污水处理

2020-03-02 22:41:49 来源：范文大全收藏下载本文

当知识经济的步伐越来越要求中小企业提高自身竞争力的时候，当PC服务器、工作站、网络设备、软件产品和Internet收费大幅度降价以后，市场已经允许中小企业在面向Internet的电子商务时与大型集团化企业有可能站在相近的起跑线上。而上述的网络方式对中小企业也变得逐渐适用了。以往的中小企业网络应用大多集中在文档共享和打印共享方面，而现在中小企业越来越多地把数据库、销售流程、业务流程、生产流程、效率、竞争力、崭新的形象、网上宣传、跨地区、跨国、电子贸易等做为连网的主要目的。

对于污水处理企业技术人员来说，他们可以通过Internet随时和污水检测控制系统取得联络。利用Internet的Web技术，根据实时传送的污水监测信息，在Internet上开展基本动力学、水利过程、对氧转移、对污染物质去除的建模，甚至可以开展更为高级的模型的建模实验。从这个意义上讲，污水处理企业可以随时随地的根据污水传输信息科学的建立系统模型，选择最佳的处理模式。

以上仅是污水处理厂网络集成的大概情况，并不全面。如果需要构筑或改建更为高级和完善的技术监测和控制网络网络，还需进一步了解您的应用需求，以便设计、建设出最能满足的需求的污水处理监测网络。

大致的污水处理监控系统拓扑结构如下：

第一章系统总述

一般在污水处理厂中，污水处理的方法有氧化沟法﹑SBR法﹑鼓风曝气法﹑AB法﹑A2O法等工艺方法，针对不同的工艺需要制定相应的控制方案，采用生产管理监控级﹑现场控制级和就地控制级三层网络结构，要求系统具备在线监测及数据采集显示、远程自动控制和网络通讯、检测数据分析﹑管理、系统监测及故障报警等功能。一套完整的污水处理监测系统，其中各控制站通过Q-PLC所提供众多型号的I/O模块、AD/DA模块和高速通讯的人机界面实现现场实时控制，而各地控制站之间通过CC-Link现场总线连接实时传输重要数据实现柔性控制，上位工控机系统则通过工业以太网络与控制层连接，采集实时数据并监控整个系统的可靠运行。该自控解决方案通过CC-Link现场总线和工业以太网络构建了现场控制层和信息管理层的两层网络结构，其特点是数据量大、实时性高、可靠性高，而整体造价便宜。

在1996年11月，以三菱电机为主导的多家公司以\"多厂家设备环境、高性能、省配线\"理念开发、公布和开放了现场总线CC-Link，并开始正式向市场推出了CC-Link这一全新的多厂商、高性能、省配线的现场网络。其具备了特点为：

1、减少配线，提高效率。CC-Link显著减少了当今复杂的生产线上的控制线和电源线，更有利于系统维护。

2、高速的输入输出响应。CC-Link实现了最高为10Mbps的高速通讯速度，输入输出响应可靠，并且响应时间快，可靠和具有确定性。

3、丰富的RAS功能。

第二章自控系统

在污水处理的实际情况要求下，污水处理厂一般采用“集中监测，分散控制”的原则构建整个自控系统，其系统拓扑图如下：

为了保证系统的稳定性和可靠性，设计中会采用了CC-Link现场总线和工业以太网络构建了现场控制层和信息管理层的两层网络结构控制方案对整套污水处理系统进行监控。中央控制利用工业控制计算机和安装的控监控组态软件，通过工业以太网络与就地站控制层通讯连接，采集实时数据并监控整个系统的可靠运行。各地控制站通过Q-PLC所提供众多型号的I/O模块、AD/DA模块和高速通讯的人机界面实现现场实时控制，而各就地控制站之间通过CC-Link现场总线连接实时传输重要数据实现柔性控制。

设备闭环的控制方式如下：

1、现场手动模式：设备的现场控制箱或MCC控制柜上的“就地/远程”开关选择“就地”方式时，通过现场控制箱或MCC控制柜上的按钮实现对设备的启/停、开/关操作。

2、就地检修维护模式：现场控制箱或MCC控制柜上的“就地/远程”开关选择“远程”方式时，设备控制权在LCS控制站。操作人员通过LCS控制站的操作面板上选择“手动”方式，利用监控画面或键盘对设备进行检修操作。

3、遥控模式：即远程手动控制方式。现场控制箱或MCC控制柜上的“就地/远程” 开关选择“远程”方式，且LCS控制站的操作面板上选择“遥控”方式时，操作人员通过中控系统操作站的监控画面用鼠标器或键盘选择“遥控”方式并对设备进行启/停、开/关操作。

4、自动模式：现场控制箱或MCC控制柜上的“就地/远程”开关选择“远程”方式，且LCS控制站的“自动/遥控”设定为“自动”方式时，设备的运行完全由各LCS根据污水处理厂的工况及生产要求来完成对设备的运行或开/关控制，而不需要人工干预。

控制方式设计为就地手动控制优先，在此基础上，设置远程遥控和自动控制。控制级别由高到低为：现场手动控制、就地检修控制、遥控控制、自动控制。

手动方式是操作人员的专有权利，因为过程连锁在此模式下无效；而自动模式下，安全连锁是有效的，并限制操作的可能性，可防止非正常状态下运行。离工艺过程越近的控制层具有更高的优先权。

对格栅设置四种控制方式：水位差自动控制（粗格栅）、时间控制、遥控、手动控制。在格栅前后设超声波液位差仪表，根据水位差测量仪测得的格栅前后水位差值自动控制机械格栅的运行，即水位差达到设定值时，自动启动格栅。当机械格栅停止运行的时间超过设定值时，系统转为时间控制，此时限为可调式设计。PLC系统将根据软件程序自动控制输送栅渣压实机、机械格栅的顺序启停、运行、停车以及安全连锁保护。任何一台格栅启动时，均启动输送机和栅渣压实机。

泵池的自动控制，根据水位测量仪测得的泵房水位值自动控制多台水泵的启停运行。当泵房水位高至某一设定的水位值时，PLC系统将按软件程序自动增加水泵的运行台数；相反，当泵房水位降至某一设定的水位值时，PLC系统将按软件程序自动减少水泵的运行台数。同，系统累积各个水泵的运行时间，自动轮换水泵，保证各水泵累积运行时间基本相等，使其保持最佳运行状态。当水位降至干运转水位时，自动控制全部水泵停止运行。在监控管理系统和就地控制系统的操作面板上可以设定水位值。此外，在水泵的控制柜中加装仪表自控转换开关，在PLC不能正常投入使用的情况下，可通过超声波液位仪表自身的继电器根据水位自动控制水泵的开停。

沉砂池的设备自成系统，随设备所带的就地控制箱将带有启动时序和停止时序，以及安全保护程序，自动控制整套沉砂池设备的运行。PLC系统将采集沉砂池全部设备的运行状态，上位监控管理计算机也可远控整套沉砂池设备的启动/停止。

在生物池设置超声波液位计、溶解氧检测仪、MLSS检测仪、氧化-还原电位、电磁流量计等仪表，生物池的生物处理过程就是由PLC按照检测仪表的实时测量值和预先编制的控制程序相互配合来完成生物池中各种工艺设备的启停，自动控制系统包括：进水控制、循环控制、空气曝气量自动调节、滗水器控制、回流污泥控制。

污泥脱水过程按污泥脱水系统自身PLC预先编制的程序控制运行。污泥脱水的程序控制采用时间控制和手动控制。系统设计带有启动时序和停止时序，以及安全保护程序。在药液已制备完成的前提下，设备的启动次序依次为倾斜式输送机、水平式输送机、浓缩脱水一体机、加药泵、进泥泵，停止顺序与之相反。污泥脱水系统的PLC将带有通讯模块和通讯接口，与现场分控站PLC2采用总线方式的通讯。上位监控管理计算机可远程监测污泥脱水系统全部设备的运行状态和故障报警，也可远程控制污泥脱水系统的开停。

整个自动管理系统为：

第三章中央控制站监控组态软件

监控组态软件集控制技术、实时数据库技术、网络技术、人机界面技术、图形技术于一身，包含动态显示、报警、控件、趋势、网络通讯等组件，用户只需编写少量的代码即可生成高质量的控制系统。整套系统建设有多幅实时监控画面，包括系统总貌、提升泵站与除砂池、氧化沟、二沉池、泥路、加药脱水间等专业除污设备操作间。其通过指示灯表明设备运行状态。在电机运行方式为手动时，用鼠标点击画面下排电机启动按钮可远程启动现场设备。传感器的瞬时值依据实际安装位置被分别标注到不同的分布工艺流程图中，其实时数据和历史数据被做成相应分布图的子画面，可在分布工艺流程图中直接点击按钮进入。整个软件界面呈树状排列，查阅、操作简便。数据库是上位机监控软件的核心所在，因此必须依据实际需要首先将其建设好，然后将各功能模块进行恰当的组合。实际编程过程中在定义变量时，记录可设定为不计录、数据变化时记录和定时记录，要根据实际情况选择相应的设置，从而节省存储空间。

第四章系统配置说明

作为整个系统的核心部分的监控组态软件，具企业级的实时历史数据库，可从容面对大数据量的监控管理。该软件开发界面友好，由于采用了通讯层-数据层-界面层的三层结构设计，整体运行性能和稳定性都较好。

根据工艺与运行需求，配置必要的检测仪表及控制系统，仪表及控制系统的设计按集中显示、分散控制的原则进行。处理厂工程拟采用二级分布式计算机控制管理系统方案。采用这种结构可使生产过程中的信息能够集中管理，以实现整体操作、管理；同时，也可使生产过程中的控制危险分散，提高系统的可靠性。整个系统分成二个管理级，即由中央控制室操作站OPS和上层管理计算机组成的上位管理级，和由现场各分控制室及现场在线测量仪表组成的现场管理级。现场各种数据通过PLC采集，并通过现场高速数据总线传送到中心控制室操作站OPS集中监视和管理。同样，中央控制室主机的控制命令也可通过上述高速总线传送到现场PLC的测控终端，实施各单元的分散控制。另外中央控制室的上层管理计算机，将完成全厂的数据库管理工作和模拟屏等的驱动工作。各部分详细说明如下：

1、通信组态：生成各种通信关系。明确节点间的通信关系，可实现现场仪表与PLC之间、PLC与监控计算机之间，以及计算机与计算机之间的数据通信。

2、控制系统组态：生成各种控制回路。明确系统的控制功能，各控制回路组成结构、控制方式与策略。

3、维护软件：对现场控制系统软硬件的运行状态进行监视、故障诊断，以及软件的测试维护等。

4、仿真软件：对控制系统的部件（通信节点、网段、功能模块等）进行仿真运行。可对系统进行组态、调试、研究。

5、实时数据采集：将现场的实时数据送入计算机，并置入实时数据库的相应位置。

6、常规控制计算与数据处理：标准PID，积分分离，超前滞后，比例，一阶、二阶惯性滤波，高选、低选，输出限位等。

7、优化控制：根据数学模型，完成监控层的各种先进控制功能：专家系统、预测控制、模糊控制等

8、逻辑控制：时间程序控制，如完成开、停车的顺序启停过程。

9、报警监视：监视生产过程的参数变化，并对信号越限进行相应的处理，如声光报警等。

10、运行参数的画面显示：带有实时数据的流程图、棒图显示，历史趋势显示等。

11、报表输出：生产报表的打印输出。

12、操作与参数修改：实现操作人员对生产过程的人工干预，修改给定值，控制参数、报警设定等

13、数据库管理：在线与历史数据管理、综合利用、保存等。

第五章现场检测仪表

现场仪表作为计算机监控系统的检测单元，其性能的优劣直接影响到整个计算机监控系统的好坏。仪表是现场采集工艺参数的主要仪器，现场设置的检测仪表是本厂实施科学管理的主要因素之一。所以在本工程仪表选型中遵循以下原则：

1、可靠性

由于现场仪表检测的介质成分比较复杂，仪表安装的环境比较恶劣。为了保证污水处理过程的安全、可靠的进行，在选择仪表时选用符合工业级标准的、成熟定型的，且经过现场使用并证明是成功的产品。考虑到水质及现场环境的条件，为防止探头结垢，尽量选用非接触式、无阻塞隔膜式、自清洗式的传感器，且户外安装的仪表变送器保护等级应达到IP65，浸没在水下的仪表传感器保护等级应达到IP68。

2、先进性

在系统可靠性的前提下，先进性也至关重要，因为科学技术在发展，我们选择的仪表，代表着当今的科技水平。产品的先进性主要表现在：仪表全部采用智能型测量仪表；便于计算机系统连接和维护管理的方便，具有自动补偿功能、带现场总线接口、具有兼容性通讯协议、具有自诊断、信号保持、故障报警等功能。

3、方便性

仪表在使用时具有安装操作方便、简单易学、界面清楚、功能实用，维护人员可以很方便的对仪表进行维护、检修等操作。仪表应采用4~20mA的输出信号输出，并带足专用电缆和安装附件。

4、为了保证仪表在冬季百年一遇的寒冷天气下能够正常工作，室外现场仪表应带有可自控温的仪表保护箱。

第六章总结

现场总线技术与监控软件技术在该项目的综合运用，有效的实现了整个污水处理厂的管控一体化，实现了技术发展的初衷，成为技术服务于人类社会发展的巨大动力，同时对工厂的运营稳定性带来了很大帮助，也大大降低了工人的劳动强度，减少了资金投入、降低了成本。并且，该系统整体造价不高，整个技术简单，维修方便，布局合理，不失为现代污水处理项目的一种理想选择。

现场总线技术

大论文

某污水处理厂如何与电信运营商集成？详细说明其拓扑结构并根据污水处理原理涉及网络测控系统。

姓名许午

班级 D机电091

学号 510910540

日期 2012.4.13