污水處理廠遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)和自動(dòng)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(jì)了一種基于PLC的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，用于對污水處理過程進(jìn)行自動(dòng)控制和遠(yuǎn)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(yuǎn)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(jī)、下位機(jī)和現(xiàn)場儀表設(shè)備構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和自動(dòng)控制的功能。監(jiān)控中心控制室設(shè)立兩臺(tái)上位機(jī)、一臺(tái)打印機(jī)。下位機(jī)設(shè)立3個(gè)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(jī)通過工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)組成以太網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊。該系統(tǒng)具有極高的性能/價(jià)格比。

二、PLC控制系統(tǒng)下位機(jī)設(shè)計(jì)

 

1號PLC控制站設(shè)計(jì)

 

1號PLC控制站是污水處理的第一步。PLC連接超聲波液位計(jì)、孔板流量計(jì)、壓力變送器及溫度變送器作為模擬量輸入信號，粗細(xì)格柵機(jī)、柵渣壓榨輸送一體機(jī)及潛水泵的運(yùn)行狀態(tài)作為數(shù)字量輸入信號。通過超聲波液位計(jì)檢測的污水液位，液位達(dá)到高限值時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)潛水泵將污水輸送至下一處理工藝段；液位達(dá)到低限值時(shí)自動(dòng)停止?jié)撍玫倪\(yùn)行，防止干燒。液位的高、低限值可在上位機(jī)實(shí)時(shí)在線修改。各電氣設(shè)備均設(shè)手動(dòng)、自動(dòng)兩種運(yùn)行模式，可根據(jù)實(shí)際運(yùn)行需要進(jìn)行選擇。流量計(jì)用以計(jì)量污水進(jìn)水量。

2號PLC控制站設(shè)計(jì)

 

2號PLC控制站是整個(gè)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(jì)、溶解氧監(jiān)測儀、污泥濃度儀等分析儀表及超聲波液位計(jì)、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(jī)、曝氣機(jī)、潷水器、砂水分離器、排砂泵、提升泵等，其中各設(shè)備運(yùn)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(dòng)/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(dòng)控制。攪拌機(jī)、曝氣機(jī)、潷水器為循環(huán)順序控制，攪拌機(jī)啟動(dòng)相應(yīng)的設(shè)定時(shí)間后，閑置一段時(shí)間，然后曝氣機(jī)啟動(dòng)相應(yīng)的設(shè)定時(shí)間，閑置一段時(shí)間后，攪拌機(jī)再次啟動(dòng)，當(dāng)循環(huán)運(yùn)行次數(shù)達(dá)到設(shè)定次數(shù)時(shí)，開啟潷水器，將清水排出。設(shè)備運(yùn)行時(shí)間、閑置時(shí)間、循環(huán)運(yùn)行次數(shù)等參數(shù)均可在上位機(jī)實(shí)時(shí)在線修改。

 

3號PLC控制站設(shè)計(jì)

 

3號PLC控制站是污水處理過程工藝的尾段。主要負(fù)責(zé)控制二氧化氯消毒機(jī)、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(shí)時(shí)監(jiān)測消毒后清水中的余氯指標(biāo)，以滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。連接污泥界面儀作為模擬量輸入信號，實(shí)時(shí)監(jiān)測污泥池中污泥界面高度，達(dá)到設(shè)定高度時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)排泥泵，將污泥外排，低于設(shè)定高度時(shí)，停止排泥泵。

 

 

三、 監(jiān)控中心的設(shè)計(jì)

監(jiān)控中心配設(shè)上位機(jī)兩臺(tái)，作為操作員站(其中一臺(tái)兼工程師站)，打印機(jī)一臺(tái)用于打印歷史趨勢、運(yùn)行報(bào)表等。軟件采用西門子Wincc上位機(jī)軟件，與下位機(jī)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(jì)、自動(dòng)運(yùn)行參數(shù)設(shè)定、設(shè)備運(yùn)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(yùn)行狀態(tài)的觀察和控制。各設(shè)備均設(shè)手動(dòng)、自動(dòng)兩種運(yùn)行模式，可根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況投入自動(dòng)運(yùn)行。對反應(yīng)池中的曝氣、攪拌、閑置等過程可進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行時(shí)間及運(yùn)行次數(shù)的設(shè)定，并可往復(fù)循環(huán)運(yùn)行。另外，監(jiān)控系統(tǒng)集歷史趨勢查詢、操作記錄查詢、報(bào)警記錄查詢、運(yùn)行報(bào)表查詢等功能與一體，并可通過中控室設(shè)立的打印機(jī)實(shí)時(shí)打印。

 

該系統(tǒng)主要特點(diǎn)及優(yōu)勢為：

 

1)各潛水泵、提升泵可根據(jù)液位自動(dòng)啟停；各泵可根據(jù)運(yùn)行時(shí)間優(yōu)先啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)間相對較少的泵，避免長期運(yùn)行某泵導(dǎo)致磨損過大。

 

2)曝氣時(shí)間、曝氣間隔時(shí)間、攪拌時(shí)間、攪拌間隔時(shí)間、循環(huán)運(yùn)行次數(shù)等參數(shù)均可根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況在監(jiān)控畫面實(shí)時(shí)調(diào)整，方便用戶對于污水處理過程的控制，可實(shí)現(xiàn)無人值守，節(jié)省了大量人力及運(yùn)行成本。

 

四、通訊網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)

 

通訊網(wǎng)絡(luò)是上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和下位機(jī)PLC控制系統(tǒng)的連通介質(zhì)，其穩(wěn)定性和實(shí)效性直接決定了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況好控制功能。本公司設(shè)計(jì)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(jī)連接，在中控室設(shè)立以太網(wǎng)交換機(jī)，組成以太網(wǎng)絡(luò)，確保通訊的穩(wěn)定和實(shí)效性。同時(shí)，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(kuò)展連接第三方設(shè)備，系統(tǒng)的擴(kuò)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(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)無線上傳到環(huán)保部門的監(jiān)控中心。

 

五、祥科污水廠遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

 

祥科的污水廠遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)自投入運(yùn)行以來，由于采用基于PLC的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，整個(gè)污水處理系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，故障率極低，自動(dòng)化程度高，操作靈活簡便，基本實(shí)現(xiàn)了無人職守運(yùn)行，為各企業(yè)節(jié)省了大量運(yùn)行成本。