基于S7-400的污水廠SCADA解決方案

1 引言

　　近年來我國(guó)集約化大規(guī)?，F(xiàn)代化污水處理廠自動(dòng)化程度要求越來越高，污水處理的自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)具有全自動(dòng)的邏輯控制，系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期安全無故障的運(yùn)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(tǒng)運(yùn)用siemens的s7-400系列、webaccess組態(tài)軟件和profibus-dp現(xiàn)場(chǎng)總線來構(gòu)建一個(gè)分布式的自動(dòng)控制系統(tǒng)，從而提高了污水處理的自動(dòng)化程度和系統(tǒng)的高可靠性。

2 工藝流程

　　該水廠占地120多萬平方米，一期工程設(shè)計(jì)處理能力為8萬噸/天，二期工程完工后將達(dá)到12萬噸/天。鑒于水質(zhì)的特點(diǎn)，該水廠采用的是奧貝爾氧化溝工藝。工藝流程如圖1所示。
　　
　　首先來自城市污水管網(wǎng)的污水經(jīng)過水廠的污水進(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(hù)后續(xù)的動(dòng)力設(shè)備。然后經(jīng)提升泵提升，以提高水的重力勢(shì)能，從而使水可以依靠重力的作用流過后續(xù)各個(gè)構(gòu)筑物。接著污水進(jìn)入細(xì)格柵，在細(xì)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(jí)處理階段：污水首先進(jìn)入?yún)捬醭嘏渌?，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(nèi)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(jī)物降解為小分子、易降解的有機(jī)物(多為甲烷和乙酸)，并將大部分的磷去除。緊接著污水進(jìn)入下一構(gòu)筑物——氧化溝，氧化溝是污水生化反應(yīng)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(jī)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(jī)物得到進(jìn)一步降解，絕大多數(shù)有機(jī)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。接下來污水和部分活性污泥一起流入綜合井，通過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(dá)到一定濃度后一部分被泵送到生物反應(yīng)池前端和流入的污水再次混合。另外一部分送入儲(chǔ)泥池，為防止磷二次釋放，仍要對(duì)污泥進(jìn)行二次曝氣，然后送到脫水間脫水，脫水后送出廠外掩埋。而沉淀好的清水則流入加氯接觸池進(jìn)行深度處理以滿足水體受納標(biāo)準(zhǔn)，最后排放出去。

圖1 工藝流程

3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　3.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　　本系統(tǒng)根據(jù)該污水廠工藝要求和設(shè)計(jì)要求，考慮到系統(tǒng)的可靠性、開放性、易維護(hù)性和可擴(kuò)展性，按“集中管理，分散控制”的原則，采用了分布式結(jié)構(gòu)。該水廠的自動(dòng)控制系統(tǒng)由中央控制室、各分布plc控制站和現(xiàn)場(chǎng)儀表及電控柜構(gòu)成三級(jí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2 監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　　控制系統(tǒng)共2臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)，其中一臺(tái)備用。還有3個(gè)plc控制主站。通過現(xiàn)場(chǎng)總線將控制主站和中央控制室的上位工程師站相連接，便于監(jiān)控。并將上位工程師站、操作員站、總工程師站與廠長(zhǎng)室的計(jì)算機(jī)接入以太網(wǎng)，由管理機(jī)完成各項(xiàng)管理功能。這樣整個(gè)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)便構(gòu)成了scada遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、處理、監(jiān)視及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制等功能。

3.2 控制方式

　　該系統(tǒng)中主要工藝設(shè)備采用三種控制模式,即就地手動(dòng)控制、遠(yuǎn)程plc控制和自動(dòng)控制?，F(xiàn)場(chǎng)的泵類、表曝機(jī)和設(shè)備開啟關(guān)閉等開關(guān)信號(hào)、各構(gòu)筑物模擬信號(hào)(如do、t-p、ph、tss、等)全部經(jīng)過plc在上位機(jī)上顯示?，F(xiàn)場(chǎng)各監(jiān)控點(diǎn)的物理參數(shù)，均通過profibus總線與plc主站相連。