科學技術6| CONSTRUCTION污水處理廠自控系統(tǒng)的設計林日雄廣州華浩能源環(huán)保工程有限公司摘要:本文主要介紹了我國目前污水處理廠自動化系統(tǒng)的構(gòu)成儀表的設計選型、自控系統(tǒng)的防雷設計以及自控系統(tǒng)的抗干擾,最后分析了污水處理廠自動化系統(tǒng)的改進和發(fā)展。關鍵詞:污水處理PLC 儀-、污水處理廠自控系統(tǒng)構(gòu)成:d.控制輸出功能:具有開關量、模擬量輸出功能;根據(jù)污水處理廠的特點及控制要求，污水處理廠自控系統(tǒng)的設e.各現(xiàn)場控制分站控制設備狀態(tài)和控制;計選用目前國內(nèi)外廣泛使用的PLC集散控制系統(tǒng)，系統(tǒng)分為二層，f. 接收中控制室主機的調(diào)度命令,并進行相應的操作。即現(xiàn)場測控層、生產(chǎn)管理層。二層網(wǎng)絡是完全開放的、成熟的、先進的污水處理廠的動力設備除電氣設計中的手動控制方式外，在自通訊技術。能夠與企業(yè)級網(wǎng)絡和信息系統(tǒng)完全集成。二層網(wǎng)絡保證一動化系統(tǒng)設計中還有三種控制方式,即現(xiàn)場控制、集中控制和自動控致的應用層,信息的共享、訪問應避免任何特殊的編程和特殊的網(wǎng)關制?，F(xiàn)場控制是在現(xiàn)場測控終端的操作面板上對設備進行獨立鍵控，設備。在任何- -級網(wǎng)絡 上，都應能夠在同一-介質(zhì) 上實現(xiàn)系統(tǒng)透明瀏集中控制 是現(xiàn)場測控終端聯(lián)網(wǎng)組態(tài)下由中央控制室主機完成對全廠覽、編程組態(tài)、實時控制、數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)診斷。網(wǎng)絡上-般性的信息所有 工藝電氣設備的控制;自動控制是自動化系統(tǒng)根據(jù)各種工藝參訪問不應影響系統(tǒng)實時控制性能。其中,現(xiàn)場測控層與生產(chǎn)管理層之數(shù) 檢測值和狀態(tài),按照預定測控程序自動完成特定功能的控制。間通過100M工業(yè)以太網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳輸和信息交換，現(xiàn)場測控層與三種控制方式可在現(xiàn)場測控終端操作員面板和中控室主機上進生產(chǎn)管理層之間連接通過光纖交換機進行,連接介質(zhì)選用光纖;中控行轉(zhuǎn) 換,以滿足實際工作中調(diào)試檢修和自動運行的需要。室以太網(wǎng)設備采用五類雙絞線接入交換機。②生產(chǎn)管理層:網(wǎng)絡服務:系統(tǒng)應能夠在同一介質(zhì)鏈路上同時支持數(shù)據(jù)采集、編生產(chǎn)管理層設置于廠內(nèi)中心控制室，負責監(jiān)視全廠污水處理過程上:/下載,I/0控制等功能。程中各工藝參數(shù)的變化,設備狀態(tài)和運行管理。控制室設有兩臺操作控制層:即現(xiàn)場控制站與設備配套PLC控制箱之間通過現(xiàn)場總站 ,互為熱備用，設- -套投影裝置,其主要功能為:線或以太網(wǎng)連接。監(jiān)控現(xiàn)場PLC控制站,實時接收PLC站采集的工藝參數(shù)、電氣為把污水處理廠建設成為具有較先進的現(xiàn)代化污水處理廠,實參 數(shù)以及各種生產(chǎn)設備運行狀態(tài)信息，對各工藝參數(shù)和動力設備的現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化與管理信息化,按照安全可靠技術先進經(jīng)濟合運行進行實時顯示，記錄分析、統(tǒng)計、事故報警打印、存儲等，在彩理的原則,采用集中管理分散控制的管控一體化的PLC+PC控制系色顯示器上顯示動態(tài)工藝流程圖并在圖中相應位置顯示被測工藝參統(tǒng),同時各個生產(chǎn)設備均設有現(xiàn)場操作。自控系統(tǒng)由中控操作站和多數(shù)的實時值,動力設備的運行情況,已發(fā)生的事故,顯示模擬量檢測臺分散的控制分站及通訊網(wǎng)絡組成。值的各班,日,月,年曲線圖,直方圖,趨勢圖等。污水廠設中央控制室，現(xiàn)場設PLC分控站, PLC采用世界知名操作人員通過計算機鍵盤或鼠標，可遙控現(xiàn)場PLC控制站,控公司的最新產(chǎn)品，考慮選擇貨源充足中文資料豐富、備品備件方便，制動力設 備的開1停,設定工藝參數(shù)越限事故的上下限值,也可人工技術服務方便.國內(nèi)有維修處的生產(chǎn)商的產(chǎn)品。PLC的選型充分考慮設定 各現(xiàn)場PLC的控制參數(shù)。其可靠性、先進性、可擴充性,應能滿足中高控制性能的要求。對自動編制和打印各種生產(chǎn)報表，供管理人員作經(jīng)濟成本分析及提高化管理水平要求較高的污水處理廠,分控站PLC應考慮選用雙機熱經(jīng)濟效 益。備型的PLC (2 CPU同時參與計算與數(shù)據(jù)保存,1個CPU控制,1個二、現(xiàn)場分控站:CPU熱備,故障時平滑切換)。每個PLC分控站的輸入輸出控制點都根據(jù)污水處理廠工藝流程和總平面布置,為了節(jié)省電纜,以就近留有20%以上的余量。采集和單元控制為劃分區(qū)域的原則，污水處理廠一般可設4 個分控①現(xiàn)場測控層:站,4個分控站位置分別是預備處理、生化反應池、污泥脫水間、鼓風現(xiàn)場測控層直接面向生產(chǎn)過程,是計算機測控管理系統(tǒng)的基礎,機房。每座分控站內(nèi)分別配置以下主要控制設備:它主要由可編程序控制器(PLC)、液晶顯示操作員終端、在線檢測儀1.可編程序 邏輯控制器(PLC)1套表等組成。2. 不間斷電源(UPS )及過電壓保護裝置1套.各PLC分站分別接受所控制范圍內(nèi)的在線檢測儀表的模擬量3. 隔離裝置1套信號、電動閘門、水泵電機等設備運行狀態(tài)的開關量信號等工藝參1. 可編程終端(觸摸屏)1套.數(shù),并采集現(xiàn)場成套設備PLC的各類信號進行處理和運算,實現(xiàn)程現(xiàn)場的可編程序邏輯控制器分別對所控制范圍內(nèi)的工藝過程進序控制和自動調(diào)節(jié),并把主要信息向生產(chǎn)管理層主機傳輸,或接受生行控制， 采集I藝參數(shù)、電氣參數(shù)、電氣設備運行狀態(tài)及成套設備產(chǎn)管理層主機的指令。現(xiàn)場測控層的主要功能如下:PLC控制參數(shù)?，F(xiàn)場設備控制的基本I0點如下:a.數(shù)字采集功能:具有模擬量數(shù)字量、脈沖量、狀態(tài)量的實時數(shù)現(xiàn)場工藝設備:DI信號:運行/停止信號、手1自動信號、故障信據(jù)采集功能;號b.數(shù)據(jù)處理功能:具有數(shù)字濾波數(shù)據(jù)暫存、冗余備份、事故追憶D0信號:啟1停等功能;帶變頻控制的設中國煤化工:視頻率值,變頻c. 數(shù)據(jù)處理功能:能在液晶顯示操作員終端上顯示文字、表格、器以 總線或以太網(wǎng)與MYHCNMHG .圖形曲線及報警,所有顯示全部漢化;閘門DI 信號:手1自動信號、全開狀態(tài)、全團狀態(tài)、故障信號74城市建設科學技術CONSTRUCTIOND0信號:閘門開指令、閘廣]關指令在儀表、控制系統(tǒng)選型上注重防雷過電壓保護器的選擇,儀表、液位開關DI 信號:開/關狀態(tài)控制系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)共用接地,在系統(tǒng)設計上、配線上充分考慮采取工藝儀表: AI 信號:儀表4- -20mA輸出信號抗干擾措施,保證信息系統(tǒng)的接地與安全。電力儀表:以 MODBUS與分站PLC通訊對交流電源線根據(jù)導線所通過的防雷保護區(qū)和不同的供電方成套設備:自帶PLC以MODBUS或以太網(wǎng)與分站PLC通訊式,在被保護設備前安裝達到以下指標要求的防雷器:各現(xiàn)場分控站控制范圍如下: .當電源進線(單相220VAC)從直擊雷非防護區(qū)(LPZ0A)進入第1、PLCI( 預處理)分控站-防護區(qū)(LPZI)時, 設置防雷器,防雷器的保護參數(shù)符合如下要求:粗格柵及提升泵站、細格柵、旋流沉砂池的設備及儀表。雷電沖擊電流limp:≤100KA( 10/350μs);2 PLC2(生化反應池)分控站電壓保護級別Up:≤1.5kV;生化反應池的設備及儀表。響應時間:≤100ns。3、PLC3(污泥脫水間)分控站當電源進線(單相220VAC)從直擊雷防護區(qū)(LPZOB)進入第一污泥脫水間貯泥池的設備及儀表。防護區(qū)(LPZI)時,防雷器(或組合)的保護參數(shù)符合如下要求:4、PLC4(鼓風機房)分控站最大放電電流Imax:≤40KA( 8/20μs);鼓風機與風機配套設備及儀表。污水廠PLC基本配置如下圖1響應時間:≤25nso計算機監(jiān)控及數(shù)鋸采集系攏配置困對從LPZ0區(qū)進入LPZ1區(qū)的各類現(xiàn)場總線和4 - 20mA模擬量信號電纜,電纜兩端的防雷器(或組合)的保護參數(shù)符合如下要求:沖擊流通容量Isn:≤20k A(820μs);響應時間:≤lns。昌O°-若現(xiàn)場儀表為四線制,分別對儀表的信號和電源進行保護。防雷器在確保系統(tǒng)正常運行的前提下，能夠承受預期通過它們的過電壓，并完善的保護電子設備。對于安裝在戶外的雷電保護裝/100 Mops 工業(yè)制大周光的間置,使用IP65的保護箱。防雷電接地系統(tǒng)應嚴格按GB50057-94 (2000 版)和GB50343-2004規(guī)定中對屏蔽、接地和等電位連接要求以合適的方法與電氣接地系統(tǒng)相連接。防雷接地、儀表及控制系統(tǒng)的保護接地、工「ePLCLTe風PLC2T 特國題本PLC3T BPLC4作接地采用等電位接地方式,接地電阻應<10。2抗干擾:圖1污水處理廠自控系統(tǒng)的干擾源主要有來自系統(tǒng)內(nèi)外的電磁干三、現(xiàn)場檢測儀表擾、系統(tǒng)電源干擾、雷擊干擾?，F(xiàn)場儀表作為計算機監(jiān)控系統(tǒng)的檢測單元，其性能的優(yōu)劣直接合理布線,避免信號線與交流電源線并行，解決了來自內(nèi)部的電影響到整個計算機監(jiān)控系統(tǒng)的好壞。儀表是現(xiàn)場采集工藝參數(shù)的主磁干擾。要儀器，現(xiàn)場設置的檢測儀表是污水處理廠實施科學管理的主要因設備放置于接地良好的機柜內(nèi)，屏蔽了電磁干擾。素之一。所以在污水廠儀表選型中遵循以下原則:采用防浪涌不間斷電源,解決了外部電源的電源干擾，同時采用1. 可靠性防浪涌輔助通信接口,解決了來自通信線路的雷擊干擾。由于現(xiàn)場儀表檢測的介質(zhì)成分比較復雜，儀表安裝的環(huán)境比較報警輸出入端、通信裝置.485總線控制器均帶有防雷和過壓保惡劣。為了保證污水處理過程的安全可靠的進行，在選擇儀表時選 護器件進行防雷擊保護。用符合工業(yè)級標準的成熟定型的,且經(jīng)過現(xiàn)場使用并證明是成功的五、結(jié)束語產(chǎn)品。考慮到水質(zhì)及現(xiàn)場環(huán)境的條件,為防止探頭結(jié)垢,盡量選用目前我國污水處理廠自控系統(tǒng)設計還有不完善的地方，在以后非接觸式、無阻塞隔膜式、自清洗式的傳感器,且戶外安裝的儀表的設計中要著重考慮自控系統(tǒng)的實用性.穩(wěn)定性和先進性,根據(jù)污水變送器保護等級應達到IP65,浸沒在水下的儀表傳感器保護等級應處理的工藝流程及控制要求合理配置自控系統(tǒng)，使自控系統(tǒng)在實現(xiàn)達到IP68。工藝控制的同時也能節(jié)約系統(tǒng)成本。2. 先進性.污水處理廠自控系統(tǒng)未來將會向智能化發(fā)展，通過自控系統(tǒng)的在系統(tǒng)可靠性的前提下,先進性也至關重要，因為科學技術在發(fā)智 能化來降低污水處理廠的勞動力成本，自控系統(tǒng)的逐步改進，將使展,我們選擇的儀表應代表著當今的科技水平。產(chǎn)品的先進性主要得污水 處理廠自動化系統(tǒng)的建設更趨合理。表現(xiàn)在:儀表全部采用智能型測量儀表;便于計算機系統(tǒng)連接和維參考文獻:護管理的方便,具有自動補償功能具有自診斷、信號保持、故障報1.藍海濤,污水處理廠自動監(jiān)控系統(tǒng)的設計,電腦與信息技術，警等功能。2005.63.方便性2.高大文彭永臻等主編,污水處理智能控制的研究、應用與發(fā)儀表在使用時具有安裝操作方便、簡單易學界面清楚、功能實展 ,中國給水排水.2002, 18(6).-35 -39用,維護人員可以很方便的對儀表進行維護檢修等操作。儀表應采3、崔福義彭永臻編著《給水排水工程儀表與空制》,中國建筑用4~20mA的輸出信號輸出,并帶足專用電纜和安裝附件。工業(yè)出版社出版,199中國煤化工四、儀表及控制系統(tǒng)防雷、接地及抗干擾設計4、崔福義彭永到Y(jié)H| CN MH G立用),中國建筑1、儀表及控制系統(tǒng)防雷、接地:工業(yè)出版社出版,2002年2月第二版城市建設75