水污染控制工程污水處理設計

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基於S7-400 PLC的控制系統在污水處理中的應用

摘 要：介紹了由Simatic S7-400 PLC、通用變頻器MicroMaster和工控組態軟體WinCC組成的基於ProfiBus-FMS匯流排的分布式控制系統及其在污水處理工廠中的應用。系統採用集中管理、分散控制的方式，上位機負責現場設備的遠程式控制制和監視，控制站負責對具體的工藝、設備、主要被控參數進行控制及採集各種運行數據;上位機與PLC之間組網簡單、運行速度快、通信穩定性強，系統提高了污水處理設備運行效率和管理水平，具有積極的推廣應用價值。

關鍵詞：污水處理;溶解氧;分布式控制系統;ProfiBus;WinCC

長期以來,在我國城市建設快速發展的過程中，由於對環境保護基礎設施建設重視不夠、投入不足，污水直接排入城市水系及相關流域,造成江河湖泊水質和地下水污染,城市水環境污染問題日益突出，污水凈化就成為改善城鎮居民生活環境、提高人民健康水平的主要手段之一。為保證污水處理工藝可靠、順利實施，自動控制系統的設計及控制技術的運用要以可靠性為基礎，綜合考慮控制技術先進性、可擴展性，同時兼顧降低系統造價。

在污水處理控制系統中，除了存在分布區域廣、設備分散、控制點多及控制信息復雜等要求外，同時具有控制輸入和輸出以開關量參數居多，模擬量參數少的特點，而這些都是PLC控制系統的優勢所在，因此，以PLC為主體就成為污水處理廠自動控制系統的主要控制模式[1]。本文將以某市的污水處理廠為例，簡要介紹S7-400 PLC在污水處理控制系統中的應用。

1 系統工藝介紹

某市污水處理廠是省重點工程,近期污水水量為30萬立方米/天，高峰污水量16250立方米/小時，遠期污水水量為40萬立方米/天，採用具有脫氮除磷功能的A/A/O活性污泥法工藝法，污水經二級處理後排入附近河流進行灌溉，污泥採用機械濃縮脫水後外運。同時該工程還預留了污泥消化處理工段，所以對系統的擴展性、開放性及該系統的可持續性，具有相當高的要求。系統工藝流程見圖1。

2 控制系統組成

污水處理採用分布式計算機監控管理方式，由中央控制室的上位計算機管理控制系統、廠區三個現場控制站組成。中央控制室和廠區三個現場控制站之間以一個冗餘的100Mbps光纖工業乙太網組成一個有線數據通信網路系統。各個現場控制站可以獨立運行，在現場進行工藝檢測參數、設備運行工況信號的採集、檢測和控制，並通過該站的人機界面對設備運行操作，同時通過ProfiBus匯流排向中央控制室進行實時傳送，以備工作人員監視;中控室的操作人員通過ProfiBus將必要的控制參數下傳到各個現場控制單元，以調整控制和工藝參數。同時，為備現場操作，每個現場監控單元均有手動/自動按鈕，可實現現場和遠控操作，從而提高了整個系統的可靠性、安全性以及運行的經濟性。另外，污水控制系統還通過Ethernet經廠數據交換機與廠管理網進行互聯，實現企業管控一體化。系統組成結構見圖2。

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