隨著我國經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，城市污水處理的規(guī)模不斷擴(kuò)大，污水處理程度逐年升高，污泥產(chǎn)量也急劇增加。我國早期建設(shè)的污水處理廠普遍存在重水輕泥的傾向，追求污水處理率，而忽略污泥的處理處置，未經(jīng)處理的污泥直接外運(yùn)、簡單填埋或堆放，對環(huán)境造成潛在的危害?，F(xiàn)在有關(guān)部門已經(jīng)意識到問題的嚴(yán)重性，對污泥的處理逐漸的重視起來，但由于以前欠債太多，污泥處理任重道遠(yuǎn)！

　　一、自控系統(tǒng)的硬件選擇

　　污水處理主要是順序邏輯控制，這正是PLC控制的優(yōu)勢所在。在此工程中，PROFIBUS主站選S7-300 PLC，分布式IO選用北京鼎實(shí)公司DS300B系列分布式IO。DS300B系列是可擴(kuò)展模塊。PROFIBUS通訊適配器CC-PB-1.0帶有標(biāo)準(zhǔn)PROFIBUS-DP接口，開關(guān)量、模擬量模塊通過冗余的CAN BUS進(jìn)行擴(kuò)展，多可以擴(kuò)展16個(gè)模塊。各種單獨(dú)的模塊之間可進(jìn)行廣泛的組合以用于擴(kuò)展。人機(jī)界面選用昆侖通態(tài)品牌，并配北京鼎實(shí)公司的PROFIBUS轉(zhuǎn)MODBUS橋接模塊，使昆侖通態(tài)HMI連接到DP總線上。

　　二、總體控制要求及功能

　　污水處理廠自控系統(tǒng)的要求是對污水處理過程進(jìn)行自動(dòng)控制和自動(dòng)調(diào)節(jié)，使處理后的水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到要求的范圍；在中控室發(fā)出上傳指令時(shí)，將當(dāng)前時(shí)刻運(yùn)行過程中的主要工作參數(shù)（水質(zhì)參數(shù)、流量、液位等）、運(yùn)行狀態(tài)及一定時(shí)間段內(nèi)的主要工藝過程曲線等信息上傳到中控室。功能如下：

　?。?）控制操作：

　　在中心控制室能對被控設(shè)備進(jìn)行在線實(shí)時(shí)控制，如啟停某一設(shè)備，調(diào)節(jié)某些模擬輸出量的大小，在線設(shè)置PLC的某些參數(shù)等。

　　（2）顯示功能：

　　用圖形實(shí)時(shí)地顯示各現(xiàn)場被控設(shè)備的運(yùn)行工況，以及各現(xiàn)場的狀態(tài)參數(shù)。

　?。?）數(shù)據(jù)管理：

　　依據(jù)不同運(yùn)行參數(shù)的變化快慢和重要程度，建立生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)庫，存儲生產(chǎn)原始數(shù)據(jù)，供統(tǒng)計(jì)分析使用。利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較和分析，得出一些有用的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，有利于優(yōu)化曝氣池的準(zhǔn)閉環(huán)控制，并把一些必要的參數(shù)和結(jié)果顯示到實(shí)時(shí)畫面和報(bào)表中去。

　?。?）報(bào)警功能：

　　當(dāng)某一模擬量（如電流、壓力、水位等）測量值超過給定范圍或某一開關(guān)量（如電機(jī)啟停、閥門開關(guān)）閥發(fā)生變位時(shí)，可根據(jù)不同的需要發(fā)出不同等級的報(bào)警。

　?。?）打印功能：

　　可以實(shí)現(xiàn)報(bào)表和圖形打印以及各種事件和報(bào)警實(shí)時(shí)打印。打印方式可分為：定時(shí)打印、事件觸發(fā)打印。

　　三、系統(tǒng)構(gòu)成及其布局

　　簡要說明一下DS300B模塊在此系統(tǒng)中的作用。數(shù)字量輸入部分：在此控制系統(tǒng)中，主要監(jiān)控各種控制按鈕、旋轉(zhuǎn)按鈕、接觸器的狀態(tài)。數(shù)字量輸出部分：主要輸出控制的設(shè)備有各種接觸器、閥門、攪拌機(jī)等。模擬量輸入部分：采集PH值等一些模擬量。熱電阻輸入部分：采集流程中的各種溫度信息。

　　如果采用常規(guī)集中控制方式，將現(xiàn)場信號通過電纜連接到集中控制室內(nèi)的PLC上，由于工藝線路長、現(xiàn)場控制點(diǎn)分布范圍廣，需要敷設(shè)大量的電纜及橋架，且現(xiàn)場環(huán)境惡劣、施工難度非常大。鑒于此，采用了PROFIBUS現(xiàn)場總線技術(shù)，根據(jù)工藝劃分，系統(tǒng)共設(shè)了兩個(gè)主站、兩個(gè)子站、兩個(gè)操作員站。主站采用CPU315-2DP，子站采用北京鼎實(shí)公司DS300B系列分布式IO遠(yuǎn)程模塊，用于現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和控制，并借助PROFIBUS（工業(yè)現(xiàn)場總線），方便控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建立。其自控系統(tǒng)見下圖：

　　控制級主要功能是接收管理層設(shè)置的參數(shù)或命令，對污水處理生產(chǎn)過程進(jìn)行控制，將現(xiàn)場狀態(tài)輸送到管理層。根據(jù)本廠工藝流程和總平面布置，結(jié)合馬達(dá)控制中心MCC的位置和供配電范圍，按照控制對象的區(qū)域、設(shè)備數(shù)量，以就近采集和單元控制為劃分區(qū)域的原則，在曝氣池旁中控室設(shè)主站PLC。在進(jìn)水泵房、脫水機(jī)房設(shè)兩座現(xiàn)場子站，主站與現(xiàn)場子站之間采用PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線?，F(xiàn)場子站采用北京鼎實(shí)公司DS300B系列分布式IO，每個(gè)DS300B由1個(gè)PROFIBUS通訊適配器模塊和其它若干數(shù)字量、模擬量輸入及輸出模塊組成。

　　進(jìn)水泵房現(xiàn)場從站PLC－1監(jiān)控范圍為粗格柵、進(jìn)水泵房、細(xì)格柵、沉砂池等，其主要控制對象為粗細(xì)格柵間的粗細(xì)格柵及進(jìn)水電動(dòng)閘門、進(jìn)水泵房的污水提升泵、沉砂池的排砂裝置和砂水分離等設(shè)備，此外，還負(fù)責(zé)進(jìn)水水質(zhì)如PH、SS（濁度測量）等參數(shù)的在線檢測。其I/O配置為：DI＝138、DO＝58、A1＝16 、AO＝4。

　　脫水機(jī)房現(xiàn)場子站PLC－2監(jiān)控范圍為脫水機(jī)房、儲泥池，其主要控制對象為儲泥池的攪拌器、電動(dòng)閥門，脫水機(jī)房的進(jìn)泥泵、輸送機(jī)、濃縮機(jī)、加藥系統(tǒng)等設(shè)備。其I/O配置為：DI＝48、DO＝16、Al＝8。

　　曝氣池主站PLC監(jiān)控范圍為厭氧池、曝氣池、鼓風(fēng)機(jī)房，主要完成對處理工藝參數(shù)的監(jiān)測控制，如對溶解氧、污泥濃度、pH值、ORP值等參數(shù)的測控。對曝氣設(shè)備、攪拌設(shè)備、排水設(shè)備及剩余泵等進(jìn)行操作控制，以滿足對處理出水水質(zhì)的要求。其I/O配置為：DI＝184、DO＝60、A1=24。

　　四、系統(tǒng)軟件

　　計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)采用Microsoft Windows 2000 Professional中文版操作系統(tǒng)。歷史數(shù)據(jù)庫采用Microsoft SQLServer 2000中文版軟件。上位機(jī)監(jiān)控軟件采用Wincc5.1組態(tài)軟件來實(shí)現(xiàn)。

　　2）MCGS組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)了對整個(gè)系統(tǒng)的開關(guān)量、狀態(tài)量、電量、模擬量的采集和處理，并顯示在工作站的HMI上；對一些污水處理廠重要的物理量如各個(gè)進(jìn)水泵的電流、頻率、出口壓力等都實(shí)時(shí)顯示在工作站的主界面上，便于調(diào)度員及時(shí)掌握系統(tǒng)的運(yùn)行情況。

　　3）數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上安裝Microsoft SQL2000中文版數(shù)據(jù)庫軟件，用來儲存整個(gè)污水廠重要的歷史數(shù)據(jù)，通過MCGS與Microsoft SQL 2000的通訊來讀取歷史數(shù)據(jù)。單獨(dú)設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器可以避免因?yàn)橄到y(tǒng)局部故障導(dǎo)致歷史數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象的發(fā)生。

　　4）STEP7可以利用IEC-1131標(biāo)準(zhǔn)中八種編程語言中的6種（STL、LAD、FBD、CFC、SFC和SCL）進(jìn)行編程。

　　五、結(jié)束語

　　300B系列模塊很好的滿足的現(xiàn)場設(shè)計(jì)的要求，模塊化的設(shè)計(jì)給分散的現(xiàn)場設(shè)備的連接提供的更靈活的配置。除此之外還有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)1、性能達(dá)到國外同類設(shè)備水平，并且具備鎖定和掉電保護(hù)功能等，特別是模擬量模塊，高16位，誤差小于0.3%，型號類型豐富并且每路可以更具用戶的需要選擇。2、價(jià)格適中，模擬量體現(xiàn)的尤為明顯。