科學(xué)技術(shù)6| CONSTRUCTION污水處理廠自控系統(tǒng)的設(shè)計林日雄廣州華浩能源環(huán)保工程有限公司摘要:本文主要介紹了我國目前污水處理廠自動化系統(tǒng)的構(gòu)成儀表的設(shè)計選型、自控系統(tǒng)的防雷設(shè)計以及自控系統(tǒng)的抗干擾,最后分析了污水處理廠自動化系統(tǒng)的改進(jìn)和發(fā)展。關(guān)鍵詞:污水處理PLC 儀-、污水處理廠自控系統(tǒng)構(gòu)成:d.控制輸出功能:具有開關(guān)量、模擬量輸出功能;根據(jù)污水處理廠的特點及控制要求，污水處理廠自控系統(tǒng)的設(shè)e.各現(xiàn)場控制分站控制設(shè)備狀態(tài)和控制;計選用目前國內(nèi)外廣泛使用的PLC集散控制系統(tǒng)，系統(tǒng)分為二層，f. 接收中控制室主機(jī)的調(diào)度命令,并進(jìn)行相應(yīng)的操作。即現(xiàn)場測控層、生產(chǎn)管理層。二層網(wǎng)絡(luò)是完全開放的、成熟的、先進(jìn)的污水處理廠的動力設(shè)備除電氣設(shè)計中的手動控制方式外，在自通訊技術(shù)。能夠與企業(yè)級網(wǎng)絡(luò)和信息系統(tǒng)完全集成。二層網(wǎng)絡(luò)保證一動化系統(tǒng)設(shè)計中還有三種控制方式,即現(xiàn)場控制、集中控制和自動控致的應(yīng)用層,信息的共享、訪問應(yīng)避免任何特殊的編程和特殊的網(wǎng)關(guān)制。現(xiàn)場控制是在現(xiàn)場測控終端的操作面板上對設(shè)備進(jìn)行獨立鍵控，設(shè)備。在任何- -級網(wǎng)絡(luò) 上，都應(yīng)能夠在同一-介質(zhì) 上實現(xiàn)系統(tǒng)透明瀏集中控制 是現(xiàn)場測控終端聯(lián)網(wǎng)組態(tài)下由中央控制室主機(jī)完成對全廠覽、編程組態(tài)、實時控制、數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)診斷。網(wǎng)絡(luò)上-般性的信息所有 工藝電氣設(shè)備的控制;自動控制是自動化系統(tǒng)根據(jù)各種工藝參訪問不應(yīng)影響系統(tǒng)實時控制性能。其中,現(xiàn)場測控層與生產(chǎn)管理層之?dāng)?shù) 檢測值和狀態(tài),按照預(yù)定測控程序自動完成特定功能的控制。間通過100M工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和信息交換，現(xiàn)場測控層與三種控制方式可在現(xiàn)場測控終端操作員面板和中控室主機(jī)上進(jìn)生產(chǎn)管理層之間連接通過光纖交換機(jī)進(jìn)行,連接介質(zhì)選用光纖;中控行轉(zhuǎn) 換,以滿足實際工作中調(diào)試檢修和自動運行的需要。室以太網(wǎng)設(shè)備采用五類雙絞線接入交換機(jī)。②生產(chǎn)管理層:網(wǎng)絡(luò)服務(wù):系統(tǒng)應(yīng)能夠在同一介質(zhì)鏈路上同時支持?jǐn)?shù)據(jù)采集、編生產(chǎn)管理層設(shè)置于廠內(nèi)中心控制室，負(fù)責(zé)監(jiān)視全廠污水處理過程上:/下載,I/0控制等功能。程中各工藝參數(shù)的變化,設(shè)備狀態(tài)和運行管理。控制室設(shè)有兩臺操作控制層:即現(xiàn)場控制站與設(shè)備配套PLC控制箱之間通過現(xiàn)場總站 ,互為熱備用，設(shè)- -套投影裝置,其主要功能為:線或以太網(wǎng)連接。監(jiān)控現(xiàn)場PLC控制站,實時接收PLC站采集的工藝參數(shù)、電氣為把污水處理廠建設(shè)成為具有較先進(jìn)的現(xiàn)代化污水處理廠,實參 數(shù)以及各種生產(chǎn)設(shè)備運行狀態(tài)信息，對各工藝參數(shù)和動力設(shè)備的現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化與管理信息化,按照安全可靠技術(shù)先進(jìn)經(jīng)濟(jì)合運行進(jìn)行實時顯示，記錄分析、統(tǒng)計、事故報警打印、存儲等，在彩理的原則,采用集中管理分散控制的管控一體化的PLC+PC控制系色顯示器上顯示動態(tài)工藝流程圖并在圖中相應(yīng)位置顯示被測工藝參統(tǒng),同時各個生產(chǎn)設(shè)備均設(shè)有現(xiàn)場操作。自控系統(tǒng)由中控操作站和多數(shù)的實時值,動力設(shè)備的運行情況,已發(fā)生的事故,顯示模擬量檢測臺分散的控制分站及通訊網(wǎng)絡(luò)組成。值的各班,日,月,年曲線圖,直方圖,趨勢圖等。污水廠設(shè)中央控制室，現(xiàn)場設(shè)PLC分控站, PLC采用世界知名操作人員通過計算機(jī)鍵盤或鼠標(biāo)，可遙控現(xiàn)場PLC控制站,控公司的最新產(chǎn)品，考慮選擇貨源充足中文資料豐富、備品備件方便，制動力設(shè) 備的開1停,設(shè)定工藝參數(shù)越限事故的上下限值,也可人工技術(shù)服務(wù)方便.國內(nèi)有維修處的生產(chǎn)商的產(chǎn)品。PLC的選型充分考慮設(shè)定 各現(xiàn)場PLC的控制參數(shù)。其可靠性、先進(jìn)性、可擴(kuò)充性,應(yīng)能滿足中高控制性能的要求。對自動編制和打印各種生產(chǎn)報表，供管理人員作經(jīng)濟(jì)成本分析及提高化管理水平要求較高的污水處理廠,分控站PLC應(yīng)考慮選用雙機(jī)熱經(jīng)濟(jì)效 益。備型的PLC (2 CPU同時參與計算與數(shù)據(jù)保存,1個CPU控制,1個二、現(xiàn)場分控站:CPU熱備,故障時平滑切換)。每個PLC分控站的輸入輸出控制點都根據(jù)污水處理廠工藝流程和總平面布置,為了節(jié)省電纜,以就近留有20%以上的余量。采集和單元控制為劃分區(qū)域的原則，污水處理廠一般可設(shè)4 個分控①現(xiàn)場測控層:站,4個分控站位置分別是預(yù)備處理、生化反應(yīng)池、污泥脫水間、鼓風(fēng)現(xiàn)場測控層直接面向生產(chǎn)過程,是計算機(jī)測控管理系統(tǒng)的基礎(chǔ),機(jī)房。每座分控站內(nèi)分別配置以下主要控制設(shè)備:它主要由可編程序控制器(PLC)、液晶顯示操作員終端、在線檢測儀1.可編程序 邏輯控制器(PLC)1套表等組成。2. 不間斷電源(UPS )及過電壓保護(hù)裝置1套.各PLC分站分別接受所控制范圍內(nèi)的在線檢測儀表的模擬量3. 隔離裝置1套信號、電動閘門、水泵電機(jī)等設(shè)備運行狀態(tài)的開關(guān)量信號等工藝參1. 可編程終端(觸摸屏)1套.數(shù),并采集現(xiàn)場成套設(shè)備PLC的各類信號進(jìn)行處理和運算,實現(xiàn)程現(xiàn)場的可編程序邏輯控制器分別對所控制范圍內(nèi)的工藝過程進(jìn)序控制和自動調(diào)節(jié),并把主要信息向生產(chǎn)管理層主機(jī)傳輸,或接受生行控制， 采集I藝參數(shù)、電氣參數(shù)、電氣設(shè)備運行狀態(tài)及成套設(shè)備產(chǎn)管理層主機(jī)的指令?，F(xiàn)場測控層的主要功能如下:PLC控制參數(shù)?，F(xiàn)場設(shè)備控制的基本I0點如下:a.數(shù)字采集功能:具有模擬量數(shù)字量、脈沖量、狀態(tài)量的實時數(shù)現(xiàn)場工藝設(shè)備:DI信號:運行/停止信號、手1自動信號、故障信據(jù)采集功能;號b.數(shù)據(jù)處理功能:具有數(shù)字濾波數(shù)據(jù)暫存、冗余備份、事故追憶D0信號:啟1停等功能;帶變頻控制的設(shè)中國煤化工:視頻率值,變頻c. 數(shù)據(jù)處理功能:能在液晶顯示操作員終端上顯示文字、表格、器以 總線或以太網(wǎng)與MYHCNMHG .圖形曲線及報警,所有顯示全部漢化;閘門DI 信號:手1自動信號、全開狀態(tài)、全團(tuán)狀態(tài)、故障信號74城市建設(shè)科學(xué)技術(shù)CONSTRUCTIOND0信號:閘門開指令、閘廣]關(guān)指令在儀表、控制系統(tǒng)選型上注重防雷過電壓保護(hù)器的選擇,儀表、液位開關(guān)DI 信號:開/關(guān)狀態(tài)控制系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)共用接地,在系統(tǒng)設(shè)計上、配線上充分考慮采取工藝儀表: AI 信號:儀表4- -20mA輸出信號抗干擾措施,保證信息系統(tǒng)的接地與安全。電力儀表:以 MODBUS與分站PLC通訊對交流電源線根據(jù)導(dǎo)線所通過的防雷保護(hù)區(qū)和不同的供電方成套設(shè)備:自帶PLC以MODBUS或以太網(wǎng)與分站PLC通訊式,在被保護(hù)設(shè)備前安裝達(dá)到以下指標(biāo)要求的防雷器:各現(xiàn)場分控站控制范圍如下: .當(dāng)電源進(jìn)線(單相220VAC)從直擊雷非防護(hù)區(qū)(LPZ0A)進(jìn)入第1、PLCI( 預(yù)處理)分控站-防護(hù)區(qū)(LPZI)時, 設(shè)置防雷器,防雷器的保護(hù)參數(shù)符合如下要求:粗格柵及提升泵站、細(xì)格柵、旋流沉砂池的設(shè)備及儀表。雷電沖擊電流limp:≤100KA( 10/350μs);2 PLC2(生化反應(yīng)池)分控站電壓保護(hù)級別Up:≤1.5kV;生化反應(yīng)池的設(shè)備及儀表。響應(yīng)時間:≤100ns。3、PLC3(污泥脫水間)分控站當(dāng)電源進(jìn)線(單相220VAC)從直擊雷防護(hù)區(qū)(LPZOB)進(jìn)入第一污泥脫水間貯泥池的設(shè)備及儀表。防護(hù)區(qū)(LPZI)時,防雷器(或組合)的保護(hù)參數(shù)符合如下要求:4、PLC4(鼓風(fēng)機(jī)房)分控站最大放電電流Imax:≤40KA( 8/20μs);鼓風(fēng)機(jī)與風(fēng)機(jī)配套設(shè)備及儀表。污水廠PLC基本配置如下圖1響應(yīng)時間:≤25nso計算機(jī)監(jiān)控及數(shù)鋸采集系攏配置困對從LPZ0區(qū)進(jìn)入LPZ1區(qū)的各類現(xiàn)場總線和4 - 20mA模擬量信號電纜,電纜兩端的防雷器(或組合)的保護(hù)參數(shù)符合如下要求:沖擊流通容量Isn:≤20k A(820μs);響應(yīng)時間:≤lns。昌O°-若現(xiàn)場儀表為四線制,分別對儀表的信號和電源進(jìn)行保護(hù)。防雷器在確保系統(tǒng)正常運行的前提下，能夠承受預(yù)期通過它們的過電壓，并完善的保護(hù)電子設(shè)備。對于安裝在戶外的雷電保護(hù)裝/100 Mops 工業(yè)制大周光的間置,使用IP65的保護(hù)箱。防雷電接地系統(tǒng)應(yīng)嚴(yán)格按GB50057-94 (2000 版)和GB50343-2004規(guī)定中對屏蔽、接地和等電位連接要求以合適的方法與電氣接地系統(tǒng)相連接。防雷接地、儀表及控制系統(tǒng)的保護(hù)接地、工「ePLCLTe風(fēng)PLC2T 特國題本PLC3T BPLC4作接地采用等電位接地方式,接地電阻應(yīng)<10。2抗干擾:圖1污水處理廠自控系統(tǒng)的干擾源主要有來自系統(tǒng)內(nèi)外的電磁干三、現(xiàn)場檢測儀表擾、系統(tǒng)電源干擾、雷擊干擾。現(xiàn)場儀表作為計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的檢測單元，其性能的優(yōu)劣直接合理布線,避免信號線與交流電源線并行，解決了來自內(nèi)部的電影響到整個計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的好壞。儀表是現(xiàn)場采集工藝參數(shù)的主磁干擾。要儀器，現(xiàn)場設(shè)置的檢測儀表是污水處理廠實施科學(xué)管理的主要因設(shè)備放置于接地良好的機(jī)柜內(nèi)，屏蔽了電磁干擾。素之一。所以在污水廠儀表選型中遵循以下原則:采用防浪涌不間斷電源,解決了外部電源的電源干擾，同時采用1. 可靠性防浪涌輔助通信接口,解決了來自通信線路的雷擊干擾。由于現(xiàn)場儀表檢測的介質(zhì)成分比較復(fù)雜，儀表安裝的環(huán)境比較報警輸出入端、通信裝置.485總線控制器均帶有防雷和過壓保惡劣。為了保證污水處理過程的安全可靠的進(jìn)行，在選擇儀表時選 護(hù)器件進(jìn)行防雷擊保護(hù)。用符合工業(yè)級標(biāo)準(zhǔn)的成熟定型的,且經(jīng)過現(xiàn)場使用并證明是成功的五、結(jié)束語產(chǎn)品?？紤]到水質(zhì)及現(xiàn)場環(huán)境的條件,為防止探頭結(jié)垢,盡量選用目前我國污水處理廠自控系統(tǒng)設(shè)計還有不完善的地方，在以后非接觸式、無阻塞隔膜式、自清洗式的傳感器,且戶外安裝的儀表的設(shè)計中要著重考慮自控系統(tǒng)的實用性.穩(wěn)定性和先進(jìn)性,根據(jù)污水變送器保護(hù)等級應(yīng)達(dá)到IP65,浸沒在水下的儀表傳感器保護(hù)等級應(yīng)處理的工藝流程及控制要求合理配置自控系統(tǒng)，使自控系統(tǒng)在實現(xiàn)達(dá)到IP68。工藝控制的同時也能節(jié)約系統(tǒng)成本。2. 先進(jìn)性.污水處理廠自控系統(tǒng)未來將會向智能化發(fā)展，通過自控系統(tǒng)的在系統(tǒng)可靠性的前提下,先進(jìn)性也至關(guān)重要，因為科學(xué)技術(shù)在發(fā)智 能化來降低污水處理廠的勞動力成本，自控系統(tǒng)的逐步改進(jìn)，將使展,我們選擇的儀表應(yīng)代表著當(dāng)今的科技水平。產(chǎn)品的先進(jìn)性主要得污水 處理廠自動化系統(tǒng)的建設(shè)更趨合理。表現(xiàn)在:儀表全部采用智能型測量儀表;便于計算機(jī)系統(tǒng)連接和維參考文獻(xiàn):護(hù)管理的方便,具有自動補(bǔ)償功能具有自診斷、信號保持、故障報1.藍(lán)海濤,污水處理廠自動監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計,電腦與信息技術(shù)，警等功能。2005.63.方便性2.高大文彭永臻等主編,污水處理智能控制的研究、應(yīng)用與發(fā)儀表在使用時具有安裝操作方便、簡單易學(xué)界面清楚、功能實展 ,中國給水排水.2002, 18(6).-35 -39用,維護(hù)人員可以很方便的對儀表進(jìn)行維護(hù)檢修等操作。儀表應(yīng)采3、崔福義彭永臻編著《給水排水工程儀表與空制》,中國建筑用4~20mA的輸出信號輸出,并帶足專用電纜和安裝附件。工業(yè)出版社出版,199中國煤化工四、儀表及控制系統(tǒng)防雷、接地及抗干擾設(shè)計4、崔福義彭永到Y(jié)H| CN MH G立用),中國建筑1、儀表及控制系統(tǒng)防雷、接地:工業(yè)出版社出版,2002年2月第二版城市建設(shè)75