進入21世紀以來，我國人口數量快速增長，用水需求量明顯加大，是我國（guó）城市可持續發展的主要矛盾之一（yī），因此解決城市水資源缺（quē）乏和水（shuǐ）環境惡（è）化問題刻不容緩。而隨著自動化技術（shù）在各行業的不斷發展（zhǎn），汙水處理行業的自動化水平也在快速提高。目前，在汙水處理行業中多采用PLC控（kòng）製器進行自動控製，上位計算（suàn）機進行工藝參數監視和（hé）設（shè）置的係統（tǒng）控製模式。本（běn）文以康卓科技施工的汙水處理廠為例進行係統組成、功能等介紹。

 

 

康卓科（kē）技全稱為南京（jīng）康卓環境科（kē）技有限公司，是一家專業的（de）汙水處理廠、泵站自動化監控係統設計、生產、安裝廠家。主（zhǔ）要應用案例包括：河北獻縣汙水廠、湖北宜都高壩洲汙水廠、江海汙水處理廠、南京溧水汙水處理廠、呂四汙水處（chù）理廠等國內多（duō）做大（dà）中型汙水處理（lǐ）廠（chǎng）保持著長期合作關係。

汙水處理廠區主要由格柵及沉砂係統、提升泵房（fáng）、CASS池生（shēng）物反應係統、曝氣生物濾池係統、V型濾池（chí）係統及汙泥濃縮係統構成。

 

 

2 汙水處（chù）理控製係（xì）統的硬件設計

2.1 控製係統整體結構（gòu）

汙水處理廠自動化控製係統分為三級管理，包括生產管理（lǐ）級(中央控製室)、現場控製級(PLC控製站)及就地控製級。現場各種數據通過PLC係統進（jìn）行采（cǎi）集，並通過主幹通訊網絡——工業（yè）以太網（wǎng）傳送（sòng）到中央控製室監控計算機集中監控和管理。同樣，中央控製室監（jiān）控計算機（jī）的控製命令也通過上述通道傳送到PLC的測控終端，實施各單元的分散控製。

(1)生產管理級(中央控製室)

中控室管理層是係統的（de）核心，完成對汙水處（chù）理過程各部分的管理和控（kòng）製，並實（shí）現廠級（jí）的辦公自（zì）動化。通過高分辨率液晶顯示（shì）器及投影儀可直觀地動態顯示全廠各工藝流程（chéng）段的實時工況、各工藝參數的趨勢畫（huà）麵，操作人員可及時掌握全廠運行情（qíng）況。

(2)現場控製級(PLC站)

控製層是實現係統自動控製的關鍵。按照（zhào）自動控製工藝要求，控製（zhì）層的PLC通過程（chéng）序控製整個汙水處理廠的（de）設備，實現對現場設（shè）備運行狀態以及參數(如壓力、流量、溫度（dù）、PH值等)的采集，以及執行管理層的命（mìng）令。

(3)就（jiù）地控製級（jí）(設備層（céng）)

將現場控製箱上的（de）“就地/遠程”旋鈕切換至“就地”位置，通過箱上（shàng）的“啟動/停（tíng）止”按鈕實現設備的就地啟停控製。

 

 

2.2 下位PLC係統配置

康卓汙水廠自（zì）動控（kòng）製係統采用（yòng）北京和利時公司的LK係列PLC作為主控製器對生產過程進行監視（shì）和控製。模塊式PLC控製係統的硬件部分主要包括（kuò）CPU模塊（kuài）、I/O模（mó）塊（kuài）、通（tōng）訊模塊、電源模塊、接口（kǒu）模塊（kuài）等，根據控製功能的複雜程度和控製對象的點（diǎn）號統計進行相應的配置。據統計，整個汙水廠需要PLC控製的（de）I/O點共829，共分（fèn）四個PLC控製（zhì）站：1#PLC站僅有一（yī）個（gè）主站;2#PLC站僅有一個主站;3#PLC站包括主（zhǔ）站和一個遠程從站;4#PLC站包括主站和兩個遠程從站。各個控製站的功能和分別如下（xià）：

(1)汙泥脫水機房工作站——1#PLC控製站

負責采集水廠進（jìn）水水質數據，以及格柵係統、旋流沉砂係統、汙泥濃縮係統設備的狀態采集和設備的控製。

(2)鼓（gǔ）風機房工作站——2#PLC控製（zhì）站

負責采集CASS池水質數（shù）據，以及攪拌係統、潷水係統、曝氣係統設備狀態的采集和設備的控製。

(3)曝氣生物濾池工作站——3#PLC控製站

負責采集曝氣生物濾池水（shuǐ）質數據，以及二次提升係統、曝氣係統、反衝洗係統設備狀態的采集和設備的控製。

(4)V型濾池工作站——4#PLC控製站

負責采集V型濾池水質數據，以及反衝洗係統、出水係統設備狀態的采集和設備的控製。

總而言之，PLC 控製係統實（shí）現了主站與從站的數據交換及數據處理，主站對各（gè）個從站的監控和（hé）人機交互（hù）的可視性。

 

 

2.3 上位監控係統硬件配置

工程師和操作員（yuán）站設（shè）立在中控室，其主要由兩套互為冗餘的操作站、一套投影儀、一台故障（zhàng）打印機、一台圖表打印機、一套UPS電源組成。

中控室的兩台監控操作站，其中一（yī）台為係統監控（kòng）管理計（jì）算機，可對在汙水處理廠的各類設備狀態、工藝過程參數進行實時檢測和監控，提供給操作人員、管理（lǐ）人員進（jìn）行運行管（guǎn）理的人機（jī）界麵（miàn），另一台為信（xìn）息監控管理計算機，負責實時和定（dìng）時記錄以及報表的生產和打印。

 

 

3 汙水（shuǐ）處（chù）理控製係統的（de）軟件設計

3.1下（xià）位PLC控製程序開發

PLC程序設計采用北京和利時公司（sī）推出（chū）的Powerpro 下（xià）位（wèi）機軟件，根據工藝（yì）要求（qiú），編寫格柵、提升泵房、旋流沉砂（shā）池（chí）、CASS池、二次提升泵、曝氣生物濾池、V型濾池等子程序。

 

 

(1)格柵係統控製

格柵係統主控對象為格柵機組、螺旋輸送機以及超聲波液位計。其控製可在監控計算機上設置液位（wèi）控製（zhì）和定時控製，當采用液位控製時，是靠格柵（shān）的前（qián）後液位差來控製格柵機的啟停（tíng），當液位差（chà）達（dá）到設定的水位（wèi）上限時，PLC控製器會發（fā）出（chū）命令（lìng）啟動格（gé）柵（shān）設備;當水位差小於設置的下限時，格柵機組將接受到PLC控製器（qì）發出的停止的信號。操作人員可（kě）以在上位機上設（shè）定設備的（de）啟停液位或者運行周期（qī）。

(2)提升泵控製

提升泵的控製工藝要求是根據液（yè）位的高（gāo）低來自動控製提（tí）升泵（bèng）的啟停，項目現場采用兩用一備方式。當其中的泵出現故障時，故障（zhàng）泵會自動切出自控（kòng）程序（xù），備用泵會自動切（qiē）入自控程序。這樣長期運行能保（bǎo）證泵的運行（háng）時間大致相同。

 

 

(3)旋流沉砂池係統控製

旋流（liú）沉砂係統主控對象為攪拌器、羅茨風機和砂水分離器。係統工（gōng）作原理如下：汙水從沉砂池的切向（xiàng）進入，具有一定（dìng）的流速，從而對沙礫產生離心力，使較重的沙（shā）礫沿池壁沉降到池底集砂槽。攪拌器的槳葉旋轉形成軸向渦流，產生一個輕微的上升流動，從（cóng）而帶動汙水排出，流入下一道工藝流程進行處理（lǐ）。羅茨風機為旋流沉砂池提供空氣，達到氣提的作用（yòng），另外氣提直（zhí）接將沉（chén）砂輸送到砂（shā）水分離器，實（shí）現沙礫與汙水（shuǐ）的徹底分離。其控製（zhì）工藝要求（qiú）如下：攪拌器、風機（jī）和砂水分離器以一定周期運轉，通過（guò）工程師站可以設定運行時間。