某污水处理厂集控室PLC控制系统五篇

第一篇：某污水处理厂集控室PLC控制系统

某污水处理厂集控室PLC控制系统

环保行业解决方案

一、系统要求：

生产过程的监测与自动控制，可以实现生产现场的无人值守和全厂微机化管理，为具有先进水平的现代化污水处理企业提供一个生产控制和管理的信息交换处理平台。生产管理计算机网络系统可实现生产、管理的高效、可靠运行并实现无纸化办公。

并要求全厂设中央控制室，通过对现场控制站和现场仪器仪表的连接，实现数据采集与控制功能，并可在中央控制室对主要设备实施软手动开、停控制，及工艺自动控制

二、系统组成：

本系统控制方案主要分为以下几个工段的控制：

◆前处理（格栅及提升泵）工段：

1）粗格栅开、停控制 ：根据进水时间启动粗格栅，无水后自动关闭，正常工作时可根据需要在操作站对主、备粗格栅进行手动切换：也可以在故障状态下，报警后经过操作人员确定，手动切换。

2）污水提升泵的控制（位于集水池）：将设定的水位范围定为100％，当水位低于60%时只开启一台泵，当水位上升至设定参数60％、90％时就分别增开一台泵，水位降至30%、60％、90％时则分别停运一台泵。自控系统还可根据水泵的台时数运行泵调度。当水位下降时．按先开先停的原则依次停泵。此控制方式可较好的保证水泵运行时间均匀，减少单台水泵的过频繁启动情况。

3）细格栅开、停控制：根据进水时间启动停细格栅。同时，检测细格栅前、后水位差，设置上限报警，根据水位差自动开、停细格栅，无水后自动关闭。

4）旋流沉砂池排砂控制：在正常工作情况下，可由操作人员手动也可由旋流沉砂PLC系统自动控制。排砂控制分段进行，运行一段时间，停止一段时间。

◆生化处理（CASS池及鼓风机）工段：

1）CASS反应池时序控制 ：CASS工艺是采用间歇反应器体系的间歇进水，周期排水，定时曝气的活性污泥工艺。针对CASS工艺特点，自控采用PLC时序控制，每座池子的周期控制过程为：进水(曝气)-沉淀-滗水。

2）CASS反应池溶解氧测量和控制 ：检测CASS反应池溶解氧含量，鼓风机出口的管道上安装电动调节阀，通过对DO分析仪参数的分析处理，对电动调节阀进行控制。以此调节氧含量的大小，使溶解氧的含量保持在规定范围内。在没有安装DO分析仪前，使用人工对电动调节阀开度进行控制。

3）鼓风机 ：现场控制柜可手动控制鼓风机启、停。风机出现故障，PLC报警，人工切换风机。

4）pH的测量

5）滗水器的控制：由PLC时序控制滗水器的开、停，根据液位控制滗水速度。滗水器电控柜不需要带PLC。

6）CASS池的液位控制：液位控制通过进水电动阀实现。由液位和时序配合控制进水电动阀。在自动控制情况下，电动阀打开条件满足：时序中进水时间和水位是否到位，其一条达到就关闭电动阀停止进水。

◆后处理工段：

1）加药系统 ：加药系统采用手动配制方式，配好的药排入贮存容器以备投加,PLC监测加药泵的运行及故障状态。

2）污泥脱水系统 污泥脱水系统为成套设备(包括污泥进料泵、加药泵、离心机)，自带现场控制柜。PLC监测其运行状态。

3）消毒系统 ：消毒系统为成套设备，以余氯自动控制二氧化氯的投加量。

4）总排放口安装一台COD监测仪，24V供电。

三、系统功能：

◆数据处理功能：系统将应用最新的电子数据处理技术，帮助信息处管理和用户决策。具有数据分类、检索及显示基本的点状态清单的功能，具有历史数据存档、显示管理功能。

◆报警处理功能：当故障发生时，发出声光报警(报警时取消原有电铃报警方式，采用电脑显示器上光报警和电脑扬声器声报警)，并记录打印输出。

◆应具有事件处理功能：包括事件登录、检索、事件驱动报表。

◆报表及打印功能：全厂成本分析报表打印，事故报警打印，检测量的曲线图显示记录打印事故追忆记录。

◆显示功能：除显示文字、表格、图形、曲线及报警外，还显示各站点主要设备的状态，显示各站点的所用工艺参数及工艺布置图，流程图等。

第二篇：污水处理厂自动化控制系统要点

污水处理厂自动化控制系统

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摘＆#8195;要主要介绍了佛山三山污水处理厂污水处理自控系统其构成、功能、控制模式、故障与报警、运行与维护等，并结合实践经验，总结了自动化在线仪表的日常维护保养问题。

关键词污水处理厂；在线仪表；自控系统；PLC控制

中图分类号X703文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)012-0109-01

三山污水处理厂位于佛山南海市三山港镇，营顺油库对面。该工程规划总规模5万m3/d，分两期建设，一期工程设计污水处理能力2..5万m3/d，采用了A2O（厌氧 缺氧 好氧）工艺。一期工程于2009年7月进入调试期。该工程自动化程度较高，多数设备运行及数据监测可由计算机自动控制。自动控制系统调试完成并投入运行后，运营、管理效果良好。下面就该系统构成、功能、控制模式、故障与报警、运行与维护等作一粗浅介绍。

1系统构成

1）控制装置构成。根据A2O污水处理的工艺流程、自控设计蓝图、设备I/O点数布置，PLC系统分六个控制站及两个远程I/O站。六个控制站为配电房控制室PLC1#站，风机房控制室PLC2#站，A2O生化池2-1#远程I/O站，二沉池2-2#远程I/O站，与设备配套的脱水机房加药系统PLC工作站、两个脱水机PLC工作站及紫外线消毒PLC工作站。自控系统主要由各检测仪表、各PLC控制站和中控室上位监控计算机操作站组成，现场控制站和上位机通过光纤以太网相连，与设备配套的PLC控制站采用MODUBUS通讯方式与PLC2#通讯，并由PLC2#控制站将加药系统，脱水机系统，紫外线消毒系统等三个PLC站的控制设备的运行状态及数据传送到上位计算机。

自动检测装置包括变频器、进出水流量计、风管风量计、pH仪、溶解氧仪（DO）、化学需氧量仪（COD）、污泥浓度仪（SS）及超声波液位计和液位差计等八类自动检测仪表，除各流量计的累计流量输出信号为脉冲，其余仪表测量数据的输出信号均为模拟量4～20mA。

2）设备构成。受控设备包括进水提升泵，粗、细格栅、吸砂行车，砂水分离器、搅拌器、推流器、刮吸泥机、电动闸门，罗茨风机、脱水机等40多台设备，除进水提升泵，曝气罗茨风机输出状态为开关量及模拟量（控制频率），其余设备的输出状态信号为开关量。脱水间自动加药系统、脱水机系统、紫外线消毒系统、恒压供水系统在上位计算机只能监视其状态，控制操作需在现场PLC控制站中的触摸屏上进行，其余设备可在计算机进行控制。

2系统功能

2.1系统工作原理

现场仪表对生产中各个参数自动、连续地进行检测，同时将信号传送给现场PLC，现场PLC通过计算后得出的数值在上位机的监控软件相应的画面和报表中显示出来；PLC和上位计算机监控软件中设定的工艺参数进行比较，自动地调节某台设备的工况（运行频率，启动或停止），也可手动对某台设备进行控制，从而满足生产的需要。

2.2自动控制过程

1）PLC1#站。PLC1#站主要控制进水提升泵房及粗细格栅系统设备。主要监测数据为提升泵运行电流、频率，进水泵房超声波液位，粗格栅超声波液位差及储泥池超声波液位。监控设备为：粗格栅、进水提升泵、细格栅，吸砂行车，砂水分离器，储泥池推流搅拌机。本站实现以下主要功能：根据进水泵房液位控制提升泵的启停，粗格栅前后液位差或时间周期控制格栅机的启停，粗格栅螺旋输送机与格栅机联动；根据液位控制提升泵的启停台数，按照运行时间，先开先停某台水泵；根据液位差或时间周期控制细格栅机的启停，细格栅螺旋输送机与细格栅机联动；实现砂水分离器和吸砂行车系统的联动运行。

2）PLC2#站。PLC2#站控制系统由PLC2柜，2-1#远程I/O柜，2-2#远程I/O柜组成。PLC2柜监控对象主要为曝气罗茨风机，主要检测信号为曝气罗茨风机运行电流，频率，风管压力，风管瞬时流量及累计流量，进水瞬时流量及累计流量。2-1#远程I/O柜监控对象为生化池12台搅拌机，6台内回流污泥泵，除臭系统；检测信号主要有生化池DO（溶解氧）、SS（浊度）。2-2#监控对象为二沉池两台刮吸泥机，二沉池配水井的两台外回流污泥泵，两台剩余污泥泵，及两台电动闸门，主要检测信号为出水COD，出水瞬时流量及累计流量，出水PH。本站实现以下主要功能：根据好氧池上的DO仪检测值，通过控制风机变频器的运行频率，实现对好氧区域DO的调节，达到最佳处理效果；DO的设定值可人工任意设定，控制范围在设定值的上下区间内；远程控制搅拌器、外回流污泥泵，剩余污泥泵，刮吸泥机等设备；采集各个设备状态及仪表信号。

3）加药系统PLC控制站。脱水机房自动加药系统，管理和控制污泥处理的加药系统设备。

4）脱水机PLC控制站。两套脱水机PLC柜分别控制两套脱水机设备。根据工艺要求控制泥切割机，进泥螺杆泵，脱水机。

5）紫外线消毒系统PLC控制站及恒压供水控制站。紫外线消毒系统采用紫外线灯对出水进行消毒，PLC柜为设备配套提供。二沉池上清液经出水管进入紫外线消毒系统消毒后大部分排出，小部分由恒压供水系统将输送回厂区进行回用。

3控制模式

粗格栅、细格栅、吸砂行车、提升泵、搅拌器、推流器、曝气罗茨风机、回流泵、刮吸泥机等设备的控制模式均分就地控制和远程控制两种模式：就地控制由现场设备控制柜对设备进行操作；远程控制是由操作员通过中控室上位机操作界面控制设备的启停；下面主要谈谈远程自动控制模式。

1）粗、细格栅。粗格栅、细格栅前后各安装了1套超声波液位差计，通过格栅前后的液位差来反映格栅阻塞程度，并传输到PLC控制器，进行分析计算。当液位差超过预设的数值，则启动格栅机，清除垃圾，保障正常过水，且合理的减少了设备磨损。粗、细格栅还可根据设定的启停时间间隔自动控制格栅的启停。

2）吸砂行车系统。细格栅后一道工序--沉砂池吸砂行车系统及砂水分离器则根据设定的运行周期（如每隔0.5h启动1次）自动控制开机。

3）水下搅拌机。各水下搅拌器在操作画面中如设定为“自动”运行状态后将连续运行，除非故障或手动停机。

4）提升泵。集水池共设置3台提升泵，两台变频，一台工频。根据提升泵房的液位值，为实现进水提升泵的自动控制，粗格栅机前后的超声波液位差计，采集集水池的液位信号，实时传输到PLC控制器及上位机，进行系统分析，与预设值进行比较，自动判断决定启动泵的类型和台数。

5）罗茨风机。风机房一期共安装两台220KW曝气罗茨风机，PLC根据生化池内DO反馈值与设定值比较，并根据偏差和变化趋势调节风机变频器的频率及控制风机的启动台数，使DO保持在给定值。系统设置了罗茨风机超压力保护。

6）回流泵。内外回流泵在操作画面中如设定为“自动”运行状态后将连续运行，除非故障或手动停机。系统设置了低液位保护，液位过低系统将强制所有的泵停机并报警。

7）进出水流量。进水泵房每台提升泵至细格栅之间的直管段各安装一台电磁流量计传感器，共安装三台电磁流量计传感器；每台变送器显示相应提升泵提升污水的瞬时流量，累计流量。瞬时流量之4-20mA信号，累计流量之脉冲信号传送至鼓风机房PLC中。出水流量计安装于出水流量计井，流量信号传送至2-2#PLC控制站。进出水流量信号再通过光纤以太网传送至中控制室电脑，在监控画面及报表系统中显示。

8）二沉池刮吸泥桥。从2座好氧池出来的污水都进入二沉池配水井，并通过二沉池配水井将污水均匀流至2个二沉池；二沉池采用中心进水、周边出水辐流式沉淀池，每池设1台全桥式周边刮泥机。由于比重不同，在二沉池中停留一段时间的泥水混合物即进行分离，上清液经出水管道进入紫外线消毒池消毒后作为出水排放或由恒压供水泵提取作为回用水。刮泥机把泥刮向池中心，流向污泥泵房，污泥泵房泥水混合液一部分通过外回流污泥泵回流至生化池；一部分通过剩余污泥泵输送到储泥池，之后储泥池内泥水混合物由污泥螺杆泵抽至脱水机房进行压滤脱水处理。

4故障与报警

系统拥有完备的参数保护和报警功能，设备出现故障，如：泵的低液位停机保护、设备过载保护，参数的超出高低限报警等。当发生报警时上位机画面中会自动弹出一个报警提示窗口，在该窗口中显示了发生报警的设备名称和报警状态。点击“确认”或者“总确认”按钮，再点击关闭按钮才能正确关闭该报警。

5维护与保养

每天应定时巡查，查看设备的运行是否正常，听设备的运转声音是否正常，如发现异常，为确保设备不被损坏应及时停机并由通知专业人员进行维修，部分设备需注意适时加油。

自动检测仪表故障报警主要是由于被测参数超出测量范围或仪表本身误差累积造成测量值偏离真实值过多而报警。对于一些精密仪表、探头而言，污水厂的工作环境是比较恶劣的。因此，对它们必须定期维护与保养。

1）保持自动化检测仪表传感器的清洁。由专人定期清洗探头，保证数据采集准确性。特别是DO，SS，PH仪等直接与污水接触的分析仪表，必须定期由专人清洗，每一个月清洗1次，保证仪表的正常工作；清洗时要求使用柔软的材料，以免损坏仪表。

2）定期校正各种仪表。仪表在长期运行过程中难免会产生测量误差，为了保证仪表测量的准确性，对分析仪表需每月定期校正1次；而且要求水质化验技术人员利用化验室仪器检测相应的项目，并与现场仪表测量结果比较，如果偏差太大，那么应适时对仪表进行校正，确保仪表测量数据准确。

第三篇：工业控制系统污水处理厂防雷方案

污水处理厂防雷方案

第一部分、概述

污水处理厂一般位于城市郊区，厂区占地面积较大，并且厂区附近没有高大建筑物，附近较空旷，易遭受雷击。经过我们对现场的实地勘察，须进行实施防雷保护的内容为：

沼气发电厂房顶部排风装置的高度超出了厂房避雷带的保护范围。须增设防直击雷装置。

厂区内监控系统外部摄像头没有防直击雷措施，支撑摄像头的杆塔没有接地。外部摄像头须安装防直击雷装置。

消化池数据处理系统和中控室机房没有防雷电波侵入和雷电感应的措施。数据处理系统机房包括电源供配电系统和数据信号传输系统。电源供配电系统为市电双路供电，数据信号传输系统采用4-20ｍＡ模拟信号线路。

中控室机房位于办公大楼的六楼，电源供配电系统为市电双路供电，闭路电视监控系统信号传输采用同轴电缆，控制信号为485数字信号。

为此，依据系统防雷的设计理论，我们建议进行以下各方面的系统防雷保护：

A． 沼气发电厂房顶部防直击雷保护； B． 厂区内监控系统摄像头防直击雷保护； C． 数据处理系统机房电源系统防雷及电涌保护； D． 中控室机房电源系统防雷及电涌保护；

E． 数据处理系统数据信号传输线路接口防雷及电涌保护； F． 中控室机房视频信号传输线路接口防雷及电涌保护； G． 中控室机房485控制线路接口防雷及电涌保护； H． 机房均压等电位系统的连接。第二部分、防雷保护方案

一、厂区内监控系统的防雷保护

监控系统的防雷保护包括：监控系统摄像头外部防护；监控系统摄像头交流供电系统防雷及电涌保护；监控系统摄像头视频信号传输线路接口防雷及电涌保护；监控系统中控室机房电源系统防雷及电涌保护；监控系统中控室数据传输线路接口防雷及电涌保护。

1、监控系统摄像头外部防护

厂区内有监控摄像头，均未做防直击雷保护，为保护摄像头在距支撑塔3M处建一座高3M的支撑杆并安装一支HD系列优化避雷针。直击雷防护要有合格的地网与避雷针相连接，做10组地电阻≤10Ω的地网。

2、监控系统摄像头交流供电系统防雷及电涌保护

监控系统摄像头供配电系统电源为单相三线制。为此，我们在电源供配电箱内安装HD系列浪涌保护器，对厂区内的动力设备实施一级防雷及电涌保护。

3、监控系统摄像头视频信号传输线路接口防雷及电涌保护

视频信号传输线路为监控系统摄像头至中控室视频信号接收装置的线路，依据视频信号传输线路的技术参数，我们选用黑龙江恒电防雷工程公司公司生产的HD系列过电压保护器，用于高传输速率的接口的过电压保护装置。该抗高频干扰的转换头外壳上有用于连接同轴电缆的BNC或者N连接件。

4、监控系统中控室机房电源系统防雷及电涌保护

中控室机房电源供配电系统电源线是雷电入侵监控设备的重要途径，为此，我们在机房电源入户处实施第一级防雷粗保护，选用HD系列间隙型雷击电流放电器对直击雷进行防护，吸收90%的大能量雷电流。第二级为中级保护，对雷电流进一步吸收。第三级为细级保护，吸收第一级和第二级变量后的残压。同时第三级还将起到吸收线路上的感性负载和容性负载的“通”“断”引起的浪涌电压及对相电压可能的误输入线电压的保护，最终送给设备一个洁净的电源环境。

5、监控系统中控室数据传输线路接口防雷及电涌保护

监控系统中控室数据传输线路为：视频信号传输线路和485数字信号传输线路两种。

视频信号传输线路为监控系统摄像头至中控室视频信号接收装置的线路，依据视频信号传输线路的技术参数，我们选用HD系列过电压保护器，用于高传输速率的接口的过电压保护装置。该抗高频干扰的转换头外壳上有用于连接同轴电缆的BNC或者N连接件。

485数字信号传输线路为中控室控制信号线路，依据485数字信号传输线路的技术参数，我们选用HD系列快速大功率保护器件，它无感解偶，保护电流高达5KA甚至10KA。

6、监控系统中控室机房均压等电位带

防雷工程技术设计和防雷工程具体实施都是基于执行IEC-1024国际防雷标准要求，设置均压等电位联接的地线系统，从而以将雷过电流泄入大地为最终目的。同时对综合布线系统存在的不规范进行改进和完善。在具体的防护工程实施过程中，将在不同的工作现场分别设置良好的均压等电位联接的地线系统，保证在发生雷击的瞬间，使被保护设备与均压等电位带处于一均压等电位状态。关于均压等电位带的实施，我们在中控室机房的地板下设机房专用均压等电位地线带，机房UPS供电系统电源插座及信号地均在最近的距离内与均压等电位带相连，避免因设备间电势差而使设备损坏。

二、沼气发电厂的防雷保护

沼气发电厂的防雷保护包括：沼气发电厂厂房外部防护和沼气发电厂动力设备配电系统防雷及电涌保护。

1、沼气发电厂外部防护

经现场勘察，沼气发电厂厂房长约70M，宽约50米，高约20米。屋顶有避雷带。排风管高出避雷带约1～1.5米。根据《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）3 的规定，该发电厂应为第一类防雷建筑物。据此，本方案设计在发电厂的屋顶装设独立避雷针。

沼气发电厂房顶的设备高出原有的防雷装置，极易发生雷击，对设备和人员的安全构成隐患，本方案设计在屋顶的中心装设一座高4M的支撑塔并在塔顶安装一台HD系列提前放电型避雷针，该针具有限流作用能有效改变雷电流的放电过程，雷电波型展宽、波头平缓、幅值降低，从而有效抑制和削弱地电位反击。

2、沼气发电厂动力设备配电系统防雷及电涌保护

沼气发电厂外设动力设备等共2处。供配电系统电源为三相五线制。为此，我们在动力设备电源入户处实施防雷保护，选用HD系列加装在动力设备配电箱内。

三、消化池数据处理系统的防雷保护

消化池数据处理系统的防雷保护包括：数据处理系统电源供配电系统防雷及电涌保护和数据信号传输线路接口防雷及电涌保护。

1、消化池数据处理系统电源供配电系统防雷及电涌保护

消化池数据处理系统电源供配电系统电源线是雷电入侵数据处理设备的重要途径，为此，我们在机房电源入户处实施第一级防雷粗保护，选用HD系列间隙型雷击电流放电器对直击雷进行防护，吸收90%的大能量雷电流。第二级为中级保护，对雷电流进一步吸收。第三级为细级保护，吸收第一级和第二级变量后的残压。同时第三级还将起到吸收线路上的感性负载和容性负载的“通”“断”引起的浪涌电压及对相电压可能的误输入线电压的保护，最终送给设备一个洁净的电源环境。

2、消化池数据处理系统信号传输线路接口防雷及电涌保护

消化池数据处理系统数据信号传输线路为4-20mA模拟信号数据传输线路。4-20ｍＡ模拟信号传输线路为各消化池（罐）顶部流量计和液位仪等传感器至数据处理系统PLC等设备的线路，依据信号传输线路的技术参数，我们选用HD系 列过电压保护器，4-20ｍＡ模拟信号传输线路为中控室控制信号线路，依据4-20ｍＡ模拟信号传输线路的技术参数，我们选用HD系列快速大功率保护器件，它无感解偶，保护电流高达5KA甚至10KA。

3、数据处理系统机房均压等电位带

防雷工程技术设计和防雷工程具体实施都是基于执行IEC-1024国际防雷标准要求，设置均压等电位联接的地线系统，从而以将雷过电流泄入大地为最终目的。同时对综合布线系统存在的不规范进行改进和完善。在具体的防护工程实施过程中，将在不同的工作现场分别设置良好的均压等电位联接的地线系统，保证在发生雷击的瞬间，使被保护设备与均压等电位带处于一均压等电位状态。关于均压等电位带的实施，我们在中控室机房的地板下设机房专用均压等电位地线带，机房UPS供电系统电源插座及信号地均在最近的距离内与均压等电位带相连，避免因设备间电势差而使设备损坏。

四、厂区内外设照明灯具和动力系统电源供电的防雷保护

厂区内外设照明灯具和动力系统共10处。供配电系统电源为三相五线制。为此，我们在照明灯具和动力系统电源入户处实施防雷保护，选用HD系列加装在配电箱内。

第四篇：怀柔污水处理厂自动化控制系统改造方案(北京金控)

北京金控自动化技术有限公司

北京市怀柔污水处理厂自动控制系统改造方案

一、概述

怀柔区污水处理厂一、二期共计日处理量5万吨，再生水处理量5万吨，污水处理工艺采用A/A/O工艺，再生水处理采用某公司的MBR膜工艺，整体工艺运行良好。由于历史原因，污水处理自控系统与再生水处理自控系统独立运行，互不影响，但系统结构不完善，数据采集不全面，给用户的使用带来一些不便，本次系统改造即是针对系统中存在的问题进行改造。

二、实际情况分析

1、污水处理系统 1.1简介

污水处理自控系统（以下称“污水系统”）由某公司负责集成，主要采用施耐德品牌的设备，PLC采用Primium系列，共7个PLC分站，通讯方式采用总线通讯，上位软件采用AB公司的RSView组态软件，I/O点数约2000点，原系统结构图如下：

北京金控自动化技术有限公司

1.2系统存在的问题

（1）通讯方式落后

由于污水系统建立较早，采用了较早的CANopen总线通讯方式。该方式相比于施耐德公司MODBUS TCP/IP以太网方式具有通讯速度慢、可靠性低、拓扑结构落后等缺点。特别需要注意的是，作为总线通讯的主干线路，如果发生断路，则该断点之后的总线通路上的所有数据将无法与主站进行通讯，主站将无法对这部分子站中的设备进行监测和控制，直接影响到正常生产。

（2）PLC与上位软件不配套

PLC采用了法国施耐德公司的产品，上位软件采用了美国罗克韦尔公司的产品，就使得他们的通讯不能采用任何一方的特有方式，不利于两种产品之间的稳定通讯，不利于日后的扩展。

2、再生水系统 2.1简介

再生水MBR处理自控系统（以下称“MBR系统”）由某公司负责集成，主要采用西门子品牌的设备，PLC采用S7-300系列，共3个PLC分站，采用TCP/IP光纤以太网通讯方式，上位软件采用Wincc组态软件，I/O点数约1000点，原系统结构图如下： 北京金控自动化技术有限公司

2.2系统存在的问题

（1）数据采集不完善

MBR系统没有将现场的所有设备信号采集到上位监控系统中，因此，对一些重要设备的监控不及时、不准确，数据不完善，并且不能实现远程控制，操作不方便，给运营管理人员造成工作上的不便。

（2）网络拓扑结构不合理

MBR系统采用了光纤以太网方式进行通讯，网络拓扑结构采用了星型连接，虽然问题没有污水系统的严重，但是，如果中控室与现场通讯的主光纤断路的话，中心控制室就无法与现场PLC进行通讯，无法对现场设备进行监测和控制。

作为该污水处理厂的整个自控系统来说，可以总结成以下两点：（1）自控设备先进，工艺运行良好；（2）自控系统没有合理组合，品牌太多，造成系统不兼容，扩展性差，使用不方便。

由于污水和MBR的自控系统采用了法国施耐德、德国西门子、美国罗克韦尔三个不同品牌的PLC和组态软件，并且互不兼容，通北京金控自动化技术有限公司

讯方式不同，因此，两套系统不可能在现有平台基础上进行合并或整合，只能分开使用，使用上不方便，也为将来污水处理厂的扩建升级留下了隐患，也成为本次改造工作的重点。

三、改造方案

随着技术的创新和不断发展，污水处理厂的自控系统发挥了越来越重要的作用，管控一体化技术不断在污水处理厂实现和发展。光纤以太环网技术已经成为主流，具有速度快，扩展性好，兼容性好等优点，下图为目前较为典型的某厂自控系统结构图。虽然目前该污水处理厂还达不到此案例中的先进程度，但可以据此结构确定未来改造或扩建方向。

1、改造原则

根据自控技术的发展趋势和该污水处理厂自控系统的现状，我们北京金控自动化技术有限公司

确定以下改造原则：

（1）坚持主干，丰富枝叶（2）统一平台，易于扩展（3）立足现实，完善创新

2、改造方案

根据该污水处理厂的实际情况和我们在自控领域的专业经验，我们认为，解决目前的问题仍然需要依靠现有底层PLC系统，对底层PLC及其通讯方式不进行大的改造，以保持现有设备的良好运行，待日后合适的机会可以再次进行改造。系统结果图如下：

在具体实施方面，我们提出，分三步对该污水处理厂自控系统进行改造。

（1）第一步——基础改造

/基础改造主要解决现场PLC数据采集准确性和全面性问题，按点检查，重新编制程序，画出准确竣工图，具体包括：

①对照图纸，检查MBR系统的PLC点是否连接，是否与图纸一北京金控自动化技术有限公司

致，不一致的情况下进行修正，在原竣工图上进行准确标记。

②将MBR系统PLC系统中包括故障、运行、自动和仪表信号在内的所有信号采集到中控室监控计算机，对不完善的数据点重新编制PLC程序和上位软件程序，实现报警信号报表、实时数据、历史数据报表和数据存储；

③改变原系统网络采用的星型拓扑结构，增加两条光纤，使其成为光纤环网，以增加该系统的可靠性。

④在中控室监控计算机实现MBR系统中的设备启动/停止等远程控制；

⑤检查污水系统的PLC点的连接情况，与原竣工图进行核对，对不一致的地方在原图上进行准确标记；

工作流程： 北京金控自动化技术有限公司

进厂收集整理竣工资料备份原工控机系统读取并备份原上位软件读取并备份3个现场PLC程序校对竣工资料与实际情况否是否一致现场重新校对、整理、定义是PLC程序中添加变量、编程在上位监控软件中添加变量上位监控软件画面修改、增加、制作通讯测试检查验收 经过基础改造，使MBR系统和污水系统的图纸描述准确，资料齐全，以便于未来进行扩建和检修等，同时，核对MBR系统中的数北京金控自动化技术有限公司

据点，对PLC编制控制程序，在上位监控软件中实现远程控制。

（2）第二步——整合改造

从业主单位的长远利益考虑，注重于系统的整合改造，使改造后的系统具有完整性，并且兼容性良好，便于以后扩建工程的扩展。主要增加至少一台高性能工控机和一台数据服务器，增加一套第三方监控软件KingTrol SCADA，在此基础上对上位监控系统重新设计、集成。改造后的系统具有以下功能和特点：

①污水与MBR系统合并，在同一台监控主机上对所有PLC分站进行监控；

②所有设备可实现中控室远程控制，便于全过程控制和流程优化；

③故障报警信号具有全面、良好、完整的显示和记录； ④仪表信号实时数据和历史数据存储和查询，采用数据库存储。工作流程： 北京金控自动化技术有限公司

进厂收集整理竣工资料备份原两台工控机系统读取并备份原两台上位软件读取并备份8个现场PLC程序校对竣工资料与实际情况否是否一致现场重新校对、整理、定义是再生水系统PLC程序中添加变量、编程污水系统PLC读取变量设计、集成上位系统通讯测试检查验收 北京金控自动化技术有限公司

经过整合改造，污水系统和MBR系统在统一的监控平台进行监测、控制和管理，数据采集全面、存储完善、查询方便、操作简单。

（3）第三步——信息化建设

根据目前国际国内污水处理厂建设的发展趋势和业主单位的管理需要，以完善的自控系统为基础，进行污水处理厂信息化建设，实现管控一体化成为本次工作的又一个重点。根据与业主单位的沟通，主要实现以下功能：

①电能管理。将配电中心的电力数据与现有系统进行通讯和存储，以车间为单位，可对每个车间以日或月为查询统计条件，分别进行电能监测和成本核算，为管理者的优化调度管理及绩效考核提供参考。

②成本分析。对全厂的电费和药剂费进行统计和分析，形成全厂的运营管理成本分析系统，并且与水量结合分析，对单位污水处理成本进行监控和管理，为管理者调度、全过程优化运行、节能降耗提供参考，切实降低企业运营成本。

③数据仓库。为便于长时间、大容量存储运行数据，必须建立全厂的实时数据仓库，采用企业版SQLSever实时数据库软件和IBM服务器相结合的方式。通过建立数据仓库，对报表进行全面改进，改变以往表格形式的报表，全部采用趋势图、柱状图、饼图等直观的、便于分析的方式进行汇总，方便管理者进行查阅。

④WEB访问与管理、网站建设。为提高污水处理厂的管理效率，提高信息化水平，为管理系统建立一个网站，设置WEB远程访问与北京金控自动化技术有限公司

管理的功能，便于管理者进行远程管理，随时随地掌握污水厂的运行情况。同时，不同车间单位（例如化验室）可随时通过站点将管理数据统一到同一个数据平台上，方便管理者进行实时管理和调度。总结

通过北京金控自动化技术有限公司对怀柔区污水处理厂的改造，彻底解决了原有系统的问题，改变了其厂污水处理系统与再生水系统长期独立运行，无法融合的局面，从而大大提高了企业的自动化管理水平，尤其是信息化系统改造，全面提升了也得管控水平，通过这次改造，达到了提升管理水平，节能降耗的目的。

第五篇：污水处理厂自动化控制系统的应用

污水处理厂自动化控制系统的应用

摘 要：本文主要介绍了目前污水处理厂的自动化控制系统的构成，以及怎样利用PLC系统和通信网络实现自动化控制。然后以沥滘污水处理厂二期工程的自动化系统为例，阐述了污水处理厂自动化系统的应用，最后总结了该自动化系统的特点。

关键词：污水处理厂；PLC；自动化控制系统

Application of Automation Control System in Sewage

Treatment Plant

Abstract: This paper mainly introduces the automation system structure,and how to utilize PLC and communication network to achieve automation control in sewage treatment plant.And then take the second phase of LIJIAO Sewage Treatment Plant as an example, to illustrate the application of automation system.The final part of this paper summarizes the characteristics of this automation system.Key words: Sewage Treatment;PLC;Automation Control System

0 引言

微电子、通信、计算机技术的发展大大提高了水处理控制系统的信息化和智能化程度，PLC以其卓越的可靠性、抗干扰性以及灵活的控制方式成为水处理自动化系统的核心控制器，其与开放的网络通信系统一起，共同推动着水处理自动化系统的发展。

一般来讲，整个污水处理厂都有总控室和多个现场控制站，站与站之间通过控制器层网络或信息层网络相连，然后全部连接到总控室，总控室的多台计算机、工作站和图形站都用信息层网络连接，这样和现场控制站构成了集中管理，分散控制，高速数据交换的工厂级自动化网络[1]。系统构成

监控系统通讯网络和PLC是污水处理自动化系统的核心组成部分，根据污水处理自动化本身的特点和监控需求选择合适的PLC及通讯网络是保证污水处理自动化系统性能的重要因素。

1.1 通信网络

对于污水处理自动化系统，按照系统结构的划分一般把监控系统划分为信息层、控制层和设备层。

第一层为信息层，主要负责大量信息及不同厂家不同设备之间的信息传输，工业以太网Ethernet为目前较常用的一种信息网络，世界各大PLC生产厂商均支持工业以太网，如施奈德支持的Modbus-TCP/IP以及西门子支持的ProfiNet等。

第二层为控制层，主要采用现场总线组成隧道区域控制器网络，其特点是由于采用了标准总线组网，既能满足实时通信的要求，又具有开放协议的标准接口，能在总线上方便的挂接各种外场设备，有利于监控系统的扩展。目前，在污水处理厂自动化系统中应用的现场总线主要有ControllerLink、LonWorks、Inetrtbus、Profibus、Can和Modbus。

第三层为设备层，这一层用于PLC与现场设备、远程I/O端子及现场仪表之间的通讯，它们有DeviceNet、Modbus以及Profibus/DP等。

1.2 PLC的选择

PLC作为核心控制器，其必须具备以下几大功能特点：

（1）本身必须稳定可靠，具有较高的故障保护能力；

（2）控制分站本地控制器可以独立承担控制分区的基本控制任务，即使监控站或者监控中心因故障停止运行，相邻区域的控制器也能交换数据信息；

（3）当某控制站的控制量出现变化时，可按预定方案和程序采取相应的算法，对相关区域的控制对象，比如泵或者加药系统等做出相应的调整。因此，它必须有数据采集存储处理功能；

（4）通信功能、容错功能、自动诊断功能和本地操作功能（即能带触摸屏）。

1.3 监控分中心及上位监控软件

监控分中心一般将设置多台SCADA工作站（工控机）。分别用于水厂调度系统、加药间（加氯间）、送水泵房等监控，完成污水厂内各种设备的状态显示、自动控制、半自动控制、分析报表等工作。同时，监控分中心还将设置了多台服务器，为其它计算机提供支援和与监控总中心进行通信。应用案例

下面以沥滘污水处理厂二期工程为例，具体说明污水处理厂自动控制系统的组成

图2-1 沥滘自动控制系统拓扑图

2.1 总体结构

本自动控制系统以标准的、开放的工业以太网作为系统主干网络，配以高性能、高可靠性的现场控制站组成，中间节点采用工业以太网冗余交换机，构成了自控系统的光纤冗余环状网络结构。PLC站采用Siemens S7系列的产品，上位软件采用Win CC 6.0组态软件，仪表系统以日本HACH、美国GLI品牌为主。采用这种结构可使生产过程中的信息能够集中管理，以实现整体操作、管理和优化；同时，也使得控制危险分散，提高系统可靠性。

2.2 PLC控制站

PLC现场控制站用于现场各车间数据采集与控制，采用s7-300/400系列PLC，并配有UPS电源。每个控制站的PLC将监测和控制有关区域的所有设备和过程，并且通过TCPIP以太光纤环网与监控计算机相连，中控室能够观察到厂内重要设备的运行状态和工艺参数，完成对现场设备的操作与控制、参数的设置和修改。

沥滘二期工程全厂共设立了7个PLC分站：

PLC1：预处理系统分控站，监控提升泵、粗格栅、细格栅、沉砂池等设备的运行状况和各种液位、进水流量等参数。

PLC2：初雨沉淀池分控站，监控搅拌机、刮泥机、加药泵等设备的运行状况和各种液位、加药流量等参数。

PLC3：3#生化池分控站，监控3#生化池中的搅拌机、污泥回流泵等设备的运行状况和溶解氧DO、污泥浓度MLSS等参数。

PLC4：4#生化池分控站，监控4#生化池中的搅拌机、污泥回流泵等设备的运行状况和溶解氧DO、污泥浓度MLSS等参数。

PLC5：二沉池和鼓风机分控站，监控刮泥机和鼓风机的运行状况。PLC6：消毒池分控站，监控消毒池中的二氧化氯发生器、进出水闸门、轴流风机等设备的运行状况和出水流量、出水COD、出水TP等参数。PLC7：脱水车间分控站，监控脱水车间中的污泥脱水机、泥泵等设备的运行状况和污泥流量、上清液MLSS等参数。

2.3 上位监控系统

上位监控系统是指在厂区的中心控制室对全厂的设备和工艺运行情况进行监控，它是通过通讯系统采集到系统内各个站点的设备工作状态和各种与调度、控制有关的工艺参数，根据整个系统的运转情况，进行统一调配、控制。上位监控系统包括监控计算机、上位监控软件、模拟屏、电视墙、网络通讯系统、不间断电源等。

我厂上位软件采用WinCC6.0组态软件，该软件采用基于WEB浏览器的人机界面和监控SCADA软件，便于通过Internet远程访问。

上位监控系统主要功能：（1）全厂数据的采集；（2）全厂设备的优化调度；（3）报警处理和记录；（4）事故记录；

（5）数据存贮和数据库管理；

（6）工艺流程、实时参数、趋势图及故障显示；（7）报表生成。

2.4 仪表系统

仪表系统是对物质的成分及物理特性等进行分析和测量的仪表，是现代工业生产过程中进行自动监测和自动控制，以达到优质高产、节能降耗以及保证安全生产和保护环境的目的。自动分析仪表是污水处理系统中对一些复杂化学成分进行检测的常用仪表。沥滘厂采用的仪表以日本HACH、美国GLI品牌为主，主要包括：超声波液位计、明渠流量计、溶解氧检测仪、污泥浓度计、氨氮检测仪、COD检测仪等。

2.5 系统特点

（1）高可靠与高稳定性：环形冗余以太网，保证了单一点的链路中断不会造成网络通讯的中断；而控制器网络能在PLC或上位工控机之间建立灵活方便的传送和接收大量数据的工厂自动控制网络。下列技术与工程措施，也确保了系统的长期稳定可靠性：整个系统选用符合工业级标准的成熟定型产品；PLC模块具有自诊断（检错）与容错功能；PLC控制柜内具有完善的抗干扰及防雷等技术措施；中控室及现地控制站设备均具备UPS电源功能；即使在上位机发生故障或通信中断时，现地控制站亦可以在手动模式下独立完成基本局部控制；

（2）高扩展性：工业以太网具有向下兼容性。对于双绞线或光纤介质，如果将传输速度从10Mbps提升到100Mbps，在大多数场合不需要改变现有的布线，只需更新网络设备即可。

（3）开放性：系统对用户是开放的。设备的增减、控制方案的选取、系统的扩缩与维护等，用户都可以在广泛的设备环境下便利地自己完成。所有硬件接口，软件协议全部按开放性的标准设计、编制。此外西门子串行口的协议宏功能，使得开发方不需要编写专门的通信程序与第三方设备进行通信，原则上西门子PLC能和任何带RS-232C，RS-422或RS-485接口的设备进行通信。

（4）操作的实用性：组太软件和编程软件都是全中文界面，丰富的图画功能，使用户清晰的了解污水处理厂各工段的运行情况，故障报警点的分支细节，使操作员仅通过鼠标便可发布各种指令或换画面；用户还可通过上位机的网络访问网络内任一节点的数据。结语

沥滘厂二期的自动化系统是目前最先进的、适用于大多数污水处理厂及其它工业领域的自控系统方案，性价比非常高。其以高可靠与高稳定性、高扩展性、开放性、操作的实用性保障了厂内设施的自动化运行和实时监测要求，对确保正常生产运行发挥了巨大作用。

为了更好地利用这个系统，有很多相关工作可以做：一方面相关人员要做好对系统的维护，另一方面，可以通过技术改造，利用PLC的I/O的剩余空间，把更多厂内的信息反馈到上位监控系统；再者，可以把现有的开环控制部分，结合设备的情况，通过编程改为闭环控制，从而减低人手控制的滞后性，增加生产效益。

参考文献

[1]乔丛等，关于国内污水处理及CASS工艺自动控制技术的初步探讨，仪器仪表标准化与计量，2007.3