基于S7-400的污水廠SCADA解決方案

1 引言

　　近年來我國集約化大規(guī)?，F代化污水處理廠自動化程度要求越來越高，污水處理的自動化控制系統(tǒng)應具有全自動的邏輯控制，系統(tǒng)能夠長期安全無故障的運行，且具有很高的可靠性。本文介紹的污水處理自動控制系統(tǒng)運用siemens的s7-400系列、webaccess組態(tài)軟件和profibus-dp現場總線來構建一個分布式的自動控制系統(tǒng)，從而提高了污水處理的自動化程度和系統(tǒng)的高可靠性。

2 工藝流程

　　該水廠占地120多萬平方米，一期工程設計處理能力為8萬噸/天，二期工程完工后將達到12萬噸/天。鑒于水質的特點，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的污水經過水廠的污水進水管道進入粗格柵，在粗格柵，比較大的懸浮物被攔截，以保護后續(xù)的動力設備。然后經提升泵提升，以提高水的重力勢能，從而使水可以依靠重力的作用流過后續(xù)各個構筑物。接著污水進入細格柵，在細格柵較小的懸浮物進一步被攔截。然后流入回旋沉砂池，進行砂水分離。然后污水進入二級處理階段：污水首先進入厭氧池配水井，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，污水會在這里流動大約6小時，并在厭氧池內高活性厭氧微生物的作用下，將廢水中的大分子、難降解的有機物降解為小分子、易降解的有機物(多為甲烷和乙酸)，并將大部分的磷去除。緊接著污水進入下一構筑物——氧化溝，氧化溝是污水生化反應的主要階段。污水在這里流動大約9小時，這時大量的空氣被表曝機曝入水體，在高活性好氧微生物的作用下，污水中幾乎所有的有機物得到進一步降解，絕大多數有機物被分解完畢。其中污水中的氮也主要是在這個階段被除去。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，活性污泥達到一定濃度后一部分被泵送到生物反應池前端和流入的污水再次混合。另外一部分送入儲泥池，為防止磷二次釋放，仍要對污泥進行二次曝氣，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行深度處理以滿足水體受納標準，最后排放出去。

圖1 工藝流程

3 控制系統(tǒng)設計

　　3.1 系統(tǒng)網絡結構

　　本系統(tǒng)根據該污水廠工藝要求和設計要求，考慮到系統(tǒng)的可靠性、開放性、易維護性和可擴展性，按“集中管理，分散控制”的原則，采用了分布式結構。該水廠的自動控制系統(tǒng)由中央控制室、各分布plc控制站和現場儀表及電控柜構成三級監(jiān)控網絡。系統(tǒng)結構如圖2所示。

2 監(jiān)控系統(tǒng)網絡結構

　　控制系統(tǒng)共2臺監(jiān)控計算機，其中一臺備用。還有3個plc控制主站。通過現場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、總工程師站與廠長室的計算機接入以太網，由管理機完成各項管理功能。這樣整個自動化監(jiān)控系統(tǒng)便構成了scada遠程監(jiān)控系統(tǒng)，從而實現了數據采集、處理、監(jiān)視及對現場設備進行控制等功能。

3.2 控制方式

　　該系統(tǒng)中主要工藝設備采用三種控制模式,即就地手動控制、遠程plc控制和自動控制?，F場的泵類、表曝機和設備開啟關閉等開關信號、各構筑物模擬信號(如do、t-p、ph、tss、等)全部經過plc在上位機上顯示?，F場各監(jiān)控點的物理參數，均通過profibus總線與plc主站相連。