1 引言
進入21世紀以來，我國人口數(shù)量快速增長，用水需求量明顯加大，是我國城市可持續(xù)發(fā)展的主要矛盾之一，因此解決城市水資源缺乏和水環(huán)境惡化問題刻不容緩。而隨著自動化技術(shù)在各行業(yè)的不斷發(fā)展，污水處理行業(yè)的自動化水平也在快速提高。目前，在污水處理行業(yè)中多采用PLC控制器進行自動控制，上位計算機進行工藝參數(shù)監(jiān)視和設置的系統(tǒng)控制模式[1]。本文以海興縣污水處理廠為例進行系統(tǒng)組成、功能等介紹。
海興縣污水處理廠設計規(guī)模為日處理污水二萬噸，出水標準為一級A。水廠工程采用CASS+深度處理工藝CONTROL ENGINEERING China版權(quán)所有，廠區(qū)主要由格柵及沉砂系統(tǒng)、提升泵房、CASS池生物反應系統(tǒng)、曝氣生物濾池系統(tǒng)、V型濾池系統(tǒng)及污泥濃縮系統(tǒng)構(gòu)成。
2 污水處理控制系統(tǒng)的硬件設計
2.1 控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)
污水處理廠自動化控制系統(tǒng)分為三級管理，包括生產(chǎn)管理級(中央控制室)、現(xiàn)場控制級(PLC控制站)及就地控制級?，F(xiàn)場各種數(shù)據(jù)通過PLC系統(tǒng)進行采集，并通過主干通訊網(wǎng)絡——工業(yè)以太網(wǎng)傳送到中央控制室監(jiān)控計算機集中監(jiān)控和管理。同樣，中央控制室監(jiān)控計算機的控制命令也通過上述通道傳送到PLC的測控終端，實施各單元的分散控制。
(1)生產(chǎn)管理級(中央控制室)
中控室管理層是系統(tǒng)的核心，完成對污水處理過程各部分的管理和控制，并實現(xiàn)廠級的辦公自動化。通過高分辨率液晶顯示器及投影儀可直觀地動態(tài)顯示全廠各工藝流程段的實時工況、各工藝參數(shù)的趨勢畫面，操作人員可及時掌握全廠運行情況。
(2)現(xiàn)場控制級(PLC站)
控制層是實現(xiàn)系統(tǒng)自動控制的關鍵。按照自動控制工藝要求，控制層的PLC通過程序控制整個污水處理廠的設備，實現(xiàn)對現(xiàn)場設備運行狀態(tài)以及參數(shù)(如壓力、流量、溫度、PH值等)的采集，以及執(zhí)行管理層的命令。
(3)就地控制級(設備層)
將現(xiàn)場控制箱上的“就地/遠程”旋鈕切換至“就地”位置，通過箱上的“啟動/停止”按鈕實現(xiàn)設備的就地啟停控制。
海興縣污水廠控制系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)與功能配置如圖1 所示：
2.2 下位PLC系統(tǒng)配置
海興縣污水廠自動控制系統(tǒng)采用北京和利時公司的LK系列PLC作為主控制器對生產(chǎn)過程進行監(jiān)視和控制。模塊式PLC控制系統(tǒng)的硬件部分主要包括CPU模塊、 I/O模塊、通訊模塊、電源模塊、接口模塊等，根據(jù)控制功能的復雜程度和控制對象的點號統(tǒng)計進行相應的配置。據(jù)統(tǒng)計，整個污水廠需要PLC控制的I/O點共829，共分四個PLC控制站：1#PLC站僅有一個主站;2#PLC站僅有一個主站;3#PLC站包括主站和一個遠程從站;4#PLC站包括主站和兩個遠程從站。各個控制站的功能和分別如下：
(1)污泥脫水機房工作站——1#PLC控制站
負責采集水廠進水水質(zhì)數(shù)據(jù)，以及格柵系統(tǒng)、旋流沉砂系統(tǒng)、污泥濃縮系統(tǒng)設備的狀態(tài)采集和設備的控制。
(2)鼓風機房工作站——2#PLC控制站
負責采集CASS池水質(zhì)數(shù)據(jù)，以及攪拌系統(tǒng)、潷水系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)設備狀態(tài)的采集和設備的控制。
(3)曝氣生物濾池工作站——3#PLC控制站
負責采集曝氣生物濾池水質(zhì)數(shù)據(jù)，以及二次提升系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)、反沖洗系統(tǒng)設備狀態(tài)的采集和設備的控制。
(4)V型濾池工作站——4#PLC控制站
負責采集V型濾池水質(zhì)數(shù)據(jù)，以及反沖洗系統(tǒng)、出水系統(tǒng)設備狀態(tài)的采集和設備的控制。
總而言之，PLC 控制系統(tǒng)實現(xiàn)了主站與從站的數(shù)據(jù)交換及數(shù)據(jù)處理，主站對各個從站的監(jiān)控和人機交互的可視性。
