污水處理廠遠程監(jiān)控系統(tǒng)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機和自動控制技術(shù)的加入，污水處理自控問題迎刃而解。祥科設(shè)計了一種基于PLC的遠程監(jiān)控系統(tǒng)，用于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(tǒng)的工作效率。

 

系統(tǒng)概述：

 

本遠程監(jiān)控系統(tǒng)采用分布式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，由上位機、下位機和現(xiàn)場儀表設(shè)備構(gòu)成，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)采集和自動控制的功能。監(jiān)控中心控制室設(shè)立兩臺上位機、一臺打印機。下位機設(shè)立3個PLC控制站，即1號PLC站、2號PLC站和3號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(wǎng)交換機組成以太網(wǎng)絡(luò)進行通訊。該系統(tǒng)具有極高的性能/價格比。

二、PLC控制系統(tǒng)下位機設(shè)計

 

1號PLC控制站設(shè)計

 

1號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(shù)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(shè)備均設(shè)手動、自動兩種運行模式，可根據(jù)實際運行需要進行選擇。流量計用以計量污水進水量。

2號PLC控制站設(shè)計

 

2號PLC控制站是整個污水處理過程中最重要的一環(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(shè)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(shè)備運行狀態(tài)作為數(shù)字量輸入信號，數(shù)字量輸出信號用于控制各設(shè)備的啟動/停止。提升泵控制原理與1號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(yīng)的設(shè)定時間后，閑置一段時間，然后曝氣機啟動相應(yīng)的設(shè)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(shù)達到設(shè)定次數(shù)時，開啟潷水器，將清水排出。設(shè)備運行時間、閑置時間、循環(huán)運行次數(shù)等參數(shù)均可在上位機實時在線修改。

 

3號PLC控制站設(shè)計

 

3號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(shè)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(shè)定高度時，自動啟動排泥泵，將污泥外排，低于設(shè)定高度時，停止排泥泵。

 

 

三、 監(jiān)控中心的設(shè)計

監(jiān)控中心配設(shè)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(tǒng)界面將工藝流程、儀表數(shù)據(jù)顯示、流量累計、自動運行參數(shù)設(shè)定、設(shè)備運行狀態(tài)反饋及各設(shè)備控制功能集中顯示，非常便于操作員對現(xiàn)場運行狀態(tài)的觀察和控制。各設(shè)備均設(shè)手動、自動兩種運行模式，可根據(jù)實際運行情況投入自動運行。對反應(yīng)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(shù)的設(shè)定，并可往復(fù)循環(huán)運行。另外，監(jiān)控系統(tǒng)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(shè)立的打印機實時打印。

 

該系統(tǒng)主要特點及優(yōu)勢為：

 

1)各潛水泵、提升泵可根據(jù)液位自動啟停；各泵可根據(jù)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(dǎo)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(shù)等參數(shù)均可根據(jù)實際運行情況在監(jiān)控畫面實時調(diào)整，方便用戶對于污水處理過程的控制，可實現(xiàn)無人值守，節(jié)省了大量人力及運行成本。

 

四、通訊網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計

 

通訊網(wǎng)絡(luò)是上位機監(jiān)控系統(tǒng)和下位機PLC控制系統(tǒng)的連通介質(zhì)，其穩(wěn)定性和實效性直接決定了整個系統(tǒng)的運行狀況好控制功能。本公司設(shè)計的通訊網(wǎng)絡(luò)以Ethernet/IP協(xié)議為基礎(chǔ)。利用光纖將分布式PLC和上位機連接，在中控室設(shè)立以太網(wǎng)交換機，組成以太網(wǎng)絡(luò)，確保通訊的穩(wěn)定和實效性。同時，由于采用光纖以太網(wǎng)通訊，將各PLC分布在相應(yīng)的工藝區(qū)域，使得儀表、電氣等設(shè)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(wǎng)絡(luò)除以太網(wǎng)外，還對外開放Modbus通訊接口，可通過RS485通訊協(xié)議方便擴展連接第三方設(shè)備，系統(tǒng)的擴展性、可兼容性大大提高。

 

系統(tǒng)預(yù)留GPRS無線通訊模塊，方便將運行數(shù)據(jù)實時無線上傳到環(huán)保部門的監(jiān)控中心。

 

五、祥科污水廠遠程監(jiān)控系統(tǒng)

 

祥科的污水廠遠程監(jiān)控系統(tǒng)自投入運行以來，由于采用基于PLC的遠程監(jiān)控系統(tǒng)，整個污水處理系統(tǒng)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(xiàn)了無人職守運行，為各企業(yè)節(jié)省了大量運行成本。