第29卷第2期華北水利水電學(xué)院學(xué)報Vol. 29 No.22008年4月Jourmal of Noth China Institute of Water Conservaney and Hyroecrie PowerApr.2008文章編號:1002 - 5634(2008)02 -0080 -03污水處理監(jiān)控系統(tǒng)的研究邱道尹，樊要玲，李耀, 朱齊亮(華北水利水電學(xué)院,河南鄭州450011)摘要:為實現(xiàn)對淮陽縣污水處理廠的污水處理系統(tǒng)的監(jiān)控,設(shè)計了一套監(jiān)控系統(tǒng),詳細介紹了該系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)、運行方式、數(shù)據(jù)采集和處理、現(xiàn)場設(shè)備控制以及通訊等過程,通過分析認為,該監(jiān)控系統(tǒng)可以很好地滿足淮陽污水處理廠污水處理系統(tǒng)的監(jiān)控要求。關(guān)鍵詞:組態(tài)軟件;智能模塊;交頻器;通信協(xié)議;現(xiàn)場設(shè)備中團分類號:TP273文獻標(biāo)識碼:A .淮陽縣是省級歷史文化名城,但現(xiàn)在縣城居民生活污水及工業(yè)未達標(biāo)廢水正在使城區(qū)的污染日趨嚴(yán)重,甚至有些區(qū)城的地下清水中包含致癌污染物，進本配細格何一刮吸泥機行走電機| 濃縮池直接影響著居民生活,因此亟須對其污水進行處理.堰門啟閉機-攪拌機隨著自動化電子技術(shù)的發(fā)展,污水處理不僅對處理5竹潛水磊氣機出城機的身動加藥箱攪排機工藝要求越來越高,同時對污水處理自動化水平的要求也越來越高,其中實現(xiàn)對污水處理系統(tǒng)的監(jiān)控,L-水流量;C-化學(xué)耗氧量;N- -氨氬含量;可以為設(shè)備的安全、經(jīng)濟、可靠運行提供保證;降低z一濁度;R--溶解氧量運行成本,改善勞動條件,提高生產(chǎn)率等.留1 污水處理工藝流程圉1污水處理工藝城市污水處理流程,可分為-級處理、- -級強化2污水處理監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成處理和二級處理、二級強化處理.其中,二級處理主淮陽污水處理廠污水處理監(jiān)控系統(tǒng)由PC機要以生物為主,去除的主要是溶解的有機物質(zhì);二級(上位機)、智能模塊(下位機)、控制柜、變頻器、各強化處理是指除有效去除碳源污染物外,且具備較種現(xiàn)場儀表設(shè)備、各種用線等構(gòu)成.強的脫氮除磷功能".淮陽縣污水處理廠工藝流程此系統(tǒng)采用DCS集散控制方式.集散控制系統(tǒng)及其主要控制點如圖1所示.是隨著當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的高度自動化和過程控制的8其中,監(jiān)控的模擬點主要有:進/出水流量、進/益復(fù)雜化而發(fā)展起來的,現(xiàn)在已經(jīng)是普遍且相當(dāng)成出水的化學(xué)需氧量、氨氮含量、濁度及溶解氧量等.熟的控制方式;它融合自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)與監(jiān)控的數(shù)字點主要有:粗/細格柵機、螺旋輸送機、攪通信技術(shù)于- -體,具有技術(shù)先進、功能完備、應(yīng)用靈拌器、潛水?dāng)嚢铏C、堰門啟閉機、轉(zhuǎn)蝶曝氣機、刮吸泥活運行可靠等特點;集散控制系統(tǒng)強調(diào)工廠的工藝機、行走電機、回流泵、壓濾機、自動加藥箱、加藥泵過程在地理位置上的分散,相應(yīng)的要求控制設(shè)備也等的運行狀態(tài).監(jiān)控點不- -定是單一數(shù)量,如氧化溝要在地理上分散,整個控制系統(tǒng)的本身具有數(shù)據(jù)采的轉(zhuǎn)蝶曝氣機有8個、溶解氧測試儀有3個,二沉池集、過程控制、監(jiān)控操作和運行顯示等功能,其系統(tǒng)的行走電機有2個等.結(jié)構(gòu)如圖2所示[”.中國煤化工收稿日期:2008-01-17作者簡介:邱道尹(1961-) ,男,江蘇丹陽人,教授,在讀博士研究生,.MH，CNMH G。舊心小機兒四時w究.第29卷第2期邱道尹等:污水處理監(jiān)控系統(tǒng)的研究81「上位機系統(tǒng)采用三墾力達SPF系列變頻器進行控制，有SPF -45K,SPF - 22K, SPF - 30K,且采用“一拖組態(tài)軟件(監(jiān)視和控制)二”和“一拖三”方式,即用1臺變頻器控制2臺或3臺現(xiàn)場設(shè)備(4).以SPF -45K變頻器控制2臺提升[通 訊協(xié)議]泵為例,工作狀態(tài)可能是:2臺都工作在工頻,或1智能模塊(采集數(shù)據(jù))臺工作在變頻、1臺工作在工頻,或1臺工作在工頻現(xiàn)場設(shè)備]和變頻2種狀態(tài),另一臺只工作在工頻狀態(tài),總之不可以存在2臺設(shè)備都工作于變頻狀態(tài).這種工作方圈2監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成圍式是通過采用自鎖和互鎖方式來實現(xiàn)的，如圖3所示.3數(shù)據(jù)采集與處理KA-S, 2KA-Z1系統(tǒng)采用研華公司智能模塊4017 +和4051,前( KA-S' 2KA-ZKA-S 1KA-Z1者實現(xiàn)對模擬量的采集,如:酸堿度、化學(xué)需氧量、氨KA-S_ AKA-Z氮溶解值、液位、排水量等;后者實現(xiàn)對數(shù)字量的采互鎖集,如各種現(xiàn)場儀表的工作狀態(tài)等.這些智能模塊與手動停目動2KM TIXMT TKMIKM TKMI yIKH現(xiàn)場儀表等設(shè)備的模擬口相連實現(xiàn)在線數(shù)據(jù)采集.求公tTKM 28M1 2KM由于組態(tài)軟件具有強大的數(shù)據(jù)處理功能,并且其透明程度也越來越高,簡單易操作,只需要少量的2KM 2KMx2KLI255-編程就可以實現(xiàn)強大的功能.因此,系統(tǒng)采用三維力圄3自鎖與互鎖控制原理 園控的組態(tài)軟件,它已經(jīng)兼容有研華模塊協(xié)議,這樣只.需在上位機的組態(tài)軟件上進行簡單的設(shè)置,就可實為保證系統(tǒng)安全運行和方便操作,上位機除可現(xiàn)上位機與模塊之間的通信.力控組態(tài)軟件將模塊以直接控制外,還要現(xiàn)場進行控制,當(dāng)上位機出現(xiàn)不采集的數(shù)據(jù)存儲于其實時數(shù)據(jù)庫,以便生成報表、趨穩(wěn)定或突然斷電等非常情況時,現(xiàn)場有兼容措施可勢曲線,并可產(chǎn)生報警、各種事件記錄、模擬現(xiàn)場動以立即處理事件,不影響運行和設(shè)備狀況.因此,該態(tài)過程等,從而實現(xiàn)上位機對現(xiàn)場的監(jiān)測.監(jiān)控系統(tǒng)將采用自動控制和手動控制2種方法對現(xiàn)通過在組態(tài)軟件中設(shè)置和編寫- -些腳本程序，場進行控制.其中,KA-S為手動/自動開關(guān);1KM1可實現(xiàn)對在線采集的實時數(shù)據(jù)進行處理,如濾除噪和1KM為1號泵工頻和變頻控制開關(guān);2KM1和聲數(shù)據(jù),實現(xiàn)平滑數(shù)據(jù)的功能;也可保存歷史數(shù)據(jù),2KM為2號泵工頻和變頻控制開關(guān);1KH和2KH以便于查詢歷史數(shù)據(jù)和歷史趨勢等;同時可實現(xiàn)條為保護開關(guān);1KA-Z和1KA-Z1為1號泵工頻及件查詢;可把數(shù)據(jù)導(dǎo)出組態(tài)數(shù)據(jù)庫到遠程數(shù)據(jù)庫,反變頻控制輸人;2KA-Z和2KA-Zl為2號泵工頻之亦可;可實現(xiàn)遠程調(diào)用,進行Web服務(wù)器設(shè)置發(fā)及變頻控制輸入.布數(shù)據(jù)等,從而方便完成數(shù)據(jù)采集和處理工作[B)].5通4控制上位機中力控組態(tài)軟件兼容有研華智能模塊和污水處理監(jiān)控系統(tǒng)的功能不僅僅是對現(xiàn)場的監(jiān)三墾力達SPF系列變頻器的協(xié)議,只需在軟件上設(shè)測,更重要的是對現(xiàn)場的控制.此監(jiān)控系統(tǒng)采用了變置設(shè)備地址,設(shè)置和所連接設(shè)備-致的端口參數(shù). 該頻器控制方式.由于現(xiàn)場設(shè)備的電機是晝夜24 h運監(jiān)控系統(tǒng)上位機和下位機通信采用了串口RS232轉(zhuǎn),在工頻狀態(tài)下耗電很大;而在有些情況下,一些和RS485通信協(xié)議.同時在這些模塊和設(shè)備上要設(shè)電機根本不需要太大功率來運轉(zhuǎn),如當(dāng)需要轉(zhuǎn)蝶曝置與上位機中一致的地址,這樣_上位機和下位機就氣機曝氣量不大時,就沒必要使其在工頻狀態(tài)下大可以進行通信了.在上位機組態(tài)軟件中,依據(jù)采集的功率工作;如快速啟動現(xiàn)場設(shè)備的電機,若用工頻比信中國煤化工是否發(fā)生動作去控制變F等,即在組態(tài)軟件較耗電且有損設(shè)備等.這些向題都可以通過采用變頻器控制來解決，如對于電機啟動可采用變頻器的中編YHCNMH G發(fā)出命令，通過“軟啟動”,即功率逐漸升高的慢速啟動過程,以達RS232或RS485的串口協(xié)議,將指令發(fā)送到變頻器到節(jié)能和維護設(shè)備的效果.中相應(yīng)的控制位上,來驅(qū)動變頻器實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備8華北水利水電學(xué)院學(xué)報2008年4月的控制,并且上位機還要對變頻器的性能參數(shù)進行監(jiān)控..上位機與變頻器傳送電文格式如圖4所示.開始代碼ID|變頻器編號 IN|指令代碼 OP數(shù)據(jù)DT檢驗和SUM|終 止代碼EM圄4上位機 與變頻器串行通信格式(采用ASCII碼)鬥其中,電文的開始代碼ID為“*”,對應(yīng)的的資源浪費,對此,下一步將要進行某些現(xiàn)場設(shè)備的ASCII碼2AH;變頻器編號IN如果是數(shù)據(jù)形式固定數(shù)字接口直接和上位機進行通信的協(xié)議開發(fā),這樣為2字節(jié);數(shù)據(jù)DT長度及形式由各變頻器指令決就可以減少設(shè)備投資成本,提高效率.定;校驗和是將前四部分?jǐn)?shù)據(jù)以二進制求和,得到結(jié)果的低字節(jié)進行二進制補碼提出,再附加bit7為0、參考文獻bit6為1的數(shù)據(jù);終止代碼由變頻器的功能代碼Cd151來決定.[1]金兆豐,余志榮,徐競成,等.污水處理組合工藝及工程實例[ M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003:16 -18.6結(jié)語[2]唐寶玉,蔣式勤.實用污水處理廠網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)[]].電氣自動化,2000 ,22 (5):49-51.對淮陽污水處理廠監(jiān)控系統(tǒng)進行了分析研究,[3]北京三維力控科技有限公司.力控用戶手冊[Z].北結(jié)果認為此監(jiān)控系統(tǒng)可以很好地滿足對污水處理系京:2006.統(tǒng)的監(jiān)控要求,污水處理系統(tǒng)運行情況較好,經(jīng)過處[4]力方圓.變頻器行業(yè)應(yīng)用實踐[M].北京:中國電力出理的污水水質(zhì)已經(jīng)達標(biāo),而且水質(zhì)優(yōu)于現(xiàn)有污水處版社,2006.理水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn);可做到在室內(nèi)對工藝處理過程及現(xiàn)場[5]三墾力達電氣有限公司.SAMCO-vm05系列使用說明設(shè)備運行狀態(tài)進行監(jiān)控;可對接收的數(shù)據(jù)進行存儲書[EB/OL]. [2006 - 09 - 10]. http://www. sankenld.和處理,并可查詢或產(chǎn)生報警等.但現(xiàn)場儀表大多使com/ download/Samco-vm05. Intruction. Manual. CN. pdf.用模擬接口與采集模塊進行通信，造成一定程度上Study about the Supervisory Control System of W astewater TreatmentQIU Dao-yin, FAN Yao-ling, LI Yao, ZHU Qi-liang( North China Institute of w ater Conservancy and Hydroelectric Power , Zhengzhou 450011 ,China)Abstract:A supervisory control system is designed for the wastewater treatment factory in Huaiyang, a detailed statement of the supervi-sory control system about the wastewater treatment is given, its forming construction , runuing mode, data acquisition and disposal, thecontrol and communication about the fled devices, and s0 on, are researched and discussed. Lastly . The results is that the supervisorycontrol 8ystem can btterly meet the 8upervisory requirements of this waste water treatment system in the treatment plant.Key words :configuration software ; ntlligence module ;frequency converter ;communication protocol;fled devices中國煤化工MYHCNMHG