關(guān)于探討城市污水處理的論文
摘要:通過對LIER-POOLK工藝深入研究,針對其自動化程度要求高的特點,在自控系統(tǒng)總體方案設(shè)計中根據(jù)污水處理工藝流程,綜合運用自動化技術(shù)計算機技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)數(shù)據(jù)庫技術(shù)管控一體的設(shè)計思路,開發(fā)“基于LIER-POOLK工藝的城市污水處理自控系統(tǒng)”
關(guān)鍵詞:城市污水處理;自控系統(tǒng);方案
1城市污水處理自控系統(tǒng)總體方案概述
(1)在污水處理過程中要求整個系統(tǒng)必須安全可靠運行,在工藝設(shè)備儀表電氣自控系統(tǒng)計算機和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)電視監(jiān)控系統(tǒng)的選型和系統(tǒng)設(shè)計軟件設(shè)計等方面,系統(tǒng)的可靠性是設(shè)計考慮的第一原則,作為控制系統(tǒng)核心設(shè)備的PLC,選用德國西門子公司的S7-300系列產(chǎn)品及其相應(yīng)的開發(fā)軟件
(2)污水處理處理廠的自控系統(tǒng)采用PC+PLC分級分布式控制形式,以集中監(jiān)測為主,分散控制為輔,在中控室運行監(jiān)控計算機上可對全廠的各工序進行實時監(jiān)控,生產(chǎn)的工藝過程自動控制采用就地單獨控制的原則進行,并在污水處理過程關(guān)鍵工序配置西門子MP270B觸摸面板(人機界面HMI)作為現(xiàn)場工程師操作站
(3)為保證污水處理廠的安全運行,自控系統(tǒng)設(shè)立三級控制層:就地手動控制現(xiàn)場控制和遠程監(jiān)控就地手動控制是指通過設(shè)備本地控制箱手動控制設(shè)備的開啟或關(guān)閉;現(xiàn)場控制是指由現(xiàn)場各分控站PLC執(zhí)行自己的控制程序,完成控制功能;遠程監(jiān)控是指由中控室通過工業(yè)以太網(wǎng)高速冗余光纖環(huán)網(wǎng)對全廠的生產(chǎn)過程進行控制監(jiān)測和記錄,對工藝現(xiàn)場設(shè)備對象實現(xiàn)狀態(tài)遷移管理三級控制層的關(guān)系如下:中控室上位機可通過各現(xiàn)場的PLC子站直接控制有關(guān)設(shè)備和主要設(shè)備,如果中控室或網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障,不會影響各PLC分站的控制功能,如果PLC網(wǎng)絡(luò)中某個PLC子站發(fā)生故障,操作員可通過就地控制箱對設(shè)備進行控制
(4)設(shè)備發(fā)生異常故障或報警時,系統(tǒng)可自動切除相關(guān)故障設(shè)備或切換到現(xiàn)場手動操作方式,同時記錄事故內(nèi)容,并對相關(guān)參數(shù)進行事故追憶
(5)上位計算機綜合應(yīng)用程序開發(fā)選用德國西門子公司的WINCC5.1組態(tài)軟件,以監(jiān)控工藝運行的圖形界面控制網(wǎng)絡(luò)運行參數(shù)和指令的通信運行和歸檔數(shù)據(jù)庫開發(fā)為重點
(6)一體化生物反應(yīng)器控制系統(tǒng)的設(shè)計根據(jù)生產(chǎn)工藝的具體要求,監(jiān)控一體化生物反應(yīng)器各個工藝設(shè)備的運行,實現(xiàn)處理過程的時間及空間控制,形成好氧厭氧或缺氧條件,以完成具體工藝處理目標
(7)為了對生產(chǎn)現(xiàn)場和重要設(shè)備實施遠程監(jiān)視,在鼓風機房一體化生物反應(yīng)器污泥脫水機房廠區(qū)環(huán)境等重要部位安裝攝像機,構(gòu)成遠程電視監(jiān)視系統(tǒng),在中控室可全廠重要設(shè)備進行全天24小時監(jiān)視
2城市污水處理自控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)
本工程項目二期工程中控室和各工段的地理位置分布示意圖如圖1所示中控室的建筑物使用一期工程己建設(shè)好的設(shè)施,與一期工程的中央監(jiān)控設(shè)備共用一個監(jiān)控大廳
工業(yè)以太網(wǎng)是基于IEEE802.3(Interment)的強大的區(qū)域和單元網(wǎng)絡(luò)作為西門子T.I.A(全集成自動化構(gòu)架)重要組成部分,SIMATICNET基于經(jīng)過現(xiàn)場應(yīng)用驗證的技術(shù),用于嚴酷的工業(yè)環(huán)境,包括有高強度電磁千擾的區(qū)域
3SIMATICNET工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)組件
典型的工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,有以下三類網(wǎng)絡(luò)器件:
(1)網(wǎng)絡(luò)部件
包括:連接部件FC快速連接插座ELS(工業(yè)以太網(wǎng)電氣交換機)ESM(工業(yè)以太網(wǎng)電氣交換機)SM(工業(yè)以太網(wǎng)光纖交換柳MCTPll(工業(yè)以太網(wǎng)光纖電氣轉(zhuǎn)換模塊)
(2)通信介質(zhì):普通雙絞線,工業(yè)屏蔽雙絞線和光纖
SIMATICPLC控制器上的工業(yè)以太網(wǎng)通訊外理器用于將SIMATICPLC連接到工業(yè)以太網(wǎng)
(3)PG/PC上的工業(yè)以太網(wǎng)通訊外理器,用于將PG/PC連接到工業(yè)以太網(wǎng)
利用工業(yè)以太網(wǎng),SIMATICNET提供了一個無縫集成到全業(yè)務(wù)功能(管控一體化及綜合信息處理)的途徑
4工藝過程控制PLC控制站組成
(1)組成
S7-300系列產(chǎn)品是模塊化中小型PLC系統(tǒng),能滿足中等性能要求的應(yīng)用大范圍的各種功能模塊可以非常好地滿足和適應(yīng)自動控制任務(wù),由于簡單實用的分散式結(jié)構(gòu)和多界面網(wǎng)絡(luò)能力,使得應(yīng)用十分靈活,方便用戶和簡易的無風扇設(shè)計,當控制任務(wù)增加時,可自由擴展,由于大范圍的集成功能使得它功能非常強勁
如果用戶的'自控系統(tǒng)任務(wù)需要多于8個信號模塊或通訊處理器模塊時,則可以擴展s7-300機架((CPU314以上):(1)在4個機架上最多可安裝32個模塊:最多3個擴展機架(ER)可以接到中央機架(CR)上,每個機架(CR/ER)可以插入8個模塊(2)通過接口模塊連接:a.每個機架上(CR/ER)都有它自己的接口模塊它總是插在CPU旁邊的槽內(nèi),負責與其他擴展機架自動地進行通訊;b.通過IM365擴展,可擴展1個機架,最長1米,電源也是由此擴展提供C.通過IM360/361擴展,可擴展3個機架,中央機架(cR)擴展機架但擴展機架之間的距離最大為10米(3)獨立安裝海個機架可以距離其他機架很遠進行安裝,兩個機架間(主機架與擴展機架,擴展機架與擴展機架)的距離最長為10米(4)靈活布置:機架(CR/ER)可以根據(jù)最佳布局需要,水平或垂直安裝
(2)診斷
通過診斷可以確定模板所獲取的信號(如數(shù)字量模板)或模擬量處理(例如模擬量模板)是否正確在診斷評估中,可參數(shù)化的診斷信息與不可參數(shù)化的診斷信息有區(qū)別①可參數(shù)化的診斷信息:通過相應(yīng)的參數(shù)始能診斷信息的發(fā)送;②不可參數(shù)化的診斷信息:不管是否參數(shù)化均可發(fā)送診斷信息
如果發(fā)送診斷信息(如無編碼器電源),則模板執(zhí)行一個診斷中斷此時CPU中斷執(zhí)行用戶程序,或中斷執(zhí)行低優(yōu)先級的中斷,來處理相應(yīng)的診斷中斷功能塊(OB82)
5PLC運行程序設(shè)計
PLC自動工序工藝運行程序有四大主要功能模塊,即:時鐘模塊運行參數(shù)更新綜合故障判定和自動工序模塊
(1)變量設(shè)計
我們的變量設(shè)計盡量遵循節(jié)省的原則
建立時間計數(shù)變量Tcount
32個工序采用統(tǒng)一的時間計數(shù),每個工序分配一個運行時間變量Tn(n=1,2,……32)PLC自動工序工藝運行程序根據(jù)運行時間變量來確定每個工序步驟運行的時間
為27臺(套)工藝設(shè)備的每一臺(套)分配一個32位的運行狀態(tài)標志,分別對應(yīng)于32個工序步驟PLC自動工序工藝運行程序根據(jù)每一臺(套)工藝設(shè)備的運行狀態(tài)標志和設(shè)備運行互鎖(故障和手動控制)確定該設(shè)備是否運行
為27臺(套)工藝設(shè)備的每一臺(套)建立一個故障狀態(tài)標志位(綜合故障)和控制狀態(tài)標志位(手動/自動)
建立工藝運行參數(shù)二維表,包含32個工序的運行時間參數(shù)和27臺(套)工藝設(shè)備的運行狀態(tài)標志參數(shù)
建立工藝運行參數(shù)變更標志位,如果工藝運行參數(shù)發(fā)生改變并經(jīng)過運行監(jiān)控上位計算機上授權(quán)確認,程序?qū)⒏鶕?jù)工藝運行參數(shù)二維表刷新32個工序的運行時間變量和27臺(套)工藝設(shè)備運行狀態(tài)標志
建立工藝運行當前狀態(tài)變量,包括當前工序步驟,當前工序運行剩余時間
(2)自動工序程序設(shè)計
時鐘模塊用一個計時器,對時間的增長自動計數(shù),其值存放在變量Tcount中,供自動工序模塊使用
如果工藝運行參數(shù)發(fā)生改變并經(jīng)過運行監(jiān)控上位計算機上授權(quán)確認,工藝運行參數(shù)變更標志位設(shè)置為1,程序?qū)⒏鶕?jù)工藝運行參數(shù)二維表刷新32個工序的運行時間變量和27臺(套)工藝設(shè)備運行狀態(tài)標志,并將工藝運行參數(shù)變更標志位復(fù)位為0
綜合故障判定模塊綜合工藝設(shè)備的各種故障(比如泄露短路斷路等)和報警(比如過熱過力矩等),確定設(shè)備是否可以正常投入工藝運行,設(shè)置故障狀態(tài)標志位為0/1
自動工序模塊實時更新工藝運行當前狀態(tài),包括當前工序步驟,當前工序運行剩余時間當前工序運行剩余時間為0,就切換到下一個工序步驟,重新設(shè)置當前工序步驟和運行剩余時間,并根據(jù)設(shè)備故障狀態(tài)標志位(0/1)控制狀態(tài)標志位(自動/手動)和運行狀態(tài)標志(1/0),啟動或停止相應(yīng)的工藝設(shè)備
6結(jié)果
LIER-POOLK法城市生活污水處理5000噸/日中試裝置全部建成并投入運行以來,具體出水效果(各項指標去除率)為:BODS85-98%,CODCr85-95%.,SS80-90%,TN50-70%,TP80-97%,完全達到了GB8978-1996《污水綜合排放標準》中的一級標準;經(jīng)濟指標為:單位投資1000元/噸水占地面積0.40平方腳噸水直接運行費用0.25元/噸水職工人數(shù)8人/萬噸水自工程正式投產(chǎn)運行以來的情況表明,自控系統(tǒng)運行可靠,自動化程度高,控制軟件設(shè)計先進,完全滿足工藝運行和日常管理的要求
參考文獻
[1]@周明.現(xiàn)場總線控制[M].北京:中國電力出版社,2005.
[2]@孫慧修.排水工程[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2004.
[3]@碑常初.可編程序控制器的編程方法與工程應(yīng)用[M].重慶:重慶大學(xué)出版社,2001.
【探討城市污水處理的論文】相關(guān)文章：
城市防洪工程探討的論文06-12
緊湊城市概念下城市設(shè)計探討論文04-18
城市規(guī)劃與城市可持續(xù)發(fā)展探討論文02-03
城市規(guī)劃測繪與數(shù)字城市建設(shè)探討論文04-26
對沈陽城市鐵路發(fā)展的探討論文07-13