水污染控制工程污水处理设计

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基于S7-400 PLC的控制系统在污水处理中的应用

摘 要：介绍了由Simatic S7-400 PLC、通用变频器MicroMaster和工控组态软件WinCC组成的基于ProfiBus-FMS总线的分布式控制系统及其在污水处理工厂中的应用。系统采用集中管理、分散控制的方式，上位机负责现场设备的远程控制和监视，控制站负责对具体的工艺、设备、主要被控参数进行控制及采集各种运行数据;上位机与PLC之间组网简单、运行速度快、通信稳定性强，系统提高了污水处理设备运行效率和管理水平，具有积极的推广应用价值。

关键词：污水处理;溶解氧;分布式控制系统;ProfiBus;WinCC

长期以来,在我国城市建设快速发展的过程中，由于对环境保护基础设施建设重视不够、投入不足，污水直接排入城市水系及相关流域,造成江河湖泊水质和地下水污染,城市水环境污染问题日益突出，污水净化就成为改善城镇居民生活环境、提高人民健康水平的主要手段之一。为保证污水处理工艺可靠、顺利实施，自动控制系统的设计及控制技术的运用要以可靠性为基础，综合考虑控制技术先进性、可扩展性，同时兼顾降低系统造价。

在污水处理控制系统中，除了存在分布区域广、设备分散、控制点多及控制信息复杂等要求外，同时具有控制输入和输出以开关量参数居多，模拟量参数少的特点，而这些都是PLC控制系统的优势所在，因此，以PLC为主体就成为污水处理厂自动控制系统的主要控制模式[1]。本文将以某市的污水处理厂为例，简要介绍S7-400 PLC在污水处理控制系统中的应用。

1 系统工艺介绍

某市污水处理厂是省重点工程,近期污水水量为30万立方米/天，高峰污水量16250立方米/小时，远期污水水量为40万立方米/天，采用具有脱氮除磷功能的A/A/O活性污泥法工艺法，污水经二级处理后排入附近河流进行灌溉，污泥采用机械浓缩脱水后外运。同时该工程还预留了污泥消化处理工段，所以对系统的扩展性、开放性及该系统的可持续性，具有相当高的要求。系统工艺流程见图1。

2 控制系统组成

污水处理采用分布式计算机监控管理方式，由中央控制室的上位计算机管理控制系统、厂区三个现场控制站组成。中央控制室和厂区三个现场控制站之间以一个冗余的100Mbps光纤工业以太网组成一个有线数据通信网络系统。各个现场控制站可以独立运行，在现场进行工艺检测参数、设备运行工况信号的采集、检测和控制，并通过该站的人机界面对设备运行操作，同时通过ProfiBus总线向中央控制室进行实时传送，以备工作人员监视;中控室的操作人员通过ProfiBus将必要的控制参数下传到各个现场控制单元，以调整控制和工艺参数。同时，为备现场操作，每个现场监控单元均有手动/自动按钮，可实现现场和远控操作，从而提高了整个系统的可靠性、安全性以及运行的经济性。另外，污水控制系统还通过Ethernet经厂数据交换机与厂管理网进行互联，实现企业管控一体化。系统组成结构见图2。

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