自动控制系统在污水处理行业的应用

1、自动控制系统在污水处理行业的应用摘 要：以保定市银锭庄污水处理厂一期工程为背景，介绍了口动控制系统在城市污水处理工程中的组成及重大作用，并说明了该系统在实际工作中的可行性。关键词：污水处理；plc；自动控制系统；scada1概况随着工业自动化技术的飞速发展和产品价格的不断降低,plccprogreimmablelogic controllcr） 技术无口 scada （supervision control and dataacquisition）系统的应用范围和应用规模越来越大，大大加快了我国工业自动化的进程。近年来，随着中央和各级地方政府对城市基础设施建设和环境保护的高度重视，城市污水处理

2、工程的建设正以前所未有的速度发展，决策人员、工程技术人员和运行管理人员所共同关注的一个方面就是怎样提高和保证这些工程设施的功能、效率和管理水平，所以创建适合口己的白动控制系统，使污水处理工艺流程按最优设计方案运行，就显得尤为重要。2自动控制系统在污水处理行业中的实例保定市银锭庄污水处理厂一期工程设计排水量80 000 t/d,总变化系数kx =13,其中生活污水占65%,工业污水占35%,采用带前置厌氧段普通活性 污泥工艺。工艺流程如图1所示。进水水质设计为：c0dw330mg/lbodw180 mg/1ssc220 mg/i tkdw30 mg/l tp<2. 0 mg/1 岀水水质设

3、计为：codloo n）g/lbod£30 mg/1ssw30 mg/1保定市银锭圧污水处理厂一期工程自动控制系统采用集散式测控管理系统，控制系统采用plc + pc的监控方式，设置一个中央控制室和4个plc现场控制站,分为管理层（中控室操作员站）、控制层（plc控制站）和执行层（现场测量仪表）。屮央控制室与现场之间通过sattbus总线形式通讯。工艺淹丧图图1工艺流程图就地控制时plc只能监测设备的运行状态，由现场工作人员手动操作设备；在口动状态下，中央控制室还具有口动(auto)与手动(manual)两种控制方式：当处t auto方式吋，机器设备完全由中央控制室计算机按程序设计要

4、求控制，而中央控制室只能监测设备的运行状态，此时使用的控制方法是pid (比例微分积分控制)调节，其数学表达式为：p =心豪e + td * jyl其中：a p为调节器的输出变化量；心为调节器的放大倍数；c为调节器的输入，即偏差；a为积分时间;h为微分时间。当处t mannal控制方式吋，中央控制室人员可以通过scada系统远程监控设备的运行，并通过计算机向机器设备发送指令。所用plc均采用芬兰alaflaf公司生产的系列plc,配置有开放式的网络通信平台，支持串行通信、现场总线通信。分布控制系统示意图如图2所示。川坨畀柠握卅 _.电机.s. nfjplc挖制誥系嫌示盘.1好2. 1中央控制室

5、随着 4c 技术(computer, control, communication, crt)及监控软件的发展，使用上位机监控管理系统已成为犬中型控制系统的流行趋势，以pc机作为上位机应用于控制系统中能提供一种良好的人机界面，减轻操作人员的负担，提高管理水平。本控制系统设冇一个中央控制室，屈于管理层。内冇一而模拟屏和2台计算机操作员站。模拟屏可显示全厂的工艺流程及主要控制参数以及全厂的设备运行状态；2台计算机操作员站操作系统为unix,组态软件为sattgraphl200o 2台计算机操作员站互为备用，他们均可各自独立完成整个工艺过程的监控。操作员站具有以下功能：（1）显示工程设备的运行状态，

6、显示工艺流程的动态参数，显示相关参数的趋势、丿刃史数据及丿刃史记录。（2）打印过程冋路控制的参数给定值、报警记录和班报表等。（3）报警设有优先级管理，任意管理均在屏幕上显示。（4）在操作过程中，设有启动、停止和选择等软手动操作功能。（5）实现编程、组态和修改等，操作员站装有功能强大的上位软件，以便能方便、直观地组态和编程。组态软件以unix操作系统为平台，用来操作图形、监控画面和图形内部管理。驱动程序用来构造和牛成操作员站监控系统，提供了集数据采集、数据处理、流程控制、报警和报表打印等功能于一体的系统操作工具。图形界面包括2大部分：主画面和齐个工艺阶段和报表、报警的分画血。主画血有全厂的所有厂

7、房、设施设备和管道流向，分别用不同的颜色和形状表示,用来展示全部的工艺流程。分画面用来显示各个工艺阶段的详细参数和测量值，远程控制也需要进入到分画面进行操作。报表分画面用于打印和输出各个吋段各个设备的历史数据，报警分画面用于设置报警级别、显示报警原因等用途。2. 2 plc控制站污水处理过程的共同特点是开关量多，模拟量少，以逻辑控制为主，闭环控制为辅。本控制系统根拯工艺流程和生产控制要求及现场位置情况，设有4个现场控制站，包括进水泵房及马达控制屮心、鼓风机房和脱水机房现场控制站。进水泵房和脱水机房及鼓风机房配冇plc操作员终端，可监视并控制plc的运行状态和显示状态，代替常规设备如按钮、信号灯

8、、数显表，并具有报警功能。每个plc均由电源、处理器、接口、输入输出模块和通讯模块组成，他们z间通过sattbus总线连接，每个plc均采用和同的编程方法，有利于程序的编写和扩展。plc工作方式为循环法，即每个周期扫描输入端口一次，读入输入模拟量和数字量，存入程序制定的存储单元；按照程序设计对每个模块进行检查，如发现错误,则运行相应的错谋管理程序并报警；如齐个单元止常，则通过输出模块管理各个设备的工作状态，控制机器运行。同时对这个周期的输入输岀数据进行保存，通过sattbus总线传递到上位机，进行数据曲线显示和报表打卬。2. 3现场测量仪表污水处理厂的主要测量仪表冇流量计、液位计、ph计、悬浮

9、物浓度计、温 度计、压力计、溶解氧计和取样器等。其中流量计按测量物分为气体流量计和液 体流量计，按工作原理分为热传递流量计和电磁流量计，分别用于测量鼓风机输 出的气体流量和管道污水 39和污泥的流量。液位计用于测量积水池和出水 口的液位，量程为010 m； ph计用于测量进水和曝气池溶液的酸碱度。由于曝 气池是整个污水处理工艺的核心，所以曝气池中的测量仪表作用非常重要，直接 关系到污水处理质量。其中溶解氧计测量曝气池中污水的含氧量和曝气池中的微 生物生存环境息息相关，必须控制在一个适合微生物生存的范围。溶解氧计将测 得的数据传递到控制鼓风机的oxygard系统，和系统设定值比较，根据差值由系 统自动调整鼓风机的岀风电磁阀门，控制鼓风量，防止曝气不足或曝气过量。悬 浮物浓度计测量曝气池屮污水的污泥浓度，传感器将水屮的光线转换为电信号， 变送器将电信号转换成420 ma标准信号，传递到oxygard系统，经p1d环节 运算，再输出420 ma标准信号，控制鼓风量。曝气池阶段还有温度计和氧化 还原电位计等，也i分重要，测量和控制原理大体和溶解氧计与悬浮物浓度计相 同。所冇的现场测量仪表的测量值都及吋传送到中控室计算机操作员站，显示到 界面上。3结语保定帀银锭庄污水处理厂一期工程从建成运行到现在已经7年了，其自动控 制系统运行良好，控制效果