上海白龍港污水處理廠的污水處理系統

　　摘要：在環境保護和環境治理的大環境下，我國各水域對水質達標都有嚴格的規定，而國家環保機構為了進一步提高治理質量和管理效率，開始利用高科技方法實施污水處理工程。現場總線、可編程控制器、集散控制系統、組態軟件在水處理工程中充分的發揮了自動化優勢，使復雜的監控環境，發展為無人監控及網絡控制模式。本文以上海白龍港污水處理廠為例介紹了組態王監控軟件在污水處理系統中的應用，并詳細介紹了PLC、工業以太網、上位機監控等技術在污水遠程集散監控系統中實現的功能以及實現方法。
　　
　　一、引言
　　
　　上海白龍港污水處理廠位于浦東新區合慶鄉東側長江岸邊，該處已建白龍港預處理廠，新廠擴建位于預處理廠北側長江邊，總用地面積120Km2。主要包括市中心區、閔行區及浦東新區，這些地區部分為合流制，部分為分流制。上海污水二期系統已建成輸送管道，預處理廠以及污水排放管，其規模為172萬m3/d，服務面積271.7km2，人口355.76萬，考慮近期污水系統完善尚待時日，故白龍港污水廠近期處理水量為120萬m3/d。按照2001年全年污水規劃，本廠遠期處理水量為210萬m3/d。鑒于該污水規模較大，生產控制系統采用了*的自動化控制方案，實現對污水處理個流程的控制功能。該控制系統對擴展性、開放性及可持續性，都具有相當高的要求。
　　
　　二、系統概述
　　
　　本系統采用目前國內外污水處理廠廣泛應用并取得良好效果的基于可編程邏輯控制器（PLC）的集散型控制系統，以及監控和數據采集（SCADA）系統。集散型控制系統的特點是將管理層和控制層分開。管理層主要是對全廠的生產過程進行監視、數據存儲和分析;控制層主要是通過現場PLC或計算機完成各自轄域內工藝過程和工藝設備的自動控制，同時在傳統控制的基礎上，提供了智能控制的可能性。SCADA系統通過現場檢測儀表和網絡設備完成對主要工藝參數的數據采集并對生產流程進行監控。通信網絡采用100Mbps工業以太環網。系統除具備對生產過程的監視和控制功能外，數據處理和網絡通信功能也很強大，對運行階段的生產管理、調度以及科學分析都具有十分重要的意義。本系統考慮到遠期污水廠擴大規模或進行改造，自控設備、通信網絡及上位機管理系統都有可擴展的特點，為了保證正常生產，系統要具備*的穩定性和可靠性。
　　
　　三、工藝與功能要求
　　
　　污水處理的主要對象是泥和水，泥主要通過沉淀排出，污水則要經過充分反應處理后達標后才能被排出。在污水經過各工序的過程中，每個工序相應的工藝控制設備都需要進行監控。該污水處理廠采用的工藝流程如圖1所示，主要控制部分為加藥間、沉淀池、污泥脫水、中水回用等環節等。污水流程圖：　　
　　沉淀池需要通過加藥環節來對原水進行處理，在反映器中與混凝劑和聚合物反映去除相應化學物質，在經過污泥循環和沉淀，進而將處理后的水排放，該控制系統是整個水處理的主要流程，工藝流程如圖2所示。　　
　　根據該系統的工藝，對組態監控系統功能如下：
　　
　　1、對該系統內的設備運行狀態進行動態監視并按照自動運行模式控制現場設備運行。
　　
　　2、具有故障報警（聲光報警）功能，保存報警記錄，并能進行簡單設備切換處理。
　　
　　3、在手動運行模式下，操作工可通過下位機啟停、調節現場設備的運行方式。
　　
　　4、和上位機進行通訊，上傳系統數據，接受并執行上位機的操作指令。
　　
　　5、具有加密功能，進行操作權限管制
　　
　　四、系統與控制方案
　　
　　該污水處理監控系統主體包括工藝監控工作站、電力監控工作站、管理工作站、工程師站及備份工作站、7個PLC控制站，網絡采用100Mbit／s的以太網，系統拓撲結構如圖3所示：　　
　　2、沉淀池總圖：（如圖4所示）　　
　　3、沉淀池可以將每條處理線進一步細化，從而實現更多設備的控制，如圖5所示：　　
　　該系統上位機控制系統具有以下功能：
　　
　　1、對整個系統內的設備及運行結果（泥位、液位、流量）具有控制、監視、參數設定、故障報警、故障診斷功能。
　　
　　2、根據污水處理工藝和邏輯的要求，嚴格執行設備開啟、停止、故障或緊急停機等控制。
　　
　　3、系統動態顯示，畫面將各個工藝流程直觀的顯示在屏幕上，可以實時監控系統設備的工作狀態和參數。
　　
　　4、選擇合理的自動運行模式，使整個系統的運行處于安全穩定的狀態，并能達到污水處理的工藝要求。
　　
　　5、當設備或控制參數接近非正常狀態時，界面有報警提示，并伴有聲音報警。
　　
　　6、進行報警歷史記錄，將故障分類整理歸檔，且報警記錄不可刪除，用于事故分析和追憶。
　　
　　7、歷史數據通過歷史庫進行存儲，操作人員可以方便的生成重要設備和監測指標的運行報表和曲線，并具有隨時進行調用、打印功能。
　　
　　8、系統具有用戶權限管理功能，對工程各關鍵操作都設有不同級別的權限，以保證系統的安全性。
　　
　　六、總結
　　
　　本系統目前已投入運行，系統運行穩定可靠。由于監控系統對整個生產過程都進行了實時監控，操作人員只需要通過監視器就能了解生產運行情況，同時能夠實時掌握工藝過程中各工藝參數的變化情況，并通過聲光報警、語音報警，對所發生的事故能夠及時處理，具有故障自動診斷功能，一旦數據超出正常允許范圍會發出自動停機命令，便于安排運行，檢修計劃，大大提高了工作效率，實現了節能降耗、提高水質的目標，為合理調度提供了決策依據。該系統與廠內其他控制系統均具有數據通訊接口，具有良好的擴展性，能夠為生產管理提供可靠的數據。