城市污水处理厂自动化系统的结构形式

本文讨论和分析了城市污水处理厂自动化系统的结构形式。0前言近几十年来，自动化技术的应用范围越来越广，应用程度也越来越深。自动化技术的广泛应用极大地解放了人类复杂的体力劳动和不安全的工作环境，极大地改善了工作环境和人类生活质量。不仅如此，自动化技术的应用明显增强了企业的竞争力，使企业在激烈的市场竞争中立于不败之地。随着计算机技术的飞速发展及其在各个领域的渗透，基于计算机软硬件技术的自动化技术发展到了一个新的水平，显示出强大的生命力和应用前景。特别是信息时代的到来，计算机网络技术的成熟和迅速普及，对自动化技术提出了新的要求，展示了新的应用前景。相信基于计算机网络技术的自动控制技术将是当今和未来的主流应用。与其他西方国家在整体技术上相比，中国的自动化技术领域起步较晚，相对落后，但发展迅速。自动化技术在我国的应用产生了巨大的经济效益和社会效益。为了进一步增强国家实力，与发达国家竞争，我们必须进一步加强基础研究，深化自动化技术的应用。1污水处理厂项目建设的一般原则污水处理厂顶部建设的一般原则如下：实用性。以解决实际问题为主，坚持领导决策服务，同时也为管理服务，为生产建设服务。高级。使用成熟的技术，考虑到未来的发展趋势，并在我们的能力范围内行动，我们应该适当地超前，为发展留有余地。可扩展性。该系统易于扩展，以保护先前投资的有效性和后续投资的连续性。经济。以节约成本为基本出发点，建立可靠的监控系统，满足公司的实际需求。易于使用。该系统操作简单直观，对各级人员都有好处。可靠性。为保证系统的可靠运行，关键部位应采取安全和容错措施。可管理性。在选择设计、组件和设备时，必须考虑系统的可管理性和可维护性。开放性。采用符合国际标准的产品，确保系统的开放性。两座城市污水处理厂自动化系统的结构形式2.1结构形式一在中央控制室和工厂的三个现场控制站之间，由一个冗余的100兆位光纤工业以太环网构成一个有线数据通信网络系统。现场控制站在现场采集、检测和控制过程检测参数和设备运行状态信号，并通过站内的人机界面操作设备，同时将设备实时传输到中央控制室。中央控制室可监控各现场站的所有运行信息，现场设备的启动和停止可由中央控制室的上位机控制。现场控制站与设备提供的可编程控制器通信时，采用现场总线模式。其通信介质为屏蔽双绞线，通信速率最高可达1.5兆位/秒。现场控制站采用西门子S7-400可编程控制器，中央处理器采用4163DP高级中央处理器，具有运行速度快、资源丰富等优点。-计算机监控软件采用西门子WINCC，具有屏幕显示、趋势曲线、报警处理、报表处理、数据管理、在线浏览等功能。-整个自动控制系统体现了西门子全厂集成的先进自动控制理念，网络结构完全符合现场总线的国际标准。这种模式安排如下：-2.2结构模式2以下系统采用当前国际先进的计算机技术、自动控制技术和网络通信技术，实现了测量、控制、管理和信息的一体化可编程控制器工作站位于厂区进水提升泵房的控制室，负责监控污水处理厂的预处理部分。主要控制对象为粗格栅之间的粗格栅、取水电动门、取水泵房污水提升泵、沉砂池出砂装置、砂水分离等设备。此外，它还负责在线检测进水水质参数，如酸碱度和悬浮物(浊度测量)。3.2生物处理系统/配电中心可编程控制器工作站一般位于全厂配电中心控制室，负责监控污水生物处理部分。其主要控制对象是生物池的水下搅拌器、水下推进器和曝气设备、污泥回流泵房的污泥回流泵和剩余污泥泵、二沉池的刮泥机和吸泥机等。此外，它还负责生物池DO、ORP、also；在线检测污泥泵房的酸碱度和MLSS以及配电中心的电气参数，如电流、电压、有功功率、无功功率、有功功率、无功功率等。如果污水处理厂的生物池采用鼓风曝气，系统中应增加一个鼓风机房的PLC工作站。通常情况下，工作站位于鼓风机房配电间的控制室，负责监控鼓风机及其辅助设备的运行和调节风量。3.3污水消毒系统/出口泵房可编程控制器工作站位于出水泵房的控制室。其主要控制对象是提水泵、开关井电动阀、氯化消毒设备等。此外，它还负责在线检测出水水质参数，如余氯、化学需氧量、流速等。3.4污泥处理系统/脱水车间可编程控制器工作站一般位于脱水车间配电间的控制室，负责监控污泥处理工段。其主要控制对象是脱水车间的储泥罐搅拌器和电动阀、进泥泵、脱水机、浓缩机、加药系统等设备。四级管理模式分析4.1集中监控操作层该层通常位于综合楼或配电中心的中央控制室，由两台工业控制计算机和输入/输出设备组成。中控室设置大屏幕投影仪或模拟屏幕，使值班人员能更清楚地监控全厂的生产情况。4.2工厂生产管理该层由工厂自动化综合服务系统和中高档计算机终端服务的办公自动化系统组成。负责相关生产管理、成本控制、质量管理、人事管理、财务管理等方面的集成处理，实现优化组合的目标。为了使工厂部门的管理人员更好、更直接地了解整个工厂的生产情况，工厂部门一般设置四个计算机终端，即厂长办公室、总工程师办公室、实验室和厂务办公室计算机终端，作为工厂部门的生产管理。4.3公司派遣级别公司调度系统负责全区污水处理厂的生产调度以及与其他管理部门或行政部门的联系。通过对各污水处理厂的监控，对内协调各厂的生产，对外与其他行业和各级行政部门沟通交流信息。4.4网络结构在污水处理厂自动化系统的各层之间，PLC工作站通过计算机网络相连，通过网络的物理介质进行通信和信息交换。综合比较常见网络的物理结构特征，结合城市污水厂的实际情况。一般来说，污水处理厂的厂区面积不是很大。车站之间最长的距离约为1公里。工业控制网络有4-7个站，管理网络有3-5个站。与此同时，污水处理厂也有可能扩建、改造污水处理厂自动化系统通常使用三个或四个子网组成一个复合网络结构，这就要求我们在所有子网中配置不同的通信协议，以满足不同的通信需求。因为现场测量控制层传输过程数据和控制命令，所以该信息非常短，并且要求高实时性能。我们使用周期性的“输入/输出”模式进行通信。所采用的主要协议大多是折叠结构，只有物理层、链路层和应用层，而且大多数是PLC公司的特殊协议。在设计中，应根据所选的可编程控制器型号配置通信协议。集中监控操作层主要负责传输监控信息。信息的长度介于过程数据和管理信息之间。它还要求高实时性能。其通信协议一般采用令牌来控制通信，通信速率为1 100 MB/s。在工厂部门和公司管理中，由于需要实现可编程逻辑控制器网络的互联以及可编程逻辑控制器网络与其他局域网的互联，这两层通常采用开发性能良好的通用协议。当个人计算机或可编程逻辑控制器工作站加入不同级别的子网时，它们必须根据所连接的子网配置通信模板，并根据该级别子网配置的通信协议编译用户通信程序。4.6系统软件在网络结构设计、运行和维护方面，网络软件、支持软件、工具软件和应用软件发挥着极其重要的作用。作为工业控制软件，我们认为它必须能够满足以下性能和功能要求。污水处理厂自动化系统软件应能支持系统资源共享，适用于不同的计算机硬件平台，支持实时多任务、多用户、多处理性能，支持汉字库，支持网络通信和网络服务，具有良好的配置功能和配置模式，友好的人机界面，支持各种数据库操作和格式化，支持多媒体，支持系统冗余，具有较高的可靠性、实时性，具有良好的开放性和通用性等。污水处理厂自动化系统软件必须具备以下功能：数据采集、监控、信息管理、报表、趋势分析、登录、动态模拟、报警和事件窗口、自诊断、历史数据处理、在线配置和安全管理功能。应用软件通常是系统集成商根据污水处理厂的工艺设计和使用要求，在系统软件和支持软件平台上配置的程序。它属于非标准产品，直接影响整个系统的可用性和安全性。从某种意义上说，应用软件的质量将影响操作者对工作、网络和组织的感受。4.7系统硬件系统硬件包括现场硬件和网络硬件。由于污水处理厂生产过程缓慢，且不需要自动化即可生产，所以常用的可编程控制器产品、网络产品和个人计算机在可靠性指标MTBF(平均故障间隔时间)和技术参数方面一般都能满足污水处理厂自动化系统的使用要求。因此，在选择系统硬件时，我们充分考虑了软硬件匹配和高性价比的原则。5污水处理厂系统拓扑图5.1网络拓扑图及其组成该装置采用计算机监控系统，变电站采用可编程控制器自动控制系统。该软件是李泰信息产业有限公司的ISynall平台开发的专用软件包5.2人机界面和功能人机界面是操作员和系统之间交互的平台。它直接面对操作员，是用户理解和评估系统的第一部分。系统采用运行在WINDOWS环境下的ISynall软件包，将各种实时动态信息以图形、文本和图片的形式有机地结合起来。立体感强，操作简单，直观舒适。操作人员可以用鼠标完成软件上的所有操作，包括菜单选择、屏幕切换、实时数据显示、历史数据前后翻页、报告生成和打印、故障查询和复位、文件管理和文件管理等1.进水泵2、粗格栅3、细格栅4、刮砂桥和砂泵5、进水流量和酸碱度计6、水下推进器7、罗茨鼓风机8、回流污泥泵9、二沉池刮泥桥和浮渣泵10、剩余污泥泵5.4系统操作和维护自动控制系统能完全满足工艺运行的需要，保证日处理水量和水质符合设计要求。由于生产需要，系统必须连续运行24小时。因此，对设备的选择、安装、使用和维护管理提出了更高的要求。结论从理论上讲，污水处理厂自动化系统是一个完整的开放系统，但在实际设计和工程实施过程中也存在一些问题。特别是风机、离心脱水机、高压配电系统综合智能保护装置等大型设备。他们的控制系统是由设备匹配带来的。一般来说，它们是独立的网络和独立的自动化孤岛，使得未来的自动化操作、管理、维护和再开发非常困难。如何协调工程设计和投标中的各个子控制系统，使它们能够与中央控制室的主控计算机实现安全、开放的网络通信，满足工业控制的实时性要求，是今后工程设计中需要进一步研究的新课题。污水厌氧生物处理新工艺升流式厌氧污泥床一.概述随着我国经济建设的发展，城市污水和工业废水的排放量逐年增加。为了落实经济建设和环境保护必须同步发展的政策，污水处理项目必将相应发展。在这种情况下，有效、经济、节能地解决污水处理问题已经成为当今环境工程领域最迫切的研究课题。实现这一目标的途径不仅取决于正确的决策，还取决于科技措施，如技术更新、新技术开发以及资源和能源的合理利用。目前，污水处理工程基本上是一项通过消耗能源来改善环境质量的技术措施。然而，在能源有限的情况下，人们已经意识到浪费能源的生产和生活方式必须彻底改变。如今，评估工程设计优缺点的立足点已经开始转向基础设施投资和运营管理的经济性，以及能源利用的有效程度。因此，环境工程不可避免地与能源工程系统联系在一起。污水处理项目获得节能措施的技术途径很多，其中机械污水厌氧生物处理技术是重要途径之一。厌氧生物处理利用厌氧微生物的代谢特性，在不提供外部能量的情况下，将还原后的有机物作为氢受体，同时产生具有能量值的沼气。厌氧生物处理法不仅适用于高浓度有机废水，进水生化需氧量浓度可达15000毫克/升，也适用于低浓度有机废水，包括城市垃圾。厌氧生物处理能耗低。有机容积负荷高，一般为5-10公斤化学需氧量/立方米日，最高可达50公斤化学需氧量/立方米日；剩余污泥量少；产生的沼气可以利用；营养需求低；有许多种降解的有机物。能够承受较大的负荷变化和水质变化。显然，开发一种新的厌氧生物处理工艺来处理有机污水的污染，无疑是一种具有良好经济效益的方法。近年来，废水厌氧处理技术发展非常迅速，各种新工艺和新方法不断涌现，包括厌氧接触法、升流式厌氧污泥床、折流板厌氧法、厌氧生物池、厌氧膨胀床和流化床、厌氧生物转盘等。目前，升流式厌氧污泥床是一种兼具厌氧过滤和厌氧活性污泥法双重特性的新工艺，其运行和结构成本均有所降低，且对废物的适应性强升流式厌氧污泥床由反应区、气液固三相分离器(包括沉淀区)和气室组成。大量厌氧污泥留在底部反应区，沉降性能和混凝性能良好的污泥在下部形成污泥层。待处理的污水从厌氧污泥床底部流出，与污泥层中的污泥混合接触，污泥中的微生物分解污水中的有机物，并将有机物转化为甲烷。沼气以微小气泡的形式不断释放。微小的气泡在上升过程中合并，逐渐形成较大的气泡。由于沼气的搅动，污泥床上部形成污泥浓度相对较低的污泥，并与水一起上升进入三相分离器。当沼气在分离