近年來,隨著我國（guó）經濟社會（huì）的快速發展和城市人口的較快增長（zhǎng）,工業汙水和城市生活汙水排放大量（liàng）增加,對當地城鄉居民及河（hé）流沿岸地區造成了嚴重汙染,威脅著人（rén）民群眾的健康和生活,加（jiā）劇了人口與水資源和生態環境的（de）矛盾,嚴重影響我國的可持續發展。實施汙水處理項目建設,對改善人（rén）民群眾生活質量,加快我（wǒ）國城鎮化建設、完善城（chéng）鎮（zhèn）功能、改善投資環境將起到重大推動作用。

 

南京康卓環境科技有限公司（sī）是一家專業的汙水處理廠自動化控製係統、中控係統提供商，康卓電氣工程師介紹：汙水處理是一個非常複雜的係統,整個過程的可變因素很多,有水量、濃度、溫度、氣量、微生物狀態、機械運行情況等,需要一種高級的控製係統,使（shǐ）之能對（duì）生產過程出現的各種數據（jù）給予采集、計算,得出運行狀態是否（fǒu）正（zhèng）常的結論,並能給操作人員以有益的提示。本文以徐州睢（suī）寧桃嵐化工園汙（wū）水處理廠項目為背景,介紹了汙水處理廠（chǎng）自動化控製係統的（de）設計（jì）方案與實現方法。

 

一、係統概述

 根（gēn）據徐州市（shì）睢寧桃嵐（lán）化工園汙水處理廠的（de）規模及工藝要求，結合多年來康卓科技在汙水處理行業及多個（gè）汙水（shuǐ）處理廠建設的成熟技術和豐富經驗，我們設計使用HMI+PC係統為本（běn）次項目的自動化係統（tǒng）構成，再通過和其他各種外設的連接，從而實現對整體排水工藝的全（quán）過程自動化控（kòng）製係統，並按照預定的程序對現場設備實現全方位的控製以及信號（hào）的采（cǎi）集和傳輸。

 

 

如上圖所示，在現場控製（zhì）層，現場各設備（bèi）狀態信號輸入（rù）PLC的開關（guān）量輸入（rù）模（mó）塊（DI模塊），PLC的CPU通過邏輯運算和數據轉換成為控製信號，由（yóu）開關量輸出（chū）模塊（DO模塊（kuài））輸出信號，控製各（gè）泵動作，同時（shí）PLC將采集到的各設備的狀態信號傳輸上位機控製係統，由上位機組（zǔ）態軟（ruǎn）件直觀形象的顯示出來。另外通過現場儀器儀表對係統的參數進行測量（liàng），並將所測的（de）數據傳（chuán）輸至PLC的輸入模塊中，PLC根（gēn）據從控製上位機上設定的各項參數（各液位的高度等）實現對係統的全（quán）自動控製（zhì）。由上圖（tú）可知（zhī），在（zài）現場控製層的（de）所有（yǒu）信號的采集（jí）和傳輸（shū）全部通過PLC來實（shí）現；上位機（jī）起人機對話媒介，能夠對所有設備及數據進行監視、控製、參數設定、事件存儲、報警查詢等操（cāo）作。

除上位機監控（kòng）與現場監控，我們還將設置馬賽克屏作為整個汙水處理廠的模（mó）擬顯示設備。馬賽克屏作為傳統的模（mó）擬顯示設備，一直是大型企業調度監控係統中（zhōng）的一個重要的組成部分。被廣泛用於公共（gòng）事業及（jí）相關領（lǐng）域，在電力、煤炭、水利（lì）、環保、公路、鐵路、航（háng）空、化工等行業中的安全生產係統發（fā）揮著不（bú）可替代的作用。下圖為桃蘭（lán）化工園的馬賽（sài）克屏模擬效果圖：

 

圖示馬賽克屏效果（guǒ）示意圖

 

如上圖所示，馬賽克屏工藝（yì）美觀，氣勢恢（huī）宏，與現（xiàn）代控製室的整體風格接近。而且其具有較強的擴（kuò）展性和設備配套（tào）能力，屏麵設備安裝、移動（dòng）方便，可隨時調整屏麵位置，能夠實時顯示現場設備的工（gōng）作參數、運行狀（zhuàng）態。及時、真實、全麵的（de）反應（yīng）係統（tǒng）設備的運（yùn）行（háng）狀況。

 

二（èr）、係統控製邏輯功能

控製方式（shì），本係統控製方式分為：就地控製、集中手動控（kòng）製、集中自動控製（zhì）。

就地控製：此控製模式下，各（gè）泵控（kòng）製櫃的模式開關在就地（dì）狀態，各泵的啟停互不關聯，啟停操作在各泵（bèng）對應的控製櫃上點動按鈕操（cāo）作。此模式（shì）下上（shàng）位機僅顯示狀態，不參與控製，對（duì）應的（de）控製按鈕無效。

集中手動控製：此（cǐ）控製模（mó）式下，各泵控製櫃的模式開關在遠方狀態，各泵（bèng）的啟停互不關聯，啟停操作在上位機上點動相應按鈕執行。同時上位機上顯示各泵的工作狀態。

集中（zhōng）自動控製：此控製模式下，各泵控製櫃的模式開關在遠（yuǎn）方狀態，各（gè）泵的啟停不受人為控製，泵的狀態由PLC內設定的程序及參數自行（háng）控（kòng）製。上（shàng）位機上顯示（shì）各泵的工作狀態。

係統自動模式詳細分解（以水池液位控製（zhì）為例）：首先確定係統處於集（jí）中自動控製（zhì）模式（shì）下（xià）。確認6個液位的設置參數符合實際要（yào）求。係統根據實際測量的液位自動運行，運行模式如下：

1）、液位一液位較低，為保護水泵（缺水保護），當（dāng）水位由高水位回（huí）落至此水位以下（xià）時，係統自動停泵。

2）、液位二高於液位（wèi）一，為啟動一台泵的信號。

3）、液位三高（gāo）於液位二，液位由液位二升至液位三，係統自（zì）動啟動第二台泵。

4）、液（yè）位四高於液（yè）位三，液（yè）位由液位三升至液位四，係（xì）統（tǒng）自動啟動第三台泵。

5）、液位五高於液（yè）位四，液位由（yóu）液位四升至液（yè）位五，係統自動啟動第四台泵。

6）、液位六為較（jiào）高液位，液位由液位五升至液位六，係統發出聲光報（bào）警信號。提醒（xǐng）用戶液位超高（警戒水位報警）。

7）、先進、二、三、四台泵並非對應1#、2#、3#、4#泵。係統根據啟動的次數自動輪換起泵，先進次起泵先（xiān）進、二、三、四台泵對應（yīng）泵（bèng）為1#、2#、3#、4#泵。第二次起（qǐ）泵先進、二、三、四台泵對應泵為2#、3#、4#、1#泵（bèng）。第三次起泵先進、二、三、四台泵對應泵為3#、4#、1#、2#泵。第四次起泵（bèng）先進、二（èr）、三、四（sì）台泵（bèng）對應（yīng）泵為4#、1#、2#、3#泵。當其（qí）中的一台泵發生故障時，立即切換下一台泵自動投入運行。

8）、液位（wèi）是否到達的（de）狀（zhuàng）態由液（yè）位指示燈顯示，藍色表示未（wèi）到達，紅色表示到達。液（yè）位的設（shè）定值由每液位指示燈右側的數值顯示（shì）器顯示。

9）、無論控製模（mó）式處於何種模式，各（gè）泵的運行都進行累計計時，計（jì）時時間顯示在如（rú）圖（tú）所示的控製櫃（guì）右側。

5、電動閥門的控製，若閥前安裝電動閥門（mén），每台電動閥門與對應的水泵連鎖，啟動每台（tái）水泵（bèng）前先開啟閥門，閥門完全打開後延時設定時間（jiān）運行水泵，水泵運行設定時間後關閉閥門。

6、格柵的控（kòng）製，若（ruò）該係統安裝格柵，則根據（jù）時間控製格柵機的運行，格柵係（xì）統每隔60min運行一次，運行時間20min。

7、啟閉機，由於啟閉機處（chù）於常開狀態，僅檢修時需要（yào）關閉，故啟閉機沒用自（zì）動控製，僅手動（dòng）控製即可，監控（kòng）係統僅（jǐn）對（duì）其進行狀態監（jiān）控及手（shǒu）動開閉操（cāo）作。

8、壓實機（輸送機），若係統安裝壓實機，壓實機與格柵聯動，格柵運（yùn）行時壓實機運行，格柵停止運行後延時設定時間，壓實機停止運行。

9、厭氧池及（jí）氧化（huà）溝內（nèi）設備，根據時間控製汙泥和水進入厭氧池，通過潛水攪（jiǎo）拌器的不停攪拌並進行1-2小（xiǎo）時的氧化（huà）。汙泥和水在潛（qián）水推流器（qì）的作（zuò）用下，在氧（yǎng）化溝內不斷地移動並進行氧化，在自動模式下係統根據汙（wū）水處理（lǐ）廠的工況及工藝參數由PLC根據預先編製好的程序來完成對（duì）設備的操作。

 

三、係統功能

本控製係統具有保護、控製、測量、信號（hào）采集（jí）及故障記錄（lù）等功能，這些保護按常規配置，控製有（yǒu）手動和自動控製功能，具有（yǒu）聯鎖裝置。測量包括電氣測（cè）量（liàng）和非電氣測量（liàng）。信號采集（jí）主要是保（bǎo）護裝置的動（dòng）作信號、設備故障信號及其它接點信號。

控製（zhì）係統采用可編程序（xù）控製器PLC進行數據（jù）采集和係統控製。控製係統應對整個係統進行集中監視、管理（lǐ）、自動順序控製，並可實現遠方手動即軟手（shǒu）動操作。

控製（zhì）方式使用一台上位機操作站作為操作平台。通（tōng）過上位機（jī）顯示畫麵對各個泵站進行監（jiān）視和控（kòng）製，淘汰了傳統的儀表盤（pán）台和按鈕控製。所有運行參數、報警（jǐng）信號均應能打印（yìn）記錄。

係統采用自動程序控製、就地操作相結合的控製方式。圖控軟件能顯（xiǎn）示各個泵站的工藝流程及測量參數、控製方式、順（shùn）序運（yùn）行（háng）狀態、控製對象狀態等，並能對參（cān）數進行成組顯示、趨勢曲線顯示和棒圖顯示。當（dāng）參數越限（xiàn）報警、控製對（duì）象故障或狀態變化時，能以不同顏色進行顯示。

係統中硬件（jiàn）方麵的所有模件是插接（jiē）式的，便於更（gèng）換。係統（tǒng）中任一模（mó）件的（de）故障，不影（yǐng）響其他模件的運行。係統（tǒng）具有自診斷功能，診斷至I/O模件（jiàn）級（jí）。在程控係統故障時，能及（jí）時給出LED自診斷故障顯示（shì）和音響報警。

軟件方麵，其操作（zuò）界麵簡單明了，仿真效果好，所有電機成（chéng）顏色、動態（tài）顯示其狀態，管（guǎn）路有水流效果，液麵有升降效果。操作（zuò）人員能夠及時查（chá）詢（xún）一次設備（bèi）狀態，並可以人（rén）工打印、存儲（chǔ）數據。能夠顯示事件（jiàn）信息，事件列表，並提供了（le）各種查詢手段，還可以（yǐ）進行人工（gōng）置數操作，報警確認操作，可以顯示在（zài）線曲線和曆（lì）史曲線，顯（xiǎn）示曆史報表，並（bìng）且能夠打印。