污水处理系统电气控制新版专业系统设计.doc

摘 要
本文关键介绍了 PLC在城市污水处理中具体应用实例，系统设计了城市污水处理工艺步骤和基于SIEMENSS7—200 系列PLC污水处理实施方案，和城市污水处理厂电气控制系统方法。为了提升污水处理厂运行管理水平， PLC也成为了该系统关键组成单元之一，在该系统中各单元按一定拓扑结构相互连接组成污水处理厂控制系统。结合污水处理厂自动化控制系统运行情况，PLC对污水厂进出水质等参数进行监控，同时控制水区及泥区设备工作，当系统出现故障时候系统能够自行报警。设计包含了污水处理厂设备组成、自动化控制方法和PLC各工作站功效、网络组成在污水处理中应用，总结自动化控制系统对提升生产效率、降低现场操作人员、提升安全性发挥良好效果。
关键词 污水处理 自动化控制系统 PLC 软件设计

Abstract
This paper designs the project of urban sewage disposal with PLC, which is SIEMENS S7—200 series and introduces the method of urban wastewater treatment. The paper also designs the method of supervises and control in the urban wastewater treatment plant. In order to improve the operation management level of the sewage treatment plant, PLC has become one of the important composition units that is this system too, every Entrance form the control system of the sewage treatment plant according to certain topological structure interconnection among system this. Combine the running situation of the benevolence of one and automatic control system of wastewater treatment plant, system will monitor the water quality of the in and out sewage and also control the water zone and mire zone. When the system has something wrong PLC will give an alarm. Recommend the equipment of the sewage treatment plant to make up, automatic control method and function, network of PLC every work station form application in sewage disposal, summarize the automatic control system to the good result raising production efficiency, reducing the on-the-spot attendant, improving security full play.
Keywords Sewage treatment plant Automatic control system PLC Software design
目 录
绪 论 1
第1章 污水处理工艺步骤 2
1.1 污水处理工艺选择标准 2
1.2 对工艺步骤叙述 2
1.3 关键设备组成及控制方法 5
1.3.1关键设备 5
1.3.2设备控制方法 6
1.4　粗格栅、细格栅、提升泵房设备控制 6
1.5沉砂池、生化池、沉淀池、污泥回流泵房和鼓风机房设备控制 7
1.6脱水机房控制 7
1.7 PLC控制系统 8
1.7.1 PLC控制系统基础组成及功效 8
1.7.2 网络结构 9
1.7.3 上位机组态功效 9
1.8  系统组成及其布局 10
第2章 污水处理中PLC 11
2.1 概述 11
2.1.1 设计范围 11
2.1.2 PLC设计综述 11
2.2 PLC在污水处理中利用 12
2.2.1中央控制室 12
2.2.2 控制网络系统 13
2.2.3 分现场生产过程PLC控制系统 14
2.2.4 厂级管理PLC系统 16
2.3 PLC设备及仪表选型 17
2.3.1 PLC选型标准 17
2.3.2 PLC设备选择 18
2.3.3 SIMATIC S7-200介绍 18
2.3.4 仪表设备选择 18
2.4污水厂布局及其关键PLC设备分布 21
2.5 PLC具体配置情况 23
2.6 系统组成及其布局 24
2.7 监控系统软件部分 24
第3章 PLC设计 26
3.1 PLC组成控制系统 26
3.2 控制软件 31
3.3 对污水处理系统控制程序设计 31
3.3.1污水处理厂关键步骤图 31
3.3.2 原始工艺程序设计 32
3.4 脱水机系统加药絮凝部分程序设计 35
3.4.1 脱水机房工艺及关键工作步骤 35
3.4.2加药絮凝部分控制要求及其主电路 38
3.4.3 PLC控制系统梯形图及STL指令表 39
3.5 PLC设计小结 48
第4章 总结 49
参考文件 50
致 谢 51

绪 论
在中国，伴随经济飞速发展，人民生活水平提升，对生态环境要求日益提升，要求越来越多污水处理后达标排放。在全国乃至世界范围内，正在兴建及待建污水厂也日益增多。有学者曾依据日处理污水量将污水处理厂分为大、中、小三种规模：日处理量大于10万m3为大型处理厂，1-10万m3为中型污水处理厂，小于1万m3为小型污水处理厂。多年来，大型污水处理厂建设数量相对降低，而中小型污水厂则越来越多。怎样搞好中、小型污水处理厂，尤其是小型污水厂，是近几年很多教授和工程技术人员比较关注问题。中国是个缺水国家，人均水资源占有量只为世界人均水资源占有量1/4。而且中国水资源在时空和地域上分布不均匀，愈加重了缺水实际情况。所以近些来，中国城市水资源深入担心，很多城市严重缺水。和此同时，水资源污染却日益严重，也所以很多城市全部计划和建设了水污水处理厂，来改变现在水资源紧缺且污染现实状况。
伴随全球水资源供给担心和对自动化要求增加，中国污水处理厂肯定是向着高度自动化和无人职守方向发展。现在，PLC在其稳定性和高度自动化程度不停加强，使PLC成为在城市污水处理自动化方面首选。

第1章 污水处理工艺步骤
1.1 污水处理工艺选择标准
在污水处理工程设计中，方案选择含有极其关键地位。在进行方案计划时，污水处理工艺优化标准将是工程界面临首要问题。通常来说，污水处理工艺选择有一下多个标准：
（1）技术合理。重视工艺所含有技术指标优异性，同时必需充足考虑适合中国国情和工程性质。工艺选择更重视成熟性和可靠性，以降低技术风险，确保其长远经济效益。
（2）经济节能。节省工程投资是污水处理厂建设关键前提。合理确定处理标准，选择简练紧凑处理工艺，尽可能降低占地，同时，必需充足考虑节省电耗和药耗。
（3）易于管理。必需考虑到中国现有运行管理水平，尽可能做到设备简单，维护方便，合适采取可靠实用自动化技术。应尤其重视工艺本身对水质改变适应性及处理出水稳定性。
实际上，任何一个工艺总是有利有弊，关键在于其适用性。在工程实践中应具体情况具体分析、因地制宜、综合比较，做出优化选择。
1.2 对工艺步骤叙述
现在，污水处理主导工艺有AB法和SBR法。
（1）AB工艺法。AB法是吸附——生物降解工艺(Adsorption Biodegradation)简称。该工艺将曝气池分为高、低负荷两段，各含有独立沉淀和污泥回流系统。A段（高负荷段）停留时间为20～40min，以生物絮凝吸附作用为主，同时发生不完全氧化反应，生物关键为短世代细菌群落，去除生物化学需氧量（BOD）达50%以上。B段（低负荷段）和常规活性污泥法相同，负荷较低，泥龄较长。
AB法A段效率高，并含有较强缓冲能力。B段起到出水把关作用，处理稳定性很好。对于高浓度污水处理，AB法含有很好适用性，并含有较高节能效益。尤其在采取污泥消化和沼气利用工艺时，优势最为显著。
不过，AB法污泥产量较大，A段污泥有机物含量极高，污泥后续稳定化处理是必需，这将增加一定投资和费用。另外，因为A段去除了较多BOD，可能会造成碳源不足，难以实现脱氮工艺。对于污水浓度较低场所，B段运行较为困难，也难以发挥优势。现在有仅用A段做法，效果好于一级处理。作为过分型工艺，AB法在性价比上有很好优势，通常见于排江、排海场所。
（2）SBR工艺。SBR法是序批式活性污泥法(Sequencing Batch-Flow Reactor Activated Sludge Process)简称，它是一个连续进水、间歇曝气、间歇排水工艺。它原理是经过微生物活动来净化污水。它和传统活性污泥法工艺相同，只是运行方法不一样。
SBR工艺应用起始于20世纪初，因为人工管理困难和繁琐未推广应用。这种工艺集进水、曝气、沉淀在一个池子中完成。污水处理系统通常由多个池子组成一组，各池工作状态轮番交换运行，单池由滗水器间歇出水。该工艺将传统曝气池、沉淀池由空间上分布改为时间上分布，形成一体化集约构筑物，并有利和实现紧凑模块部署，最大优点是节省占地。另外，这种工艺也有利于降低污泥回流量，有节能效果。在此基础上，SBR又发展演变了CASS和CAST等工艺，在除磷脱氮及自动控制等方面有新特点，大大丰富了SBR工艺内容。
SBR工艺优点有：
①SBR工艺步骤简单、管理方便、造价低。SBR工艺只有一个反应器，不需要二沉池，不需要污泥回流设备，通常情况下也不需要调整池，所以要比传统活性污泥工艺节省基建投资 30%以上，而且部署紧凑，节省用地。因为科技进步，现在自动控制已相当成熟、配套。这就使得运行管理变得十分方便、灵活，很适合小城市采取。
　　②处理效果好。SBR工艺反应过程是不连续，是经典非稳态过程，但在曝气阶段其底物和微生物浓度改变是连续(尽管是处于完全混合状态中)，随时间延续而逐步降低。反应器内活性污泥处于一个交替吸附、吸收及生物降解和活化改变过程之中，所以处理效果好。
　　③有很好除磷脱氮效果。SBR工艺能够很轻易地交替实现好氧、缺氧、厌氧环境，并能够经过改变曝气量、反应时间等方面来发明条件提升除磷脱氮效率。
　　④污泥沉降性能好。SBR工艺含有特殊运行环境抑制了污泥中丝状菌生长，降低了污泥膨胀可能。同时因为SBR工艺沉淀阶段是在静止状态下进行，所以沉淀效果愈加好。
⑤SBR工艺独特运行工况决定了它能很好适应进水量、水质波动。
SBR法即使工艺优势显著，但对于自动化控制要求很高，需要大量电控阀门和机械滗水器，稍有故障将不能运行，现在通常引进全套进口设备。因为一池有多个功效，所以对曝气头数量、鼓风机能力、池子总体容积等要求较高。另外，因为滗水深度通常有1.2～2m，出水水位必需按最低滗水水位设计，故总水力高程度较通常工艺要求高1m左右，能耗有所提升。对于单一SBR反应器需要较大调整池，对于多个SBR反应器，进水和排水阀门自动切换频繁。
污水处理时，先要流经格栅。通常要设置粗细两道格栅，间距在16～25m，关键用来清除污水中大块粗粒悬浮物质及杂质。在沉砂池中，密度较大无机颗粒，如砂子、煤渣被分离并进行对应处理。SBR反应池是整个工艺关键部分，SBR法工艺处理周期通常由进水、反应（曝气）、沉淀、滗水和闲置五个过程组成，反应期间要确保一定曝气量，需要活性污泥通常情况下为定量，剩下污泥则排向污泥池。净化后水由滗水器滗出，加氯后排入自然水体。贮泥室多出污泥脱水后外运，进行深埋或投海处理。
本项目拟采取SBR工艺，其处理水质好、系统效率高、占地省、自控运行，尤其适适用于中小型污水处理厂。近些年来，因为微机在自动化方面广泛应用及在线溶解氧测定仪、液位计等高精度但对过程控制比较经济水质检测仪表普及，SBR工艺以其独特优势在多年来得以快速推广，称为世界上污水处理技术中应用最为广泛工艺技术。
首先从厂外污水泵站提升到污水处理厂污水，经过粗格栅，去除污水中较大垃圾、漂浮物；经过污水泵将污水提升到细格栅，将较小漂浮物去除；在沉砂池搅拌、除砂；然后进入生化池进行厌氧、耗氧处理，经沉淀池泥水分离，上层澄清液作为净化后清洁排放水；沉淀下来污泥一部分回流到生化池再生利用，一部分作为剩下污泥回流到污泥浓缩池，深入浓缩，经过污泥处理系统，把泥浆态污泥脱水、压滤，形成干污泥饼图1-1、1-2所表示。

图1-1 工艺步骤详图

图1-2工艺步骤简图
1.3 关键设备组成及控制方法
1.3.1关键设备
活性污泥法曝气方法可分为两大类：鼓风曝气及机械曝气两大类。鼓风曝气系统关键设备是鼓风机及扩散系统。小污水厂鼓风机通常采取罗茨风机及小型离心风机。分散系统通常采取微孔曝气器。但必需是适应于间歇曝气运行方法。鼓风机往往安装在SBR池旁边，以降低管路系统造价。因为污水厂较小，通常不设鼓风机房，仅在鼓风机上设罩棚。这关键适适用于厂矿企业内污水处理厂，不严格控制噪音情况。假如污水厂毗邻生活小区，若采取鼓风曝气则必需建鼓风机房，同时还要有对应降噪方法，这么情况下宜采取机械曝气方法。（所选设备名称及参数如表1-1）
表1-1 设备名称及参数
序号
设备名称
数量
技术参数
1
污水提升泵
3
P=55KW 流量600m/h
扬程20m
2
粗、细格栅机
8
P=1.5KW ，V=380V ， I=3.7A
3
罗茨鼓风机
3
P=55KW ， 风量30m/min
压力0.6Mpa
4
搅拌器
12
P=3.8KW， V=380V ，I=7.2A
5
吸、刮泥机
8
P=0.37KW ，V= 380V ， I= 1.2A
6
污泥提升泵
3
P =54KW ，V=380V ，I=9.4A
7
投药泵
2
P=0.63KW ，V=220Δ/380Y
8
脱水机
2
P=2.2KW ，V=220Δ/380Y
9
电磁流量计
13
OUT:4~20mA，DN:350，DN:600， DN:1000
10
污泥浓度计
4
0~20mA ，0~5000PPM
11
溶氧仪
10
0~20mA ， 0~5mg/L
12
循环泵
2
P=20W 流量20L/min 扬程5m
13
电磁隔膜计量泵
3
CONCEPT型 流量0～2.3(L/h)
功率24W
1.3.2设备控制方法
污水处理厂设备均采取三级控制方法，即现场控制方法、MCC控制方法和微机控制方法。现在，以MCC控制为基础，PLC控制为主导控制方法一直处于工业自动化控制领域主战场，为多种多样自动化控制设备提供了很可靠控制应用。其关键原因，在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善处理方案，适合于目前污水处理厂对自动化需要。
1.4　粗格栅、细格栅、提升泵房设备控制
粗格栅、细格栅控制分为现场控制和远程控制两种模式。远程控制模式由PLC和上位机实现，它包含微机手动和微机自动，而微机自动控制方法为：
（1）水位差控制方法，经过格栅机运行液位差计测量值用来反应格栅阻塞程度，并传输到PLC控制器，进行分析计算。当液位差超出预设数值，控制格栅运行；
（2）时间设置控制方法，在上位机INTERACT组态软件中设置格栅机运行时间和停机时间，经PLC控制器程序运算指挥MCC对格栅机进行控制。
提升泵运行控制以远程控制为主。某污水处理厂有两个提升泵站，每个泵站设有一个PLC工作站和厂内主站联络图1-3所表示。

1# 泵站
PLC工作站
2# 泵站
PLC工作站

厂 内
PLC
主 站

图1-3 各子站联络图
为实现进水提升泵远程自动控制安全、可靠，水位测量和提升泵流量测量和数据分析、传输、控制等设备是不可缺乏，所以在进水泵房处安装了液位计，测量泵井水位；每台提升泵提升管安装电磁流量计，测量每台提升泵工作瞬时流量；两个PLC工作站分别担负各泵站设备控制、设备保护、数据采样、远程数据传输等作用。依据测量值对应控制程序，自动控制提升泵运行组合。这么能够依据厂外来水量正确立即地调整泵运行数量，降低设备疲惫；同时能够取消传统泵站三班倒人力资源花费。
1.5沉砂池、生化池、沉淀池、污泥回流泵房和鼓风机房设备控制
砂搅拌器自动运行经过进水电磁流量计控制，而抽砂泵运行状态是由微机对其开、停时间设置控制。
生化池厌氧区搅拌器、沉淀池吸刮泥机、污泥回流泵房阀门和回流泵全部是由微机触发指令经过PLC控制。
生化池好氧区DO计、MLSS计(污泥浓度计)、ORP计（氧化还原电位计）、空气调整阀和罗茨鼓风机是污水处理关键设备。曝气池溶解氧控制、厌氧段和好氧段控制、污泥浓度控制是污水处理厂工艺关键。该系统控制思绪：PLC经过对DO检测，自动调整空气阀开度；当检测到空气阀调整不能满足DO需要时，再着行调整鼓风机出风导叶片开度（现在各污水厂在该系统应用全部不理想，关键问题是溶解氧测量值滞后、不稳定及空气阀门选型）；PLC检测DO计、MLSS计、ORP计值传送上位机进行数据分析，实时掌握厌氧段和好氧段、污泥浓度等情况，立即调整工艺控制。
1.6脱水机房控制
脱水机房设备关键担负由污泥提升泵将回流泵井剩下污泥和污泥絮凝剂按百分比混合进行脱水处理任务。污泥和溶解成一定浓度絮凝剂混合后，污泥中固体颗粒被凝聚成絮团，并分离出自由水，然后被输送到带式污泥脱水机上，经顶脱水区、重力脱水区、楔形脱水区、压滤脱水区后形成滤饼排出。设备控制思绪是以时序逻辑控制为主导，污泥和絮凝剂混合百分比经过污泥电磁流量计、清水流量计和投药泵投药量实现。该系统步骤控制原理图图1-4所表示。

图1-4 污泥脱水系统步骤控制图
脱水机系统联动控制时序：
条件：各设备准备就绪，无故障；空压机、自动配药池工作正常。
开启：皮带输送机运转 带式脱水机运转 投药泵运转 污泥泵运转。
停机：控制次序和开启次序相反。
时间：依据实际运行情况，可在PLC中设置各设备联动间隔时间。
1.7 PLC控制系统
污水处理厂自控系统遵照“集中管理，分散控制，数据共享”标准，设计选型优异，安全可靠，经济合理，并能确保系统长久稳定高效地运行。PLC控制系统满足污水处理厂运行管理和安全处理要求，即生产过程自动控制和报警、自动保护、自动操作、自动调整、提升运行效率，降低运行成本，减轻劳动强度，对污水处理厂内各系统工艺步骤中关键参数、设备工作情况等进行计算机在线集中实时监测，关键设备进行计算机在线集散控制，确保污水处理厂出水水质达成设计排放标准。
1.7.1 PLC控制系统基础组成及功效
污水处理厂PLC控制系统由两台计算机、8个现场控制站、工艺仪表、电量变送器组成。8个现场控制站用于控制现场设备、采集动态工艺参数和设备工作情况。现场控制站依据污水处理厂实际工艺和构筑物几何分布，设置在控制对象和信号源相对集中多个单体中，并考虑在不影响控制功效和设备安全前提下，尽可能节省投资。本控制系统由8个现场控制站组成。它们分别在：厂外1#泵站；厂外2#泵站；厂内中心控制室；厂内低压电房；鼓风机房（3个站）；脱水机房。1#工作站和2#工作站和厂内主工作站距离较远，且无人值班，故租用电信企业无源电话专线经过调制解调器和A1SJ71UC24通信模块进行泵房设备控制和数据传输。网络控制分布图图1-5所表示。

图1-5 全厂网络控制图
1.7.2 网络结构
污水处理厂自控系统由环形拓扑形式（ring topology）和星形拓扑形式(star topology)两种总线网络形式组成。
1.7.3 上位机组态功效
（1）控制操作：在中控室里采取2台IBM90和INTERACT组态软件开发工控程序能对全厂和2个污水提升泵站被控设备进行控制、对各现场控制站PLC参数进行设定和修改，含有良好人机交互界面，可方便地进行图形间切换和多种功效调用。设置不一样安全操作等级，针对不一样操作者，设置对应加密等级，统计操作员及其操作信息。
（2）显示功效：用设计方法生成图形，实时地、集中地显示被测参数所处改变过程。对全厂工艺过程、工艺参数、设备状态等经过颜色改变直观地、动态地显示。
数据处理及管理：操作统计并显示工艺参数、电量参数改变曲线或趋势图，利用在线数据和数据库数据进行分析、统计、计算、显示。
报警功效：当某一参数异常或设备故障时，可依据不一样报警类别，发出声光报警、屏幕报警。
（3）报表功效：分成年度、月度、日班报表及运行参数报表。如：污水处理量、加药量、耗电量等。
（4）打印功效：多种报表打印，多种事件及报警实时打印。
因为污水厂较小，各构筑物之间通常见渠道相连，既节省了占地，又降低了水头损失。有教授统计，采取渠道输配水污水处理厂水头损失要比管道输配水小2 -3m。对于采取SBR法小型污水处理厂，通常将沉砂池和SBR池经过渠道相连、污泥浓缩池和脱水机房和泥饼堆放场所建。这么，在常规设计中，小型污水厂内至多有三个关键处理单元：辅助生产区（含办公、变配电及总控等）水处理单元、泥处理单元。有时泥处理和水处理单元也可合建。
　　因为方便输配水，各构筑物采取了合建方法，在设计时应注意距离较近构筑物基础处理，埋深上尽可能靠近。经过连接构筑物渠道应做沉降缝。
　　多座反应池排泥管也可采取渠道而非管道和止回阀连接方法，这么不仅降低了设备维护管理，而且没有阀门堵塞问题。在小型污水处理厂内多采取类似策略，能够大大节省工程费用，方便维护管理。
1.8  系统组成及其布局
依据工艺特点和控制要求，本系统采取分布式集散监控系统，按步骤设两个PLC分站，分别监控水区和泥区设备运行和控制，设一个总站集中分站信息并控制分站工作。具体控制分为:
(1) 现场控制，设现场箱或按钮站，由“现场/遥控”转换控制状态，“现场”设点动按钮，用于调整和检修。
(2) 各开关柜(包含:10kV进线柜、0.4kV进线柜等)，由“自动/停止/手动”转换控制状态，“手动”设启/停按钮，用于手动操作。
(3) 分站控制，用可编程控制器和工业控制计算机系统等自控设备，自动监控所属范围运行。
(4) 总站主机控制，多为计算机监控管理系统，集中分站信息，进行多种处理，并经过分站统一控制全厂运行，满足工艺测控要求，使全厂运行处于最好状态，是监控管理中心。
监控系统由操作职员作站、服务器工作站、投影仪、打印机、2个PLC工作站和现场一次设备。通信网络采取西门子过程现场总线标准(Profibus)，它为分布式I/O站或驱动器等现场器件提供了高速通信所需用户接口，和提供了在主站间大量数据内部交换接口通信协议采取SINEC L2，该协议遵从DIN19245标准。L2-DP适适用于对时间要求严格现场，能够以最快速度快速处理和传送网络数据。所以本系统能够快速采集和处理由PLC所采集数据，符合控制系统要求快速性。
第2章 污水处理中PLC
2.1 概述
2.1.1 设计范围
设计包含厂界内预处理、生物滤池、污泥处理及隶属设施需要检测和控制应提供仪表和相关辅助装置等。
2.1.2 PLC设计综述
实用性：PLC系统其目标在于满足污水厂生产控制和管理要求，在确保优异条件下，设备和系统应符合实际要求。
可靠性：污水处理厂生产过程要求PLC控制系统含有连续可靠性。
经济性：PLC系统技术含量高，设备复杂，所以，在设计时应进行技术经济比较。
优异性：网络技术、信息技术、PLC控制技术发展快速。
依据某污水处理厂设计规模和BAF生物滤池工艺特点，本着技术优异，性价比高，适用可靠标准进行设计。依据集中监测为主，分散控制为辅基础标准，设计采取以PLC（可编程控制器）为基础监测控制和数据采集系统,在中央控制室利用PC（工业级PC）对厂内各工况进行实时监控，并有信号报警和联锁等设施以确保生产正常运行，生产工艺过程PLC采取就地独立控制。从安全生产角度和操作人员技术掌握程度上考虑，设置三级控制层：设备就地手动、PLC子站现场监控和中控室远程监控图2-1所表示。
在综合楼设置中央控制室，下设2#预处理PLC子站，3#BAF生物滤池PLC子站和4#污泥处理PLC子站等共7个现场处理子站。在中央控制时可对关键设备实施开、停控制。同时，设备运转状态也经过通讯总线送入上位计算机，在计算机上对全厂设备运转情况进行监控。
中央控制室还设置了以太网交换器，和厂级管理PLC成以太信息网络相连接，并设置厂长办公终端、生产管理终端、化验室终端。

图2-1 全厂网络控制图
2.2 PLC在污水处理中利用
2.2.1中央控制室
在办公楼设置中央控制室，中央控制室内设有两台高分辨率计算机操作站、一台数据库服务器、三台打印机、一台网络设备。两台计算机操作站互为备用，并可安装PLC编程软件，程序可方便地经过控制网络分别下载到指定现场控制站，方便在调试过程中随时修改程序。中央控制室可对整个分控式控制系统进行系统组态管理、系统监测、实时监测、显示、处理、控制各PLC子站状态、通信、数据和信息，完成报警和报表打印。在厂级管理层能够经过Internet将结果、效益分析等发往主管局等政府机关，系统步骤图2-2 所表示。
关键功效：
生产工艺过程以工艺步骤图方法显示，图形能够取出每幅图局部进行放大，便于分幅，分组展示，步骤上有相关实时生产过程动态参数值显示。当动态显示值显示改变时，随之改变图形数值。

图2-2 步骤简图

2.2.2 控制网络系统
通讯控制网络系统采取可和信息系统无缝连接、可进行三阶层通信、高速可靠通信。PLC控制系统中央控制室和现场PLC子站之间采取最优异控制网络，该控制网是一个最现代化开放网络，已成为工业PLC领域标准网络。它含有灵活结构，安装方便，支持PLC之间及PLC和上位机之间自动数据链接，也可使用信息服务进行可编程数据传送，可得到大容量、柔性数据链接及大容量数据传送，对应低成本通信系统。其通讯介质选屏蔽双绞线。通讯速率可达2Mbps，确保数据高速正确地传输。
中央控制室和厂级管理层之间采取100Mdps以太通讯网，该网带有E-mail功效，能向mail server发送用户自定义信息，故障信息，状态信息等，经过网关（以太网交换器）或PLC可和其它控制网络、现场总线相连。
为确保在供电发生意外时，系统能有足够反应时间进行应急处理，中央控制室和各子站均设有在线式不间断电源。
过电压保护装置能抑制出现在电力网络中暂态浪涌电压和吸收暂态浪涌电压能量，在保障供电连续条件下，保障计算机、PLC控制子站及其它关键设备免受过电压干扰和侵害，使用电设备安全正常运行。
2.2.3 分现场生产过程PLC控制系统
（1）预处理PLC控制及检测部
厂内2#预处理PLC子站在鼓风机房内。
对工艺专业要求检测多种工艺参数，水泵、闸门、粗格栅、细格栅、排砂装置等设备运行状态、故障状态进行监测和控制。经过网络把信号送中央控制室计算机操作站完成指示、统计、报表和报警打印等监控管理功效。
其关键设备有：
粗格栅、闸板，细格栅、螺旋输送机
粗格栅开、停控制
依据超声波液位差计测得粗格栅前后水位差值自动控制回转式粗格栅运行，即水位差达成设定值时，自动开启格栅。当回转式粗格栅停止运行时间超出设定值时，系统转为时间控制，此时限为可调式设计，并设置上限报警。
PLC系统将依据软件程序自动控制螺旋输送机、回转式粗格栅机次序启停、运行、停车和安全连锁保护，格栅机停机后延时停螺旋输送机。
细格栅开、停控制
细格栅二十四小时运行，并设置上限报警。PLC系统将依据软件程序自动控制螺旋输送机、回转式细格栅机次序启停、运行、停车和安全连锁保护，格栅机停机后延时停螺旋输送机。
污水闸门控制：
两台闸门依据液位手动或电动，其运行信号送入中控室监控，不参与控制。
（2） BAF生物滤池PLC控制及检测部分
厂内3#BAF生物滤池PLC子站在变电所低压配电室控制室内。
对工艺专业要求检测多种工艺参数，水泵、风机、反冲洗泵等设备运行状态、故障状态进行监测和控制。并可在中控室计算机操作站完成指示、统计、报表和报警打印等监控管理功效。
其关键设备有：
排砂阀，排泥阀，启闭机，砂水分离器，电动进水阀，电动排水阀，电动进气阀，电动气冲阀电动反冲洗阀，回用潜水泵，离心鼓风机。
沉砂池和沉淀池
沉砂池和沉淀池定时开/停排砂、排泥阀，砂水分离器设备控制由设备厂商自带可设定控制系统，砂水分离器应和排砂阀联锁。
BAF生物滤池
工艺过程简述：
污水经强化预处理后进入第一级生物过滤（C/N）池，污水经过滤池进水管进入滤池底部，填料上微生物利用进水中溶解氧降解BOD，同时，SS也经过一系列复杂物化过程被填料及其上面生物膜吸附截留在滤床内。流出填料层废水进入第二级生物过滤池污水步骤同第一级，但在第二级生物过滤池中可依据运行情况不曝气并降低回流比以节能。经二级生物过滤处理后污水即直接进入接触池消毒。
第一级生物滤池按时间及水位差控制滤池反冲洗。在该级滤池有超声波液位计，DO测定仪等国外仪表。第二级生物滤池按吸附和过滤方法运行。按时间及水位差控制滤池反冲洗。在该级滤池装有超声波液位计，SS测定仪，DO测定仪等国外仪表。检测信号均送生物滤池处理PLC子站进行监控。依据生物滤池水位差反锁信号控制反冲洗机组开停，依据DO测量仪所测反锁信号控制调整曝气风机风量。
BAF生物滤池按所设计时间进行周期性反冲洗，其中，第一级按每个周期16小时，第二级按每个周期36小时进行反冲洗。或在一个周期内，假如水头损失达成所设反冲设定值时，优优异入反冲洗程序反冲洗周期设定值依据水质情况在反冲洗程序中为可调值。BAF生物滤池依据其优先次序逐台开启滤池反冲洗。
一、二级曝气生物滤池控制过程：
反冲洗阶段:
⑴跟据时间设定为周期性反冲洗。
⑵依据超声波液位计所测水位值确定反冲洗过程。
⑶当水位下降到所设定值时，停止进水阀，开启反洗水出水阀。
⑷待滤池液位再次下降到设定反洗液位值时，先开启反洗鼓风机，后开启反洗风阀进行气冲洗。气洗数分钟后，关闭反洗气阀，关闭反洗鼓风机，气冲洗结束。气冲洗结束，进入水冲洗阶段。先开启反冲洗水泵，后开启反洗管路阀们，进行水洗数分钟后，水冲洗结束。当水冲洗结束后，继续开启反冲洗鼓风机，再开启反冲洗风阀，进入气、水混合冲洗阶段。气、水混合反洗数分钟后，关闭反洗气阀，关闭反洗鼓风机；关闭反洗水水阀，关闭反洗水泵。至此，反冲洗过程全部结束。
当反冲洗阶段结束后，先开启进水阀，后开启曝气鼓风机，再开启曝气风阀，最终关闭反冲洗水出水阀。进入正常曝气阶段。
强制反冲洗:
若反洗效果不佳，说明滤路可能出现堵塞，此时，关闭进水阀，开启反冲洗出水阀，开启强制反冲洗泵和强制反冲洗阀们，进行强制反冲洗，其过程按反冲过程运行，BAF曝气法工艺步骤图2-3所表示。
污水
出水
污泥池
污泥脱水机房
泵
鼓风机
隔 栅
集 水 井
1#反应池
2#反应池
3#反应池

图2-3 BAF曝气法工艺步骤图

（3） 污泥脱水PLC控制及检测部分
厂内4#污泥PLC子站在污泥脱水间控制室内。
对于工艺专业要求检测多种工艺参数，水泵、加药设备、离心脱水机等设备运行状态、故障状态进行监测和控制。经过网络把信号送中央控制室计算机操作站完成指示、统计、报表和报警打印等监控管理功效。
其关键设备有：
离心脱水机，污泥进料泵，冲洗水泵，皮带输送机，无轴螺旋输送机，隔膜计量泵，搅拌机。
污泥脱水系统:
污泥脱水系统为成套设备（包含污泥进料泵、加药泵、离心脱水机），自带现场控制柜。该系统运行、故障信号送入PLC显示，依据储泥池液位，PLC给出设备开、停命令，运行中设备依据自带控制程序动作，给料机组机开/停和离心脱水机。
脱水后污泥螺旋输送机和皮带输送机和离心脱水机联锁，先开启螺旋输送机和皮带输送机，再开启离心脱水机，最终开启污泥泵，停运时，先停污泥泵，再停离心脱水机，最终停螺旋输送机和皮带输送机。
2.2.4 厂级管理PLC系统
为了立即地对来自污水处理现场生产信息进行搜集、储存、分析和加工处理，方便工厂领导层对生产管理正确决议，设计中考虑了厂级管理终端。
该系统关键功效：
⑴生产过程全方面查询，包含多种进、出厂水流量，各中能耗等。
⑵生产过程分析汇报、报表和图形。
⑶设备资料数据库和设备运行管理数据库。
⑷化验所需要参数。
⑸建立和外部Internet双向连接，便于公布信息和从外部获取信息。
2.3 PLC设备及仪表选型
2.3.1 PLC选型标准
利用可编程序控制器（PLC）组成远程自动监测系统时，首先碰到是PLC选型问题。在选择PLC时，除把可靠性、环境适应性放在首位外，还要依据具体应用场所尽可能选择适宜可编程序控制器。
相关可编程控制器选型通常标准可从以下几方面考虑：
1、明确控制对象要求。本系统要求改善信息管理，把PLC和上位微机通讯能力远程I/O和微机通讯方法和手段作为选择依据。PLC响应时间影响原因有：输入信息时，CPU读解用户逻辑网络时间和输出时间。PLC实时响应性还受到系统中最慢仪器限制，和上位机通讯也将增加服务时间。
2、功效选择要依据不一样控制对象确定。具体有：替换继电器、数学运算、数据传输、矩阵功效、高级功效、诊疗功效和串行接口。
3、输入输出模块选择。输入/输出模块是PLC和被控对象之间接口，模块选择适当是否直接影响控制系统可靠性。
4、存放器类型及其容量选择。小型PLC作为单机小规模控制使用时，因为工艺简单、程序固定，多数使用EPROM或EPROM加RAM。对于中、大规模PLC，往往用于工艺比较复杂，且多变场所，程序改变较多，所以通常全部使用CMOSRAM存放器，且有后备电池，方便关机时保留存放信息。
5、控制系统结构和方法选择。用PLC组成控制系统有集中控制、远程I/O控制和分布式控制等三种方法。
6、支持技术条件。在选择PLC时，有没有支持技术条件也是关键选择依据。支持技术条件关键有：编程手段、程序文本处理、程序贮存方法和通讯软件包。通讯软件包往往是和通讯硬件一起使用，如调制解调器等。
2.3.2 PLC设备选择
为了确保监控管理控制系统正常运行，PLC监控系统选择SIEME