南京（jīng）康卓環境科技有限公司是江蘇南京地區優（yōu）質的汙水（shuǐ）處理廠自控係統生產廠家供應商，常年（nián）提供汙水處理（lǐ）廠自控係統工程的報價、設計、施工。汙水處理廠自（zì）控係統是根據（jù）工（gōng）藝要求在（zài）確定的設計原則下進行設計，既保證汙水處理係（xì）統的正常運行，又（yòu）盡可能的降低了工程的造價投資。

康卓科技自控係統工程師介紹：汙（wū）水處理廠自控係統是整個汙水處理工程的重要組成部分，其設（shè）計好壞與（yǔ）控製設備（bèi）選擇是否適當，不僅關係著自控係統的性價比的高低而且對以後（hòu）整個汙水處理廠運行維護（hù）的難易有著重要影響。

 

 

一、汙水處理廠概況

汙水處理（lǐ）廠位於市區或市郊，出水排入河流，水質達到國家一級排放標準。

工程采用水解－AICS處（chù）理工藝。其具體流程為：汙水首先分別經過粗格（gé）柵去除（chú）粗大雜物，接著汙水進入泵房及集水井，經泵提升後流經細格柵和沉砂池，然後進（jìn）入水解池，。水解池出水自流（liú）入AICS進行好氧處理，出水達標提升排入河流（liú）。AICS反應器為改進SBR的一（yī）種。

 

二、汙水處理廠（chǎng）自控係統（tǒng）設計的原則

從汙水處理廠的工藝流程可以看出，主要工藝AICS反應器是改進SBR的一種，需要周（zhōu）期運行，AICS反應器的（de）進水方向調整、厭氧好氧狀態交替、沉澱反應（yīng）狀態輪（lún）換都有電（diàn）動設備支持，大量的（de）電動設備的開關都需要自控係統來完成，因此（cǐ）自控係統對整個周（zhōu）期的正確運行操作至關重要。而且（qiě）好（hǎo）氧係統作為整個汙（wū）水處理工藝能量消耗的大戶，它的自控係統優（yōu）化程度越高，整個汙水處理工藝的運行費用也會越低，這也說明（míng）了自控係統在整個處（chù）理工藝中（zhōng）的重要性（xìng）。

為了保證汙水廠生（shēng）產的穩定和高效（xiào），減輕勞動強度，改善（shàn）操作環境，同時提高汙水廠的現代化（huà）生產管理水平，在充（chōng）分考慮本汙（wū）水處理工藝特性的基礎（chǔ）上，將建設現（xiàn）代化（huà）汙水處理（lǐ）廠的理念融（róng）入到自控係統設計當中（zhōng），本自控（kòng）係（xì）統（tǒng）設計遵循以下原則：先進合理、安（ān）全（quán）可靠、經濟實惠、開放靈活。

 

三、自控係統的構建

汙水（shuǐ）處理廠的自控係統（tǒng）是由現場儀表和執行機構、信號采集控製和人機界麵（監控）設備（bèi）三部分組成。自控係統的構建主要是指三部分係統形式和設備的選擇。本執行機（jī）構主要是根據工藝的要求（qiú）由工（gōng）藝專業確（què）定，預留自控係統的接口，儀表的選擇將在後麵的部分進行描述。信號采集控製部分主要包括基本控製係統的選擇（zé）以（yǐ）及係統確定後控（kòng）製設備和必須通訊網絡的選擇。人機界麵（miàn）主要是指中控室和現場值班室監視設備的選擇。

1、 基本係統的選（xuǎn）擇

目前用於汙水處理廠自（zì）控係統（tǒng）的基本形式主要有（yǒu）三種DCS係統（tǒng）、現場總線係統和基於PC控（kòng）製的係統。從規模（mó）來看三種係統所適用的規模是不同。DCS係統和現（xiàn）場總線係（xì）統一般適用於控（kòng）製點比（bǐ）較多（duō）而且廠區規模比較大（dà）的係統，基於PC的控製（zhì）則用於小型而且控製點比較集中的控製係（xì）統。

基於（yú）PC的控製係統屬於高度集成的控（kòng）製係統（tǒng），其人機界麵和信號采集控製可能（néng）都處（chù）於同一個機器內，受機器性能和容量的限製，本工程廠區比較大，控製點較多，因此（cǐ）采用基於PC的控製係統是不太合適的。

DCS係統適用於（yú）模擬量多，閉環控製（zhì）多的係統（tǒng）。而現場總線係統的主要優勢是（shì）適用用於控製點相當較（jiào）少而且特別分（fèn）散的（de）係統（tǒng）。從施工和維護的角度來看，傳統的DCS係統布線的工作量要遠遠大於現場總線係統。此外，現場總線係統與DCS係統相比，還有較為重要的一點是開發（fā）性好，擴展方便。

本工程（chéng）的控製點在700點左右（yòu），模擬量隻占20％左右，屬於（yú）規模比較小的類型，而且這些控製點是以工藝處理單元為（wéi）界線分散在（zài）廠（chǎng）區各處，因此本工程（chéng）采用現場總線作為基本控製係統。

2、通訊網絡選擇

現場總線係統較主要的特點就（jiù）是依賴網絡通訊，分散控製和（hé）信（xìn）號采集，較大程度的減少布線，節省安裝和維護（hù）費用。現場總線主要是指（zhǐ）從現場控製器或IO模塊到監控係統的通訊網絡。目（mù）前現（xiàn）場總線，根據通（tōng）訊協議的不同（tóng）可以分為很多種，比如，ProfiBus、CAN、ControlNet、DeviceNet FF Lon總線等。目前現場總（zǒng）線技術還沒有統一的標準，各自的功能（néng）特點基本一（yī）致，因此本工程（chéng）設（shè）計時選用在中小型控製係統應用非常廣泛的ProfiBus總（zǒng）線。其在性價比較高，且（qiě）在國內推廣的時間長，穩定性較高。

ProfiBus總線有三（sān）種形式DP、PA和FMS。PA總線是與智能儀表結合在一起安全性非常高的一（yī）種ProfiBus總線（xiàn）形式，造價比較高，常用於石油化工冶金等行業；FMS總線適用於大（dà）範圍和複雜的通訊（xùn）係統，旨（zhǐ）在解決通用性通訊任務（wù），傳速速度中等；DP總（zǒng）線是用於傳感（gǎn）器和執行（háng）器級（jí）的高速（sù）數據傳速網絡，不需（xū）要智能儀表配合，安全性略低於PA總線。本工程是汙水處理工程，對通訊安全性的要（yào）求（qiú）並不（bú）太高，通信的任務比較（jiào）簡單，對（duì）係統的傳輸速度有（yǒu）一定要求。因此本工程的采用ProfiBUS－DP網絡，即用西門子S7係列PLC搭建整個（gè）係統。總線采用（yòng）普通雙絞作（zuò）為傳輸介（jiè）質，通訊速率可以達到12MBP。

3、現場站設備配置的（de）選擇

對於ProfiBus－DP網絡來說隻（zhī）是提供了一個從現場到監控層的信息（xī）通道，但信號的采集和執行命令的下達仍然需要由（yóu）控製器和現場的IO模塊組成的站來（lái）完成。ProfiBus－DP網絡是（shì）一種主從站的網絡結構。整（zhěng）個網絡上（shàng）較多可以（yǐ）有（yǒu）128個從站，但隻有（yǒu）一個作為主站，所有的通訊事務都由主站來管理。主站必（bì）須要有控製器（CPU），同時也（yě）可以安（ān）裝IO采集（jí）模塊。從站（zhàn）有兩種方式：CPU＋IO模塊（kuài）和通訊模塊＋IO模塊。先進種方式每個從站都由（yóu）CPU，每個站的控製事務都（dōu）由本站完成，與主站之間的通訊量比較少。第二種方式是所有的從站都沒有CPU，所有的控製事務都由主站CPU來完成，通過總線網絡把（bǎ）命令結果傳輸到從站（zhàn）完成，從站隻是遠程（chéng）IO。

前述這兩種從站組成方式各有自己的特點。先進種方式，控製比較分（fèn）散，通訊（xùn）事務較小，對網絡的依（yī）賴不（bú）強，但每（měi）個站都有CPU，造價高。第二種方式，控製集中（zhōng），控製事務對網（wǎng）絡（luò）依賴性強，需要可靠的網（wǎng）絡來支撐（chēng），同時對主站CPU的性能要求高（gāo），在軟件（jiàn）編程和調試方麵具有很大的優（yōu）勢。這兩種方式對工程的現場安裝布線施（shī）工（gōng）影（yǐng）響比較（jiào）少。

本工程控製點（diǎn）的規（guī）模施工調試工期比較短，選用了性價比比較高的第二種方式作為從站的組成方式即由（yóu）西門子IM153通（tōng）訊模塊和S7 300係列IO模塊組成，主站（zhàn）CPU選用S7 315-2DP係（xì）列。

 

 

4、人機界（jiè）麵設備的選擇

人機界麵設備是直接與操作管理人員進行交流的監控視備，一般由兩（liǎng）部分組成，即現場監視設備和（hé）中控室監視設備。現場監視設備可以是PC機或（huò）是（shì）觸摸屏，中控室監視設備一般由工控（kòng）機、模擬屏或投影儀等組成。監視設備應在兼顧投資的情況下，保證操作管理（lǐ）人員可以對整個汙水處理廠全麵直觀的（de）監視與控（kòng）製。

現場監視設備一般在比較重（chóng）要的單元或控製事務比較大的從站中設置，以便操作人員及時對（duì）現（xiàn）場情（qíng）況（kuàng）進行處理。本（běn）工程的從站的規模比（bǐ）較少（shǎo），廠區大小從（cóng）操作距（jù）離來看並不大，同時（shí）現場操作間內均設有有線電話，因此可在不設不設（shè）現場監視係統的情況下保證現場與中控（kòng）室的聯絡暢通。

中控室監視設備是全廠的指揮和（hé）信息處理（lǐ）中心，其作用不言而喻。中控室監視設備比較傳統的做法是模擬屏加工控機的方式，這種方式造價（jià）比較高且複（fù）雜。隨著多屏卡功能的不斷完善，現場又出（chū）現了工控機多屏顯示加投（tóu）影儀的模式。多屏卡的安裝使得一台（tái）工控機可以同（tóng）時拖動多台顯示器，並顯示不同畫麵，不同的（de）工段可以同時顯示，保證了操作人員監視的全麵性（xìng）。投影儀可以把所需要的任何畫麵進行放大顯示，也可以供人參觀。第二種方式的造價要遠低於傳（chuán）統做法（fǎ）。

5、其它

成（chéng）套設備（bèi）的耦合

本工（gōng）程中鼓風機為高速離（lí）心（xīn）風機，脫水機為2000mm帶寬脫水機，均為（wéi）大型設備。這些大型設備是由許多（duō）輔助電動部分與主機共同工作完成鼓風機和脫水機的正常工作（zuò）。本工程設計要求大型設備都單獨配有自己小（xiǎo）型的控製器，由供應商根據自己的經驗編製相關程序並預留ProfiBus－DP接口，較終成為整個自控（kòng）係統的一（yī）個從站（zhàn）。這（zhè）樣就其（qí）它大型設備（bèi）自控係統與整（zhěng）個自（zì）控係統（tǒng）無縫連接，減少了（le）不同供應商（shāng）之間任務的交叉重疊。

監控軟件的選擇

監控軟件是人機交流的橋梁和翻（fān）譯，是保證整個自動控製係統易操作、易維護較重要的部分。應選用成熟、先進並應用廣泛的（de）知名監控軟件，本（běn）項目選用亞控kingview組（zǔ）態軟件。

自控控製係統與管理層的銜接

自控係統操作與汙水（shuǐ）處理廠管理層（céng）的銜接主要是把自動控製係統收（shōu）集到（dào）的（de）全廠信息可（kě）以順利傳輸到管理層計（jì）算機，管理人員可以在線查看汙水處理廠的運行狀況並調用相關的運行數據。隨著監控軟件的供（gòng）應商（shāng）對INTERNET技術的不斷應用開發，監控軟件都可以通過局域網或INTERNET廣域網進行信息發布，管理層或（huò）授權用戶在任何可以上INTERNET網的地方便可瀏覽運（yùn）行（háng）狀況。而所使用MS IE瀏覽器的安全性（xìng）問題已經得到解決。

冗餘問題

由於本工程為汙水處理廠工程，其安全性和可靠性要（yào）求並（bìng）不嚴格，本設計（jì）沒有對通訊網絡和控製器進行冗餘配置，隻對上位（wèi）工控機采用了雙機熱備配置。筆者認為在資金（jīn）允許的情況下，應對主控製器進行冗（rǒng）餘（yú）配置（zhì）。

 

四、自（zì）控係統的站（zhàn）點（diǎn）劃分

根據汙水處理工藝的工作原理以（yǐ）空間分（fèn）別特點，在布線較（jiào）小、功能完整（zhěng）的（de）情況下對全廠的站點進行了劃分，子站為泵房站、水解池站、1號改進SBR站、2號改（gǎi）進SBR站、脫水機房站和鼓風機房站。泵房子站負（fù）責提升泵房、粗格柵、細格柵和（hé）沉砂池（chí）的數據處理，脫水機房站除負責脫水機房外，集泥池、濃縮池也歸在該（gāi）站內，其餘子站負責各自的工藝單元。主站為變電所站，設在變電所內。

自控特點：

1、低投資：投資少

本工程除一些精度要求高的在線監測儀表(汙泥濃度計（jì）、溶解氧儀和液位計)為進口儀表外，其餘部（bù）分在線儀（yí）表實現國產化，節省了一部分投資費用。

另外，從工藝控製角度看，省去了一些（xiē）不影響工藝運行要求的在線儀表，如（rú）ORP計、氣體（tǐ）流量計等。不設現場監視設備的也是降低投資的重要原（yuán）因之一。

在自控係統的總線技術選取上、現場I/O控製設備和上位監控設（shè）備的選取（qǔ）上，均采用了性價比（bǐ）較高的產品。如PLC采用西門子S7-300係列等。

本自控係統從以上幾點節（jiē）約了大量的（de）費用。

2、低費（fèi）用：運行費用低

在占全廠（chǎng）能耗90%的原水提升和鼓風曝（pù）氣這兩個（gè）環節上，依托自動控製係統，進（jìn）水段實現（xiàn）恒液位、變流量控製，由大功（gōng）率變頻裝置拖動大（dà）流量潛汙泵，完全涵蓋了500-3000m3/h的流量範圍，克（kè）服了多台泵切換啟停，流量突（tū）變對後續工藝（yì）的水力衝擊，也達到節能的目的，立式潛汙（wū）泵的提水電耗為（wéi）4.75kwh/km3。

占全廠（chǎng）能耗75%以上的鼓風機（jī）選用單級高速離心風機，通過控製進口導葉開度調節風量，從而降低能（néng）耗，具（jù）體的作法是在夜間小（xiǎo）水（shuǐ）量和過渡工序時自動減小供氣量。

鼓風曝氣控製畫麵：

3、管理操作簡便

本自控工程在上位軟件（jiàn）二次開發過（guò）程從人性化角度出發，提高自控係統的（de）可操作性，使管理者在任（rèn）意時間和地點可對工藝係統進行（háng）全方麵的監控，及時了（le）解到處理係（xì）統運行（háng）的（de）優劣狀態。