箱上的“就地/遠(yuǎn)程”旋鈕切換至“就地”位置，通過(guò)箱上的“啟動(dòng)/停止”按鈕實(shí)現(xiàn)設(shè)備的就地啟停控制。
海興縣污水廠控制系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與功能配置如圖1 所示：
2.2 下位PLC系統(tǒng)配置
海興縣污水廠自動(dòng)控制系統(tǒng)采用北京和利時(shí)公司的LK系列PLC作為主控制器對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)視和控制。模塊式PLC控制系統(tǒng)的硬件部分主要包括CPU模塊、 I/O模塊、通訊模塊、電源模塊、接口模塊等，根據(jù)控制功能的復(fù)雜程度和控制對(duì)象的點(diǎn)號(hào)統(tǒng)計(jì)進(jìn)行相應(yīng)的配置。據(jù)統(tǒng)計(jì)，整個(gè)污水廠需要PLC控制的I/O點(diǎn)共829，共分四個(gè)PLC控制站：1#PLC站僅有一個(gè)主站;2#PLC站僅有一個(gè)主站;3#PLC站包括主站和一個(gè)遠(yuǎn)程從站;4#PLC站包括主站和兩個(gè)遠(yuǎn)程從站。各個(gè)控制站的功能和分別如下：
(1)污泥脫水機(jī)房工作站——1#PLC控制站
負(fù)責(zé)采集水廠進(jìn)水水質(zhì)數(shù)據(jù)，以及格柵系統(tǒng)、旋流沉砂系統(tǒng)、污泥濃縮系統(tǒng)設(shè)備的狀態(tài)采集和設(shè)備的控制。
(2)鼓風(fēng)機(jī)房工作站——2#PLC控制站
負(fù)責(zé)采集CASS池水質(zhì)數(shù)據(jù)，以及攪拌系統(tǒng)、潷水系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)的采集和設(shè)備的控制。
(3)曝氣生物濾池工作站——3#PLC控制站
負(fù)責(zé)采集曝氣生物濾池水質(zhì)數(shù)據(jù)，以及二次提升系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)、反沖洗系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)的采集和設(shè)備的控制。
(4)V型濾池工作站——4#PLC控制站
負(fù)責(zé)采集V型濾池水質(zhì)數(shù)據(jù)，以及反沖洗系統(tǒng)、出水系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)的采集和設(shè)備的控制。
總而言之，PLC 控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了主站與從站的數(shù)據(jù)交換及數(shù)據(jù)處理，主站對(duì)各個(gè)從站的監(jiān)控和人機(jī)交互的可視性。
