活動鏈接：2013年控制網技術專題---引領水工業智能化新時代

   摘要：城市污水處理的過程很重要，是為了使污水達到再次使用的水質要求，并對其進行凈化的過程。本文詳細介紹了城市污水處理的主要系統集成及運行，并重點介紹了兩套28SV網絡組態的詳細應用。

   關鍵詞：網絡組態 污水處理 變頻器 28SV可編程控制器

   1.概述

   城市污水處理是指為改變污水性質，使其對環境水域不產生危害而采取的措施。通常城市污水處理以一級處理為預處理，二級處理為主體，三級處理很少使用。

   一級處理工藝主要是在初級沉淀池，目的是將污水中懸浮物盡可能地沉降去除，一般初次沉淀池可去除50%左右的懸浮物；二級處理主要是由曝氣池和二次沉淀池構成，利用曝氣風機及專用曝氣裝置向曝氣池內供氧,主要目的是通過微生物的新陳代謝將污水中的大部分污染物變成CO2和H2O。

   污水處理中預處理工藝包括粗格柵處理、細格柵處理、泵房抽升和沉砂處理。格柵處理的目的是截流大塊物質以保護后續水泵管線、設備的正常運行；泵房抽升的目的是提高水頭，以保證污水可以靠重力流過后續建在地面上的各個處理構筑物；沉砂處理的目的是去除污水中裹攜的砂、石與大塊顆粒物，以減少它們在后續構筑物中的沉降，防止造成設施淤砂、磨損堵塞，影響管線設備的正常運行。

   2.系統組成及運行方式

    ⑴ 格柵井及進水泵房包括3臺提升泵（2用1備），采用超聲波液位計控制（最高-7.3m，最低-9.2m），控制為高啟低停；格柵機及螺旋壓榨機根據格柵前后的水位差自動運行，超過0.2m時開啟。

   ⑵ 旋流沉砂池部位細格柵機也是根據水位差自動運行，但格柵前后水位差超0.1m時運行就開始。

   ⑶ 調節池包括3臺提升泵（2用1備），采用超聲波液位計控制（最高-0.2m，最低-3.7），控制為高啟低停。

   ⑷ MSBR池中:

   a.污泥泵2臺控制采用高停，通過儲泥池中的超聲液位計控制(最高+2.6m)；

   b.DO儀，主曝氣池中設DO儀與風機聯鎖，DO低于2時MSBR曝氣風機（風機房內）頻率加大，DO高于4時則風機頻率降低；

   c.空氣堰潷水器：設備自帶控制系統。

   ⑸ 紫外消毒渠：連續運行，含流量計，對COD、總磷、PH進行在線監控。

   ⑹ 排海泵房3臺水泵(2用1備)，超聲波液位計控制（最高-0.9m,最低-4.2m），控制為高啟低停。

   ⑺ 污泥儲池及沖洗水池采用手動控制，無自動。

   ⑻ 風機房及脫水機房：

   a.螺桿泵2臺(1用1備),通過儲泥池中的超聲波液位計控制低停；

   b.沖洗泵1臺通過沖洗水池中的超聲波液位計控制（最高+1.00m，最低-0.9m）；

   c.調節池鼓風機1臺連續曝氣，MSBR鼓風機3臺采用變頻，控制如第4條中所述。

   ⑼ MSBR中各時間段運行控制要求如表1所示。

   表1 MSBR中各時間段運行控制要求
   
            

   3.系統控制介紹

   系統采用北京開物組態用MODBUS TCP協議與2臺(套)28SV組態控制整個污水處理。第一套28SV包括DVP-EN01-SL+DVP-28SV11T+2*DVP-16SM+DVP-08SM+2*DVP16SP+2*DVP-04AD，第二套28SV包括DVP-EN01-SL+DVP-28SV11T+3* DVP-16SM+2*DVP16SP+2*DVP-04AD+DVP-02DA，兩套臺達28SV系統分別控制污水風機房與污水排海房。其中風機房包括3臺提升泵站的粗格柵池、細格柵池(沉沙池)、調節池(控制柜及風機房下面)、污泥貯池、脫水機房；污水排海房包括MSBR池、紫外消毒渠、清水池、排海泵房，在排入大海前有流量計進行水流量統計及流速測量。

   整個系統可以在主控室集中操作及監控并報警輸出提醒，隨時都可打印報表。系統主畫面如圖1。
  
                   
                                  圖1 污水處理系統實圖

   ⑴ 第一套28SV系統控制進入污水工廠的污水池，用3臺7.5kW提升泵循環控制，工作時同時有2臺起動，每臺運行16h后停止8h后再運行16h，這樣其實也做到了1臺備用的功效。提升泵起停具有手自動之分，在自動狀態下由提升泵液位來控制。精格柵采用杭州升籃環保設備科技有限公司1.5KW的HG-600回轉格柵機，并與其1.5kW螺桿輸送壓榨機同時工作，它們工作也是受粗格柵液位控制。見圖2。
  
                 
                                 圖2 粗格柵、提升泵房控制盤

   ⑵ 細格柵池也叫沉沙池，包括0.55kW細格柵機1臺，型號為JG-350-800，其運行速度為1.3m/min;；1.1kW旋流除沙器1臺，型號為ZXS-1000,上面的電機型號是Y2-90S-4-12014；0.37kW砂水分離器1臺，型號為SF-260，其處理能力為15L/s。與其一起完成這道工序的還有一臺1.5kW無軸螺旋輸送機1臺，型號為WZS-220，其處理能力為3m3/t。在細格柵、除沙器、砂水分離器以及螺桿輸送機跟隨沉沙池液位差動作時，需同時打開砂水分離器上面的兩個電磁閥。見圖3。
  
                 
                                    圖3 旋流沉砂池控制盤

   ⑶ 在調節池房中，跟提升泵電機一樣控制3臺4kW水泵循環控制，其中一臺具有備用功能；在此房中有4臺風機，均采用臺達F系列變頻器控制。其中18.5kW風機為常開風機，型號為南京華調電機廠的Y180M-4配VFD185F43A變頻器。還有3臺安徽皖南電機股份有限公司的22kW風機循環啟動，電機型號為Y2-180L-4，配合VFD220F43A控制，其啟動及頻率給定通過485通訊控制，但其使能及速度受第二臺28SV可編程控制器中MSBR池中兩處檢測出的含氧量大小來自動調節。風機與調節泵手自動控制采用同一旋鈕控制，同時在主控臺有其故障報警及手自動控制顯示。見圖4。
 
                  
                                        圖4 調節控制盤

  ⑷ 在脫水機房采用兩臺4kW螺桿泵配合板寬壓泥機一起工作，板寬壓泥機為上海力匯電機有限公司生產的型號為Y132M1-6機，在脫水機房還有2臺2.2kW瀘誠電機有限公司生產的Y90L-2清水泵電機，采用手動控制，可用來清洗房間等。另外此處還有4臺軸流風機的起停控制，其中有2臺裝在調節池房間。見圖5。 
  
                  
                             圖5 脫水泵房控制盤

  ⑸ 第二個28SV控制MSBR池，主要控制對象有4臺攪拌機的手自動運行監控及其主控室手動控制,6臺回流泵的自動運行監控及其主控室手動控制,以及2臺空氣堰控制信號,根據不同控制時間段來控制1#、2#電動閥正反轉，1#、2#進氣閥與排氣閥的打開與關閉用來控制2個空氣堰的曝氣放水。見圖6。
 
                  
                                   圖6 MSBR控制盤

   ⑹ 在排海泵房主要控制對象有2臺排海泵自動運行監控，主控室手動控制。見圖7。  
  
               
                                  圖7 排海泵房控制盤

  ⑺ 在系統內部做有系統報警設置，進入此畫面時可實時更改各處液位、液位差值、1與2號檢測含氧量、1 與2號空氣堰壓力上下報警數值。當任意報警值超出設定值時在任意畫面中跳出顯示，以提醒工作人員注意。見圖8。
  
                
                                              圖8 報警值設定

   ⑻ 因通訊時一個位與一個字通訊計量是一樣收費的，在組態中為了減少PLC與工控機的通訊數據，所以盡量把開關量I/O轉化成字來傳輸。見圖9。
 
                
                                          圖9 通訊示意圖

  ⑼ 開物組態使用MODBUS TCP協議，各PLC中需與工控機通訊的地址對應見表2和表3，此表反應臺達PLC各個數據寄存器相對應地址。

   1# PLC對應地址如表2。

  表2 1# PLC組態地址
 
                    

  表3 2# PLC組態地址
 
                   

  ⑽ 整個系統硬件組成如圖10所示。
 
                 

                                  圖10 系統硬件組成圖

  ⑾ 兩臺28SV左側帶DVP-EN01-SL時PLC的通訊設置采用如圖11設置方式。
  
                
                                            圖11 PLC通訊設置圖

  4.總結

  28SV利用左側加網絡模塊DVP-EN01-SL與開物工控機組態能在大、中、小型污水處理中提供穩定安全的控制，并集中進行監控；通過組態能做到多臺PLC分開布置，從而減少布線成本，提高產品市場競爭能力。

  作者簡介：

  周智軍，出生于1977年9月，畢業于中國石油大學機械設備制造及自動化專業，現任中達電通股份有限公司杭州分公司高級應用工程師，從事臺達各種自動化產品的應用，協助產品營銷推廣，有著豐富的業界經驗。