第一章 緒論 1.1 課題來(lái)源及研究意義 中國(guó)正在致力于開(kāi)展一項(xiàng)有遠(yuǎn)大的開(kāi)發(fā)計(jì)劃以發(fā)展其污水處理的基礎(chǔ)建設(shè)。結(jié)果不僅將增進(jìn)公眾健康和環(huán)境保護(hù)，同時(shí)還由于減輕了現(xiàn)有地表和地下水資源的污染而擴(kuò)大了水資源。后者對(duì)于像中國(guó)這樣人均水資源相對(duì)較低的國(guó)家來(lái)說(shuō)尤為重要。擴(kuò)建廢水處理基礎(chǔ)設(shè)施，也為中國(guó)提供了一個(gè)進(jìn)一步利用水資源的機(jī)會(huì)--污水的回用。中國(guó)清楚地認(rèn)識(shí)到了這一點(diǎn)，并抓住時(shí)機(jī)將水回用列入到正在進(jìn)行的開(kāi)發(fā)計(jì)劃之中。與此同時(shí)，中國(guó)也在認(rèn)真學(xué)習(xí)其他國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)，來(lái)實(shí)施該項(xiàng)計(jì)劃。 1.2 主要研究?jī)?nèi)容 據(jù)有關(guān)資料，我國(guó)目前已建成投入生產(chǎn)運(yùn)行的污水處理廠，自動(dòng)控制監(jiān)測(cè)技術(shù)，大致有幾種情況：一種情況是建立中央控制室，中控室雙機(jī)熱備系統(tǒng)通過(guò)通信介質(zhì)（如雙絞線、光纖等）連接廠內(nèi)各PLC控制子站，各PLC控制子站控制現(xiàn)場(chǎng)的儀器儀表執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而達(dá)到監(jiān)測(cè)控制的目的；第二種情況是在各污水處理廠直接通過(guò)各PLC子站控制各現(xiàn)場(chǎng)的儀器儀表；第三種情況是由于建廠時(shí)間較早或經(jīng)費(fèi)投入不足，廠內(nèi)沒(méi)有控制系統(tǒng)。無(wú)論何種情況，由于采用的設(shè)備和技術(shù)參差不齊，給污水處理廠的生產(chǎn)運(yùn)行、管理受到不同程度的影響，影響出水水質(zhì)，有待于采用新的自動(dòng)控制技術(shù)對(duì)污水處理廠自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造、改建、甚至重建，以滿足污水處理廠生產(chǎn)運(yùn)行的需要；同時(shí)國(guó)家宏觀經(jīng)濟(jì)建設(shè)政策明確提出，要廣泛推廣科學(xué)技術(shù)在各行各業(yè)的應(yīng)用，用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、通信技術(shù)等高科技技術(shù)，提升改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，朝著生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化、管理信息化、高質(zhì)量、高效率、節(jié)能的方向發(fā)展。污水處理行業(yè)亦不例外，需要采用計(jì)算機(jī)信息、通信、自動(dòng)控制等高科技技術(shù)，結(jié)合污水處理行業(yè)各種處理工藝，提升改造傳統(tǒng)污水處理廠的生產(chǎn)、管理等工作；其次，計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、各種傳感器、智能儀器儀表的飛速發(fā)展，也為污水處理行業(yè)生產(chǎn)、管理自動(dòng)化、信息化提供了強(qiáng)有力的技術(shù)和產(chǎn)品支持。 本文針對(duì)我國(guó)城市污水處理廠遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)建設(shè)，提出建立系統(tǒng)的參考模型和有關(guān)技術(shù)。這個(gè)參考模型提出了城市污水處理廠遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的手段和技術(shù)方法，希望能對(duì)我國(guó)城市污水處理廠遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)或監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)建設(shè)提供有益的參考。                                                                                                                                                                                       1.3方案認(rèn)證 1, 下述整個(gè)系統(tǒng)具有很強(qiáng)的靈活性、可操作性、穩(wěn)定性和可靠性。所有運(yùn)行參數(shù)可通過(guò)配方的方式一起下載保存在PLC里，并且可以隨時(shí)更改，例如，泵站的恒定水位，報(bào)警水位，停泵水位的設(shè)定，排泥時(shí)間的設(shè)定等等。本系統(tǒng)配有專家系統(tǒng)，根據(jù)不同工況優(yōu)化運(yùn)行，具備遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，并且達(dá)到即使無(wú)人值班的情況下，也可正常運(yùn)行。 2, 此系統(tǒng)已經(jīng)正式運(yùn)行于廣東省珠海市香洲污水處理廠，得到了預(yù)期的效果。 3, 同時(shí)此系統(tǒng)還2003年應(yīng)用于新疆克拉瑪依項(xiàng)目的污水處理廠。 4，SLC5/05處理器及模塊 .另外還介紹了RSLogix500邏輯編程軟件、RSView32工作和運(yùn)行軟件、RSLinx通訊軟件的無(wú)縫鏈接 .該系統(tǒng)具有全漢化的人機(jī)界面 ,構(gòu)建了10 M Ethernet 以太網(wǎng) ,實(shí)現(xiàn)了全廠的集中管理與分散控制. 第二章  項(xiàng)目介紹 2.1 系統(tǒng)概述 香洲水質(zhì)凈化廠自動(dòng)控制系統(tǒng)采用Modicon公司的 Quantum系列PLC做主站，集成Profibus DP、Modbus 、ETHERNET網(wǎng)絡(luò)形成一個(gè)完善的控制系統(tǒng)，完成整個(gè)廠凈化流程的控制、監(jiān)視及各開(kāi)關(guān)量、模擬量的采集和報(bào)警。 2.2 系統(tǒng)配置 其系統(tǒng)如圖2-1所示：

1． 監(jiān)控層（中控室） 本系統(tǒng)監(jiān)控層INTOUCH軟件進(jìn)行組態(tài)。 2． 網(wǎng)絡(luò)集成層  本系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)集成層采用Quantum PLC集成EtherNet、Profibus 、Modbus網(wǎng)絡(luò)。 3． 設(shè)備控制層 3.1).Profibus、Modbus網(wǎng)絡(luò)，與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、儀表、I/O的連接。 3.2) Profibus網(wǎng)絡(luò)（如圖2-2所示） Profibus網(wǎng)絡(luò)上共有17個(gè)站：一個(gè)MASTER：Quantum系列的140 CRP 81100模塊；16個(gè)Slave :15個(gè)WAGO 750－343適配器和1個(gè)WAGO 750－333適配器。設(shè)定的波特率為187.5K/S。

3.3).MODBUS Modbus是工業(yè)控制器的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中的一種，使用主—從技術(shù)。主設(shè)備可單獨(dú)和從設(shè)備通信，也能以廣播方式和所有從設(shè)備通信，如果單獨(dú)通信，從設(shè)備返回一消息作為回應(yīng)，如果是以廣播方式查詢的則不作任何回應(yīng)。本系統(tǒng)的MODBUS網(wǎng)絡(luò)上共有20個(gè)站：一Quanturn系列的CPU—11303為主站；19個(gè)從站包括13個(gè)施耐德的軟起動(dòng)器、2個(gè)施耐德的變頻器、4個(gè)施耐德的綜合電表PM500。設(shè)定的參數(shù)為19200波特率無(wú)奇偶校驗(yàn)、停止為1、協(xié)議為RTU。 2.3系統(tǒng)流程圖

第三章  珠海香洲污水處理項(xiàng)目設(shè)計(jì) 3.1自動(dòng)控制系統(tǒng)控制邏輯描述 3.1.1  PLC1 預(yù)處理格柵間 當(dāng)設(shè)備處于遠(yuǎn)程控制狀態(tài)，對(duì)設(shè)備的控制分自動(dòng)、手動(dòng)；當(dāng)設(shè)備處于就地控制狀態(tài)，對(duì)設(shè)備不作控制。 {1} 在自動(dòng)狀態(tài)下，格柵按預(yù)定時(shí)間間隔動(dòng)作。（默認(rèn)值：30分鐘）運(yùn)行時(shí)間和間隔時(shí)間均可人工設(shè)定。 {2} 在自動(dòng)狀態(tài)下，當(dāng)液位差大于設(shè)定值（10cm），格柵立即啟動(dòng)，并且當(dāng)液位差小于設(shè)定值（10cm），進(jìn)入{1}點(diǎn)自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)達(dá)到最高極限時(shí)，格柵繼續(xù)工作，并給出報(bào)警信號(hào)，最高極限可人工設(shè)定。 {3} 在自動(dòng)狀態(tài)下，螺旋輸送機(jī)領(lǐng)先于其自控系統(tǒng)內(nèi)任何一臺(tái)格柵30秒鐘啟動(dòng)，滯后1分鐘停止。 {4} 格柵故障時(shí)，發(fā)出關(guān)閉該格柵前閘門的報(bào)警提示。 {5} 事故處理，當(dāng)集水井水位高于4米，關(guān)進(jìn)水閘門，開(kāi)事故閘門東、事故閘門西。沉沙池：整套系統(tǒng)人工啟動(dòng)，通過(guò)啟動(dòng)按鍵向PLC發(fā)出控制命令，由PLC啟動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)控制盤，系統(tǒng)邏輯由控制盤完成。 {6} 其他設(shè)備：  通過(guò)啟動(dòng)、停止按鍵向PLC發(fā)出控制命令，由PLC啟動(dòng)、停止，對(duì)設(shè)備進(jìn)行啟停操作。 3.1.2  PLC3濃縮池 通過(guò)啟動(dòng)、停止按鍵向PLC發(fā)出控制命令，由PLC啟動(dòng)、停止，對(duì)設(shè)備進(jìn)行啟停操作。脫水機(jī)房：整套污泥脫水系統(tǒng)只能在現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)，PLC只起聯(lián)動(dòng)作用。污泥脫水系統(tǒng)包括污泥脫水機(jī)，螺桿泵，加藥計(jì)量泵，螺旋輸送機(jī)，絮凝劑備料系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)自動(dòng)，脫水機(jī)已復(fù)位，且所有系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備處于遠(yuǎn)程狀態(tài)時(shí)： {1} 脫水機(jī)副馬達(dá)運(yùn)行，啟動(dòng)螺旋輸送機(jī)和絮凝劑備料系統(tǒng)。如果10秒鐘后螺旋輸送機(jī)未運(yùn)行，則發(fā)出報(bào)警信號(hào)，停污泥脫水機(jī)。 {2} 從脫水機(jī)面板發(fā)出進(jìn)料信號(hào)，PLC接收信號(hào)后啟動(dòng)螺桿泵，加藥計(jì)量泵。如果8秒鐘后螺桿泵或加藥計(jì)量泵任意一臺(tái)未運(yùn)行，則發(fā)出報(bào)警信號(hào)，停已啟動(dòng)的螺桿泵或加藥計(jì)量泵，同時(shí)停止污泥脫水機(jī)。如果螺桿泵和加藥計(jì)量泵都運(yùn)行，則輸出泵啟動(dòng)信號(hào)給污泥脫水機(jī)。 {3} 從脫水機(jī)面板發(fā)出停止進(jìn)料信號(hào)，PLC識(shí)別信號(hào)后停止螺桿泵，加藥計(jì)量泵。如果8秒鐘后螺桿泵或加藥計(jì)量泵任意有一臺(tái)運(yùn)行，則發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 {4} 脫水機(jī)副馬達(dá)停止運(yùn)行，停止螺旋輸送機(jī)和絮凝劑備料系統(tǒng)。 {5} 故障處理,以下情況被列為故障： 1) 脫水機(jī)主馬達(dá)熱故障 2) 脫水機(jī)故障報(bào)警超過(guò)10分鐘 3) 螺旋輸送機(jī)故障 4) 螺桿泵故障 5) 加藥計(jì)量泵故障 6) 絮凝劑備料系統(tǒng)低液位 當(dāng)以下故障出現(xiàn)時(shí)，PLC將發(fā)出信號(hào)，停止系統(tǒng)內(nèi)其他設(shè)備運(yùn)行。并且，下次啟動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，須將系統(tǒng)按鈕復(fù)位。 3.1.3  PLC2、PLC4氧化溝 系統(tǒng)設(shè)系統(tǒng)自動(dòng)（系統(tǒng)內(nèi)所有設(shè)備均處于自動(dòng)狀態(tài)），系統(tǒng)手動(dòng)兩種狀態(tài)（系統(tǒng)內(nèi)所有設(shè)備均處于手動(dòng)狀態(tài)）以下描述均是針對(duì)系統(tǒng)自動(dòng)狀態(tài)：外溝、內(nèi)溝各常開(kāi)兩臺(tái)轉(zhuǎn)碟。以兩臺(tái)轉(zhuǎn)碟為一組，8小時(shí)轉(zhuǎn)碟按輪換順序改變一次。輪換順序?yàn)椋? ①④→③⑥→②⑤ ⑦⑩→⑧⑨ 外溝溶解氧>0.45mg/l時(shí)，每隔10分鐘按順序停止1臺(tái)電機(jī)，溶解氧<0.25時(shí)，每隔10分鐘按順序啟動(dòng)一臺(tái)電機(jī)。內(nèi)溝溶解氧>3.5mg/l時(shí)，每隔10分鐘按順序停止一臺(tái)電機(jī)，溶解氧<2.5時(shí)，每隔10分鐘按順序啟動(dòng)一臺(tái)電機(jī)。轉(zhuǎn)碟啟停順序（以氧化溝1為例）： ①④→③→⑥→②→⑤ ⑦⑩→⑧→⑨ 啟為順序，停為逆序。 注： 當(dāng)啟動(dòng)或停止下一臺(tái)轉(zhuǎn)碟時(shí)，如果該臺(tái)轉(zhuǎn)碟不處于遠(yuǎn)程狀態(tài)或故障時(shí)，按順序由下一臺(tái)替上。當(dāng)輪換換序時(shí)（8小時(shí)/次），如該組常開(kāi)轉(zhuǎn)碟有不處于遠(yuǎn)程狀態(tài)或故障時(shí)，由下一組轉(zhuǎn)碟替上。污泥回流泵房：通過(guò)啟動(dòng)、停止按鍵向PLC發(fā)出控制命令，由PLC啟動(dòng)、停止，對(duì)設(shè)備進(jìn)行啟停操作。 3.1.4  PLC5二沉池 通過(guò)啟動(dòng)、停止按鍵向PLC發(fā)出控制命令，由PLC啟動(dòng)、停止，對(duì)設(shè)備進(jìn)行啟停操作。消毒間：通過(guò)啟動(dòng)、停止按鍵向PLC發(fā)出控制命令，由PLC啟動(dòng)、停止，對(duì)3臺(tái)電磁閥進(jìn)行一步化啟停操作。PLC對(duì)加氯機(jī)流量輸出信號(hào)是按加氯機(jī)3用一備原則處理的，即將PLC1的進(jìn)水流量除以3，再除以實(shí)際開(kāi)啟的加氯機(jī)數(shù)量，將結(jié)果轉(zhuǎn)換為4－20mA信號(hào)輸出給加氯機(jī)。 3.1.5  PLC6 1，集水池1＃、2＃液位取高者為有效值參與控制。 2，集水池高液位報(bào)警點(diǎn)為3.5m，低液位報(bào)警點(diǎn)為1.5m。 3，當(dāng)集水井液位低于1.5m時(shí)，保留一臺(tái)泵運(yùn)行。 4，當(dāng)集水井液位低于1.0m時(shí)，停止所有泵運(yùn)行。 3.2 上位機(jī)和監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.2.1  RSVIEW介紹 在進(jìn)入Rsview之前確定MBENET已經(jīng)打開(kāi)。MBENET是Rsvie