基于S7-400的污水廠(chǎng)SCADA解決方案

1 引言

　　近年來(lái)我國集約化大規?，F代化污水處理廠(chǎng)自動(dòng)化程度要求越來(lái)越高，污水處理的自動(dòng)化控制系統應具有全自動(dòng)的邏輯控制，系統能夠長(cháng)期安全無(wú)故障的運行，且具有很高的可靠性。本文介紹的污水處理自動(dòng)控制系統運用siemens的s7-400系列、webaccess組態(tài)軟件和profibus-dp現場(chǎng)總線(xiàn)來(lái)構建一個(gè)分布式的自動(dòng)控制系統，從而提高了污水處理的自動(dòng)化程度和系統的高可靠性。

2 工藝流程

　　該水廠(chǎng)占地120多萬(wàn)平方米，一期工程設計處理能力為8萬(wàn)噸/天，二期工程完工后將達到12萬(wàn)噸/天。鑒于水質(zhì)的特點(diǎn)，該水廠(chǎng)采用的是奧貝爾氧化溝工藝。工藝流程如圖1所示。
　　
　　首先來(lái)自城市污水管網(wǎng)的污水經(jīng)過(guò)水廠(chǎng)的污水進(jìn)水管道進(jìn)入粗格柵，在粗格柵，比較大的懸浮物被攔截，以保護后續的動(dòng)力設備。然后經(jīng)提升泵提升，以提高水的重力勢能，從而使水可以依靠重力的作用流過(guò)后續各個(gè)構筑物。接著(zhù)污水進(jìn)入細格柵，在細格柵較小的懸浮物進(jìn)一步被攔截。然后流入回旋沉砂池，進(jìn)行砂水分離。然后污水進(jìn)入二級處理階段：污水首先進(jìn)入厭氧池配水井，在這里污水與活性污泥完成混合后被均勻的分配到兩座厭氧池中，污水會(huì )在這里流動(dòng)大約6小時(shí)，并在厭氧池內高活性厭氧微生物的作用下，將廢水中的大分子、難降解的有機物降解為小分子、易降解的有機物(多為甲烷和乙酸)，并將大部分的磷去除。緊接著(zhù)污水進(jìn)入下一構筑物——氧化溝，氧化溝是污水生化反應的主要階段。污水在這里流動(dòng)大約9小時(shí)，這時(shí)大量的空氣被表曝機曝入水體，在高活性好氧微生物的作用下，污水中幾乎所有的有機物得到進(jìn)一步降解，絕大多數有機物被分解完畢。其中污水中的氮也主要是在這個(gè)階段被除去。接下來(lái)污水和部分活性污泥一起流入綜合井，通過(guò)綜合井被均勻的分配到四個(gè)二沉池中。在二沉池中處理好的污水和活性污泥分離，活性污泥達到一定濃度后一部分被泵送到生物反應池前端和流入的污水再次混合。另外一部分送入儲泥池，為防止磷二次釋放，仍要對污泥進(jìn)行二次曝氣，然后送到脫水間脫水，脫水后送出廠(chǎng)外掩埋。而沉淀好的清水則流入加氯接觸池進(jìn)行深度處理以滿(mǎn)足水體受納標準，最后排放出去。

圖1 工藝流程

3 控制系統設計

　　3.1 系統網(wǎng)絡(luò )結構

　　本系統根據該污水廠(chǎng)工藝要求和設計要求，考慮到系統的可靠性、開(kāi)放性、易維護性和可擴展性，按“集中管理，分散控制”的原則，采用了分布式結構。該水廠(chǎng)的自動(dòng)控制系統由中央控制室、各分布plc控制站和現場(chǎng)儀表及電控柜構成三級監控網(wǎng)絡(luò )。系統結構如圖2所示。

2 監控系統網(wǎng)絡(luò )結構

　　控制系統共2臺監控計算機，其中一臺備用。還有3個(gè)plc控制主站。通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)將控制主站和中央控制室的上位工程師站相連接，便于監控。并將上位工程師站、操作員站、總工程師站與廠(chǎng)長(cháng)室的計算機接入以太網(wǎng)，由管理機完成各項管理功能。這樣整個(gè)自動(dòng)化監控系統便構成了scada遠程監控系統，從而實(shí)現了數據采集、處理、監視及對現場(chǎng)設備進(jìn)行控制等功能。

3.2 控制方式

　　該系統中主要工藝設備采用三種控制模式,即就地手動(dòng)控制、遠程plc控制和自動(dòng)控制?，F場(chǎng)的泵類(lèi)、表曝機和設備開(kāi)啟關(guān)閉等開(kāi)關(guān)信號、各構筑物模擬信號(如do、t-p、ph、tss、等)全部經(jīng)過(guò)plc在上位機上顯示?，F場(chǎng)各監控點(diǎn)的物理參數，均通過(guò)profibus總線(xiàn)與plc主站相連。