水是人類生活和國民經濟發(fā)展的不可或缺的重要部分。隨著現代化社會的發(fā)展，水污染成為阻礙社會發(fā)展的重要問題。其中，工業(yè)水污染問題尤為嚴重。工業(yè)廢水具有污染物種類多、成分復雜、化學需氧量(COD)濃度高、可生化性差、毒害性大等特點。如果不對其進行有效的綜合治理，必將造成嚴重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞，危害人類健康，阻礙經濟的可持續(xù)發(fā)展。早期的工業(yè)污水處理進出水切換復雜，控制設備多，非常不便于運行與管理，限制了其發(fā)展。隨著科學技術的不斷發(fā)展，計算機和自動控制技術的加入，污水處理問題迎刃而解?？底靠萍荚O計了一種基于PLC的遠程監(jiān)控系統，對污水處理過程進行自動控制和遠程監(jiān)控，大大提高了污水處理系統的工作效率和穩(wěn)定性。

 

 

 

一、污水處理工藝流程及系統構成

目前，污水處理的主導工藝有AB法與SBR法。本文中的污水處理選用SBR法，是序批式活性污泥法的簡稱，是一種連續(xù)進水、間歇曝氣、間歇排水的工藝。它的原理是通過微生物的活動來凈化污水。

污水通過主管道進入格柵間，通過粗格柵將體積較大的固體物過濾，再通過細格柵將體積較小的固體物進一步過濾。適時開啟柵渣壓榨輸送一體機將過濾出的固體堆積物進行壓榨并外運。經過預處理后，通過大型潛水泵將污水輸送至調節(jié)池，等待下一步處理。污水進入調節(jié)池后，通過提升泵，將污水輸送至沉砂池進行砂水分離，污水進入SBR池。適時將砂水分離器分離出的干砂外運，清液回流至調節(jié)池。SBR反應池為整個工藝的核心，處理周期由進水、反應(曝氣)、攪拌、閑置和潷水5個過程組成，反應期間要保證一定的曝氣量，需要的活性污泥一般情況下為定量，剩余污泥則排向污泥池。凈化后的水在上層由潷水器潷出，加氯消毒后排入自然水體。污泥池的污泥經脫水后外運，進行再處理或掩埋。

 

 

根據污水處理廠的生產工藝，將整個污水處理過程分成3個模塊：

 

1)污水雜物的去除及預處理。 

 

2)SBR池中進行污水的物理化學反應及水與污泥的分離。

 

3)水的消毒及污泥處理。

 

遠程監(jiān)控系統采用分布式控制系統結構，由上位機、下位機和現場儀表設備構成，實現實時數據采集和自動控制的功能。監(jiān)控中心控制室設立兩臺上位機、一臺打印機。下位機設立3個PLC控制站，即1#PLC站、2#PLC站和3#PLC站分別用于各不同處理過程的控制。PLC選用西門子S7-200系列，上、下位機通過工業(yè)以太網交換機組成以太網絡進行通訊。該系統具有極高的性能/價格比。

 

 

二、PLC控制系統下位機設計

 

2.1 1#PLC控制站設計

 

1#PLC控制站是污水處理的第一步。PLC連接超聲波液位計、孔板流量計、壓力變送器及溫度變送器作為模擬量輸入信號，粗細格柵機、柵渣壓榨輸送一體機及潛水泵的運行狀態(tài)作為數字量輸入信號。通過超聲波液位計檢測的污水液位，液位達到高限值時自動啟動潛水泵將污水輸送至下一處理工藝段；液位達到低限值時自動停止?jié)撍玫倪\行，防止干燒。液位的高、低限值可在上位機實時在線修改。各電氣設備均設手動、自動兩種運行模式，可根據實際運行需要進行選擇。流量計用以計量污水進水量。

 

2.2 2#PLC控制站設計

 

2#PLC控制站是整個污水處理過程中較重要的一環(huán)。主要連接檢測儀表有pH計、溶解氧監(jiān)測儀、污泥濃度儀等分析儀表及超聲波液位計、溫度變送器、壓力變送器等儀表作為模擬量輸入信號。主要電氣設備有攪拌機、曝氣機、潷水器、砂水分離器、排砂泵、提升泵等，其中各設備運行狀態(tài)作為數字量輸入信號，數字量輸出信號用于控制各設備的啟動/停止。提升泵控制原理與1#PLC控制站中潛水泵控制原理相同，均為通過液位值自動控制。攪拌機、曝氣機、潷水器為循環(huán)順序控制，攪拌機啟動相應的設定時間后，閑置一段時間，然后曝氣機啟動相應的設定時間，閑置一段時間后，攪拌機再次啟動，當循環(huán)運行次數達到設定次數時，開啟潷水器，將清水排出。設備運行時間、閑置時間、循環(huán)運行次數等參數均可在上位機實時在線修改。

 

 

2.3 3#PLC控制站設計

 

3#PLC控制站是污水處理過程工藝的尾段。主要負責控制二氧化氯消毒機、排泥泵等電氣設備。連接余氯監(jiān)測儀作為模擬量輸入信號，實時監(jiān)測消毒后清水中的余氯指標，以滿足排放標準。連接污泥界面儀作為模擬量輸入信號，實時監(jiān)測污泥池中污泥界面高度，達到設定高度時，自動啟動排泥泵，將污泥外排，低于設定高度時，停止排泥泵。

 

三、 監(jiān)控中心的設計

 

監(jiān)控中心設上位機兩臺作為操作員站(其中一臺兼工程師站)，打印機一臺用于打印歷史趨勢、運行報表等。軟件采用西門子Wincc上位機軟件，與下位機通訊簡單，組態(tài)方便。

 

主監(jiān)控系統界面將工藝流程、儀表數據顯示、流量累計、自動運行參數設定、設備運行狀態(tài)反饋及各設備控制功能集中顯示，非常便于操作員對現場運行狀態(tài)的觀察和控制。各設備均設手動、自動兩種運行模式，可根據實際運行情況投入自動運行。對反應池中的曝氣、攪拌、閑置等過程可進行自動運行時間及運行次數的設定，并可往復循環(huán)運行。另外，監(jiān)控系統集歷史趨勢查詢、操作記錄查詢、報警記錄查詢、運行報表查詢等功能與一體，并可通過中控室設立的打印機實時打印。

 

該系統主要特點為：

 

1)各潛水泵、提升泵可根據液位自動啟停；各泵可根據運行時間優(yōu)先啟動運行時間相對較少的泵，避免長期運行某泵導致磨損過大。

 

2)曝氣時間、曝氣間隔時間、攪拌時間、攪拌間隔時間、循環(huán)運行次數等參數均可根據實際運行情況在監(jiān)控畫面實時調整，方便用戶對于污水處理過程的控制，可實現無人值守，節(jié)省了大量人力及運行成本。

 

 

三、通訊網絡的設計

 

通訊網絡是上位機監(jiān)控系統和下位機PLC控制系統的連通介質，其穩(wěn)定性和實效性直接決定了整個系統的運行狀況好控制功能。本文設計的通訊網絡以Ethernet/IP協議為基礎。利用光纖將分布式PLC和上位機連接，在中控室設立以太網交換機，組成以太網絡，確保通訊的穩(wěn)定和實效性。同時，由于采用光纖以太網通訊，將各PLC分布在相應的工藝區(qū)域，使得儀表、電氣等設備的連接電纜長度大大減少，節(jié)省了大量施工成本。

通訊網絡除以太網外，還對外開放Modbus通訊接口，可通過RS485通訊協議方便擴展連接第三方設備，系統的擴展性、可兼容性大大提高。

系統預留GPRS無線通訊模塊，方便將運行數據實時無線上傳到環(huán)保部門的監(jiān)控中心。

 

 

四、康卓科技污水廠遠程監(jiān)控系統

污水廠遠程監(jiān)控系統自投入運行以來，由于采用基于PLC的遠程監(jiān)控系統，整個污水處理系統運行平穩(wěn)，故障率極低，自動化程度高，操作靈活簡便，基本實現了無人職守運行，為企業(yè)節(jié)省了大量運行成本。

 

五、污水廠遠程監(jiān)控系統項目案例：廣西省桂林市興安縣城北污水處理廠

 

 

五、污水廠遠程監(jiān)控系統服務與訂購

污水廠遠程監(jiān)控系統自售出起在使用過程中如需技術幫助，公司設立了營銷服務的專業(yè)客服，免費為用戶提供售前、售中、售后的技術咨詢和安裝調試指導，解決用戶提出的問題。

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