[摘　要>：我國(guó)城市污水任意排放日益嚴(yán)重，全面建立完善的自動(dòng)檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)勢(shì)在必行。本文重點(diǎn)介紹介紹施耐德電氣Premium PLC在城市污水處理Orbal氧化溝工藝中的應(yīng)用及其網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成陌知。PLC的使用使得系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行更加穩(wěn)定他托、合理，有效的延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命和節(jié)約了能源仆葡。
[關(guān)鍵詞>：污水處理赏参、Premium PLC、Orbal工藝沿盅、網(wǎng)絡(luò)把篓、VB6.0、報(bào)表腰涧、能源

[Abstract>： The city-waste water is let progressively at random. We should build the waste water treatment plant full-scale and we should use automation system in it. This paper introduces The application and network of The Schneider Electric PLC in the waste water treatment plant . The use of PLC system makes the equipment running in a steady and rationalization state. It prolongs the equipments’ lives and it economize the energy sources.
[Key Words>： waste water treatment韧掩， Premium PLC ，Orbal technic 窖铡， worknet 柒汉，VB6.0 ，report forms 萨宙，energy sources


引言：

　　隨著我國(guó)的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展监昏，環(huán)境問題日益突出，尤其是城市水環(huán)境的惡化惦知，加劇了水資源的短缺承副，嚴(yán)重影響著人民群眾的身心健康，這些情況已經(jīng)成為城市可持續(xù)發(fā)展的嚴(yán)重制約因素谍钝；我國(guó)現(xiàn)階段很多大中型城市的廢水排放量大败饵，已造成城市地表水的嚴(yán)重污染；三峽庫區(qū)水環(huán)境保護(hù)事關(guān)三峽工程長(zhǎng)期安全運(yùn)行和長(zhǎng)江中下游地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展椭徙，因此受到國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注熊过，但目前各城市仍然是直接排放污水或因水處理自控系統(tǒng)不完善沒處理好就把污水排放了，很多操作和檢測(cè)監(jiān)控過程仍停留在人工階段征乳，監(jiān)控時(shí)間覆蓋率低胖真，手工采集樣品缺乏科學(xué)性和代表性，難以反映企業(yè)和城市污水處理及排放連續(xù)變化的情況律姨。大范圍的建立污水處理系統(tǒng)及在線自動(dòng)控制監(jiān)控體系振峻，勢(shì)在必行。

系統(tǒng)簡(jiǎn)介：

　　重慶巫山污水處理廠位于巫山縣城邊緣择份，廠區(qū)緊鄰長(zhǎng)江流域扣孟，處于三峽庫區(qū)腹地，該污水處理廠采用的是改良型Orbal氧化溝工藝荣赶，日處理污水量3萬噸凤价，廠區(qū)主體構(gòu)筑物有：綜合樓、配電房拔创、進(jìn)水提升泵房利诺、粗細(xì)格柵井及旋流沉砂裝置富蓄、Orbal氧化溝、終沉池慢逾、污泥回流剩余泵井立倍、脫水機(jī)房等；整個(gè)廠區(qū)設(shè)備及閥門均采用MCC和PLC兩種控制方式侣滩，正常情況下可以實(shí)現(xiàn)儀表口注、PLC的完全自動(dòng)檢測(cè)控制及運(yùn)行狀況監(jiān)控；下位機(jī)采用施耐德電氣的Premium 系列PLC臊癞，上位機(jī)采用北京華富Control2000監(jiān)控軟件辐逝。該廠自動(dòng)控制系統(tǒng)于2006年7月11日全面完成調(diào)試，目前系統(tǒng)運(yùn)行正常绣嫉。

污水處理系統(tǒng)詳述：

一黄惭、Orbal氧化溝工藝介紹如（圖一）

圖一　Orbal氧化溝工藝簡(jiǎn)圖
　　Orbal氧化溝水處理工藝起源于南非，后經(jīng)不斷改進(jìn)和推廣普计，在全球范圍得到廣泛應(yīng)用祟俯。城市污水由管道集中后，水流首先經(jīng)過粗格柵迂唤，將粗的垃圾去除五妹，然后由提升泵將污水提高水頭（后面工藝要求有高水頭），再經(jīng)過細(xì)格柵及旋流沉砂池革惊，進(jìn)一步去除小的垃圾和泥砂辞皇，污水進(jìn)入水處理主體結(jié)構(gòu)——氧化溝，污水在“O”型的氧化溝中經(jīng)過曝氣機(jī)調(diào)節(jié)曝氣骏卿，使得污水得到缺氧符焊、氧化、硝化姻僧、反硝化等反應(yīng)规丽，在該過程中完成BOD（生物耗氧量）、COD（化學(xué)耗氧量）的去除及污水脫氮的功能撇贺，并為下一步水的沉淀作好準(zhǔn)備赌莺，經(jīng)過氧化溝處理的水流入終沉池，加入Fe3+松嘶、或Al3+ 使得水中的（PO4）3- 得以沉淀艘狭，充分沉淀后，清水最后經(jīng)二氧化氯消毒后排入長(zhǎng)江翠订。沉淀的污泥經(jīng)脫水機(jī)濾干后焚燒處理缓升。

二、廠區(qū)主要設(shè)備控制要求

1蕴轨、粗細(xì)格柵機(jī)及其附屬輸送壓榨設(shè)備的控制

定時(shí)控制：根據(jù)外來污水狀況和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)港谊，通過設(shè)定相關(guān)定時(shí)參數(shù)，自動(dòng)控制格柵機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間和停止時(shí)間橙弱。
液位差控制：在格柵機(jī)的前后均設(shè)置一臺(tái)超聲波液位傳感器歧寺，檢測(cè)出格柵機(jī)的前后液位差。設(shè)定低液位差LDF2和高液位差LDF1傻椿，當(dāng)檢測(cè)到的液位差大于LDF1時(shí)阅秀，啟動(dòng)格柵機(jī)；當(dāng)檢測(cè)到的液位差低于LDF2時(shí)肤狞，停止格柵機(jī)（減少了運(yùn)行時(shí)間京拣，有效的節(jié)約成本）』跆保控制過程如（圖二）

圖二
格柵附屬設(shè)備的聯(lián)動(dòng)：皮帶輸送機(jī)和壓榨機(jī)作為格柵機(jī)的附屬輸送壓榨設(shè)備帜猩，它們?cè)诙〞r(shí)或自動(dòng)運(yùn)行模式下，一般與格柵機(jī)聯(lián)動(dòng)鬓灼。附屬設(shè)備適當(dāng)?shù)奶崆盎蜓訒r(shí)運(yùn)行朦阶。


圖三　提升泵控制原理圖

圖四
2、 提升泵的自動(dòng)控制

控制描述如（圖三瘪吭、四）：
(1) P1—變頻器杰翰，BU1—軟啟動(dòng)器，PT—超聲波液位計(jì)经芋，ZJ1焰诲、ZJ2—用于控制系統(tǒng)的MCC/PLC轉(zhuǎn)換。
(2) 由圖可見碟嘴，變頻器連接在第一臺(tái)水泵電機(jī)上溪食，需要加泵時(shí)，變頻器停止運(yùn)行臀防，并由變頻器的輸出端口RO1～RO3輸出信號(hào)到PLC眠菇，由PLC控制切換過程。
(3) PLC根據(jù)泵池液位高中低信號(hào)自動(dòng)調(diào)節(jié)三臺(tái)泵的啟停袱衷；泵池水位到預(yù)設(shè)的低水位時(shí)啟動(dòng)1#泵捎废，水位上升到預(yù)設(shè)的中水位時(shí)，1#泵由變頻運(yùn)行轉(zhuǎn)換到工頻運(yùn)行致燥，這時(shí)再變頻啟動(dòng)2#泵登疗，依次啟動(dòng)到3#泵。
(4) 切換開始時(shí)嫌蚤，變頻器停止輸出(變頻器設(shè)置為自由停車)辐益，利用水泵的慣性將第一臺(tái)水泵切換到工頻運(yùn)行，變頻器連接到第二臺(tái)水泵上起動(dòng)并運(yùn)行脱吱，照此智政，將第二臺(tái)水泵切換到工頻運(yùn)行层筹，變頻器連接到第三臺(tái)水泵上起動(dòng)并運(yùn)行。
(5) 水位下降需要減泵時(shí)清截，系統(tǒng)將第三臺(tái)水泵停止风踪，第二臺(tái)水泵切換到變頻調(diào)節(jié)狀態(tài)。水位繼續(xù)下降弧蜒，系統(tǒng)將第二臺(tái)水泵停止也菊，第一臺(tái)水泵切換到變頻調(diào)節(jié)狀態(tài)。
(6) 另外砰穗，設(shè)置軟啟動(dòng)器作為備用揽宵。當(dāng)變頻器或PLC故障時(shí)，可用軟起動(dòng)器現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)輪流起動(dòng)各泵運(yùn)行以保證供水渣么。作為多臺(tái)提升泵的自動(dòng)控制脐拄，滿足先啟先停的原則，以優(yōu)化資源的利用率训奢；為了提升泵的安全帘惜，系統(tǒng)設(shè)置了提升泵的干運(yùn)轉(zhuǎn)保護(hù)；同時(shí)饼暑，系統(tǒng)還設(shè)置了泵的頻繁啟停保護(hù)稳析，群?jiǎn)?dòng)保護(hù)等，以延長(zhǎng)其使用壽命弓叛。

3彰居、曝氣系統(tǒng)的自動(dòng)控制

　　生化池作為全廠污水處理的核心，具有舉足輕重的作用撰筷。污水經(jīng)過預(yù)處理后陈惰，在這里通過微生物吸附污水中的有機(jī)物，達(dá)到脫磷脫氮的目的毕籽。對(duì)生化池的自動(dòng)控制抬闯，主要是溶解氧濃度的控制。

　　曝氣量自動(dòng)控制系統(tǒng)作為一個(gè)恒值控制系統(tǒng)关筒，系統(tǒng)給定一個(gè)保持不變的最佳溶解氧值溶握，通過PLC控制調(diào)節(jié)輸出量（即曝氣機(jī)開啟臺(tái)數(shù)），使被控量（實(shí)測(cè)氧化溝溶解氧濃度）不斷地接近給定值蒸播。在這個(gè)系統(tǒng)中睡榆，要求穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)特性良好，被控量向給定值過渡的時(shí)間短袍榆，同時(shí)過程平穩(wěn)栽铁，振蕩幅度小。

　　曝氣供氧系統(tǒng)是由鼓風(fēng)機(jī)、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和溶解氧儀共同組成的閉環(huán)系統(tǒng)判原，為反應(yīng)池好氧段提供氧氣锉纹，并維持好氧過程的溶解氧濃度值。依照好氧過程的溶解氧濃度值控制鼓風(fēng)機(jī)的開啟程度今天，維持溶解氧濃度值在一定的范圍內(nèi)變動(dòng)林邪。控制流程如（圖五）肾轨。



三、控制模式

手動(dòng)模式：手動(dòng)模式又可以分為盤柜模式和就地模式套芦。盤柜模式就是通過MCC上的按鈕實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的操作档徘；就地模式就是通過現(xiàn)場(chǎng)控制箱上的按鈕實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的操作。
遙控模式：就是通過中心控制室上位操作站實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的操作短材。
自動(dòng)模式：設(shè)備的運(yùn)行完全由各PLC根據(jù)污水廠的工況及工藝參數(shù)來完成對(duì)設(shè)備的啟捅Ω鳎控制，而不需要人工干予搭独。

四婴削、系統(tǒng)構(gòu)成如（圖六）


　　通過前面的描述，設(shè)備的控制還是比較復(fù)雜的牙肝，為達(dá)到以上的設(shè)備自動(dòng)控制要求唉俗，該工程基本構(gòu)成如下：
　　下位機(jī)：選用了施耐德 Premium PLC來做系統(tǒng)
　　上位機(jī)：選用了北京華富Control2000軟件
　　中間協(xié)議：采用Simatic TOP Server，銜接上配椭、下位機(jī)虫溜，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換

　　整個(gè)廠區(qū)共有3個(gè)PLC站，硬件采用施耐德電氣Premium PLC股缸，分別用光纖及光纖交換機(jī)衡楞，采用星型連接方式構(gòu)成以太網(wǎng)絡(luò)連接至中控室，在PLC2站敦姻，現(xiàn)場(chǎng)電力儀表采用Modbus通訊方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集瘾境；軟件采用施耐德的PL7Pro，根據(jù)控制要求開發(fā)程序镰惦，完全可以實(shí)現(xiàn)前面描述的控制要求迷守。三個(gè)站分別處于進(jìn)水泵房、配電房娇建、脫水機(jī)房百睹，基本配置如下：

PLC1站	施耐德電氣Premium PLC
電源模塊	TSX PSY2600M	1	塊
CPU模塊	TSX P57 2623M	1	塊
擴(kuò)展存儲(chǔ)卡	TSX MFP128P Flash EPROM 128K	1	塊
模擬量輸入模塊	TSX AEY 800	2	塊
模擬量輸出模塊	TSX ASY 410	1	塊
開關(guān)量輸入模塊	TSX DEY 32D2K	2	塊
開關(guān)量輸出模塊	TSX DSY 16T2	2	塊
PLC機(jī)架	TSX RKY 8EX	1	個(gè)
PLC2站	施耐德電氣Premium PLC
電源模塊	TSX PSY2600M	1	塊
CPU模塊	TSX P57 2623M	1	塊
擴(kuò)展存儲(chǔ)卡	TSX MFP128P Flash EPROM 128K	1	塊
模擬量輸入模塊	TSX AEY 800	3	塊
開關(guān)量輸入模塊	TSX DEY 32D2K	3	塊
開關(guān)量輸出模塊	TSX DSY 16T2	2	塊
PLC機(jī)架	TSX RKY 8EX	1	個(gè)
PLC3站	施耐德電氣Premium PLC
電源模塊	TSX PSY2600M	1	塊
CPU模塊	TSX P57 2623M	1	塊
擴(kuò)展存儲(chǔ)卡	TSX MFP128P Flash EPROM 128K	1	塊
模擬量輸入模塊	TSX AEY 800	1	塊
模擬量輸出模塊	TSX ASY 410	1	塊
開關(guān)量輸入模塊	TSX DEY 32D2K	2	塊
開關(guān)量輸出模塊	TSX DSY 16T2	1	塊
PLC機(jī)架	TSX RKY 8EX	1	個(gè)

　　上位機(jī)采用華富Control2000來開發(fā)監(jiān)控畫面進(jìn)行監(jiān)控：根據(jù)工藝?yán)L制流程圖，顯示所有相關(guān)測(cè)控儀表的實(shí)時(shí)值厘举；建立全廠的中心監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)阳框，使操作員能隨時(shí)監(jiān)視全廠運(yùn)行狀態(tài)，并對(duì)設(shè)備操作發(fā)出控制指令；建立歷史數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)和重要數(shù)據(jù)保存系統(tǒng)旦氓，并能對(duì)日?qǐng)?bào)表炮惕、月報(bào)表、年報(bào)表進(jìn)行打友纯獭射贡；建立全廠設(shè)備的安全報(bào)警系統(tǒng)；

圖七：廠區(qū)工藝流程圖

圖八：設(shè)備控制盤

圖九：開發(fā)調(diào)試階段報(bào)表查詢數(shù)據(jù)示例
　　下位機(jī)采用施耐德電氣Premium PLC瘾色，上位機(jī)用北京華富德Control2000演苍，二者之間的標(biāo)簽連接及數(shù)據(jù)通訊必須有一個(gè)統(tǒng)一的協(xié)議驅(qū)動(dòng)，本工程采用的是SIMATICA TOP SERVER來實(shí)現(xiàn)的梗爸，報(bào)表查詢系統(tǒng)采用VB6.0來開發(fā)外掛程序?qū)崿F(xiàn)報(bào)表的實(shí)時(shí)查詢氧吐。

五、該工程自控系統(tǒng)的特點(diǎn)

　　1末盔、技術(shù)先進(jìn)：現(xiàn)代化的工廠要求與時(shí)俱進(jìn)筑舅，該自動(dòng)化控制系統(tǒng)無論是從使用的現(xiàn)場(chǎng)總線、通訊網(wǎng)絡(luò)陨舱、可編程控制器翠拣、組態(tài)軟件，還是從自動(dòng)化控制技術(shù)來講游盲，都具有時(shí)代領(lǐng)先性误墓。
　　2、穩(wěn)定可靠：選用的自動(dòng)化產(chǎn)品絕大部分來自國(guó)外知名品牌背桐，建立的自動(dòng)化控制平臺(tái)优烧，經(jīng)過嚴(yán)格的測(cè)試，可以保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地運(yùn)行链峭。
　　3畦娄、自動(dòng)化程度高，使用簡(jiǎn)單：對(duì)于全廠的控制中心——中心控制室上位界面弊仪，采用全中文的設(shè)計(jì)界面熙卡，立體三維流程圖形來表達(dá)工藝，便于操作員掌握冠八；同時(shí)下位機(jī)PLC采用施耐德的PLC选曼，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，自動(dòng)化程度高串题，整個(gè)系統(tǒng)維護(hù)量小失傍。
　　4、開放性：該系統(tǒng)采用的現(xiàn)場(chǎng)總線是國(guó)際通用的具有開放協(xié)議的現(xiàn)場(chǎng)總線宽舱，同時(shí)各控制站均留有I/O余量民沈，以便于以后系統(tǒng)的改造和擴(kuò)展还凸。
　　5、安全性：該系統(tǒng)采用全面的設(shè)備保護(hù)體系浸速，包括潛水泵的干運(yùn)轉(zhuǎn)保護(hù)童盏、自控平臺(tái)的防雷保護(hù)、進(jìn)水水質(zhì)異常保護(hù)就灸、報(bào)警系統(tǒng)等呛疫，以防止因?yàn)槟承┮馔饣虿僮鲉T的疏忽而發(fā)生事故。

六泡嘴、應(yīng)用總結(jié)

　　該城市污水處理系統(tǒng)建成后甫恩，施耐德電氣Premium PLC系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，采集數(shù)據(jù)準(zhǔn)確快捷酌予，控制的重要設(shè)備運(yùn)行安全填物，程序開發(fā)好后，其維護(hù)量幾乎為零霎终，同時(shí)個(gè)人感覺該P(yáng)LC現(xiàn)場(chǎng)安裝、與其它設(shè)備的接口等均方便好用升薯，系統(tǒng)投運(yùn)后莱褒，自動(dòng)化程度高，工作人員維護(hù)量小涎劈，出水水質(zhì)能達(dá)到國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)广凸，該系統(tǒng)的形成投運(yùn)無疑給長(zhǎng)江流域、三峽庫區(qū)的環(huán)保事業(yè)作出了貢獻(xiàn)蛛枚，希望在長(zhǎng)江流域沿線有更多的采用自動(dòng)化程度高的污水處理廠谅海。巫山污水處理廠的施耐德電氣Premium PLC系統(tǒng)的應(yīng)用將是一個(gè)很好的榜樣。