（中冶華天南京電氣工程技術(shù)有限公司，南京 210019）

0 引言

2016年6月，壽光市城北污水處理廠提標(biāo)改造工程在設(shè)計(jì)、軟硬件配置、控制等方面進(jìn)行了改進(jìn)，有效解決了系統(tǒng)利用系數(shù)低、作業(yè)率低、設(shè)備的裝備水平低和產(chǎn)品品質(zhì)低的問題，對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)穩(wěn)定、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、節(jié)能降耗、污染減排、減少投資、產(chǎn)量提高等具有重大意義。

1 系統(tǒng)組成

本次提標(biāo)改造污水處理工藝擬采用“V型濾池過濾”方案。工藝流程圖見圖1。

圖1 工藝流程

2 系統(tǒng)配置

2.1 系統(tǒng)應(yīng)用軟件配置

操作系統(tǒng)Windows XP、監(jiān)控軟件西門子WinCC V6.0開發(fā)版、編程軟件通用Proficy ME。

2.2 系統(tǒng)硬件配置

壽光市城北污水處理廠提標(biāo)改造工程控制系統(tǒng)有一個(gè)主站，硬件采用GE公司的PACSystems RX3i系列CPU、電源模塊、Genius通訊模塊、PROFIBUS-DP通訊模塊；從站采用VersaMax系列模塊，分別為電源模塊、Genius網(wǎng)絡(luò)接口單元(NIU)模塊、數(shù)字量輸入/輸出模塊、模擬量輸入/輸出模塊。GE公司PACSystems RX3i系列PLC是90-30升級(jí)產(chǎn)品，它具有編程特性先進(jìn)、易于組態(tài)、便于安裝的特點(diǎn)，其CPU具有強(qiáng)大的處理功能。如提供內(nèi)裝PID、結(jié)構(gòu)化編程、各種功能模塊。VersaMax系列模塊具有開放靈活、總線獨(dú)立，組合簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。本工程系統(tǒng)硬件配置見圖2。

圖2 系統(tǒng)硬件配置

3 需要注意的問題

（1）設(shè)計(jì)時(shí)需考慮所選電源模塊電流能否帶動(dòng)本機(jī)架I/0模塊。

（2）Genius網(wǎng)絡(luò)接口單元(NIU)模塊以及VersaMax模塊比較脆弱，為防止干擾，PLC柜內(nèi)模塊與柜體進(jìn)行絕緣?？偩€敷設(shè)時(shí)穿鋼管，鋼管連接處可靠接地。

（3）PLC單獨(dú)接地，所有PLC柜之間接地銅排就近和其他PLC柜串行連接。

4 系統(tǒng)軟件編程

利用集成化軟件Proficy ME對(duì)系統(tǒng)編程，該軟件提供了多種編程語言，適用于多方面、多層次的編程人員，易學(xué)、易懂、好用，系統(tǒng)有豐富的功能塊用戶可直接調(diào)用。對(duì)該系統(tǒng)硬件組態(tài)后，開始編程。Proficy ME允許結(jié)構(gòu)化程序，即可將污水處理廠各級(jí)系統(tǒng)建若干文件夾，單個(gè)設(shè)備控制程序就放在該系統(tǒng)文件夾中，這樣便于程序調(diào)試和閱讀。污水處理廠控制系統(tǒng)以順序控制和過程控制為主[1]。順序控制集中在混合池、A2/O反應(yīng)池、中間提升泵、加氯間、加藥間、廢水池、反沖洗風(fēng)機(jī)房、V型濾池、反沖洗泵房系統(tǒng)，因此設(shè)備之間的順序啟動(dòng)/停止以及聯(lián)鎖關(guān)系也比較多且很重要。過程控制主要是泵池水位自動(dòng)跟蹤閉環(huán)控制、污泥濃度二元流量參數(shù)的雙閉環(huán)比值控制和溶解氧基于模糊自整定PID算法控制，主要參數(shù)有液位(LI)、污泥濃度(MLSS)、溶解氧(DO)。以下為污水處理廠典型的順序控制和過程控制。

4.1 利用雙閉環(huán)比值控制法調(diào)節(jié)污泥濃度

為了保證生物池中活性污泥濃度滿足工藝生產(chǎn)要求，根據(jù)活性污泥濃度儀表采集的濁度值，采用雙閉環(huán)比值控制調(diào)節(jié)進(jìn)入生物池的回流污泥量和進(jìn)水量，實(shí)現(xiàn)進(jìn)水量與回流污泥量的合理配比保證生物池污泥深度穩(wěn)定性[2]。

4.2 順序聯(lián)鎖控制加液位調(diào)節(jié)控制

濾池的反沖洗過程（水洗、氣水聯(lián)合反沖洗、漂洗）根據(jù)液位和時(shí)間參數(shù)進(jìn)行確定，以先到者為決定因素，啟動(dòng)反沖洗順序聯(lián)鎖程序，若有幾個(gè)濾池同時(shí)出現(xiàn)反沖洗請(qǐng)求，按照先后次序進(jìn)行反沖洗，后提交請(qǐng)求的處于等待狀態(tài)。而針對(duì)復(fù)雜對(duì)象的控制V型濾池液位大延遲控制環(huán)節(jié)，采用微分先行（提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能），抑或后期人為削弱積分能力（避免積分累積效應(yīng)），達(dá)到調(diào)節(jié)閥控制V型濾池液位，效果明顯。V型濾池的順序聯(lián)鎖控制+液位調(diào)節(jié)控制的主要參數(shù)見圖3。

圖3 V型濾池的順序聯(lián)鎖控制+液位調(diào)節(jié)控制操作畫面

5 監(jiān)控畫面設(shè)計(jì)

操作系統(tǒng)采用Windows XP，西門子監(jiān)控軟件WinCC V6.0 開發(fā)版，畫面通過以太網(wǎng)與控制站通信。壽光市城北污水處理廠提標(biāo)改造項(xiàng)目的監(jiān)控畫面主要由如下幾部分組成：主菜單及工藝流程畫面、混合池、A2/O反應(yīng)池系統(tǒng)畫面、中間提升泵系統(tǒng)畫面、加氯間、加藥間子系統(tǒng)畫面、廢水池、反沖洗風(fēng)機(jī)房子系統(tǒng)畫面、V型濾池、反沖洗泵房子系統(tǒng)畫面、實(shí)時(shí)/歷史趨勢(shì)畫面、報(bào)警畫面等，畫面能顯示各設(shè)備操作方式、運(yùn)行狀態(tài)、故障信號(hào)及模擬量數(shù)值和各種歷史數(shù)據(jù)[3]。主畫面中相應(yīng)設(shè)備可彈出小操作畫面，完成設(shè)備手/自動(dòng)操作。畫面編制遵循簡(jiǎn)單明了原則。

6 操作方式

該系統(tǒng)設(shè)有3種操作方式：計(jì)算機(jī)畫面遠(yuǎn)控手動(dòng)操作、計(jì)算機(jī)畫面自動(dòng)操作和機(jī)旁就地操作。3種方式定義如下。

（1）機(jī)旁手動(dòng)操作?，F(xiàn)場(chǎng)選擇開關(guān)打到手動(dòng)，按現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)按鈕，啟動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。

（2）計(jì)算機(jī)畫面遠(yuǎn)控操作?，F(xiàn)場(chǎng)選擇開關(guān)打到自動(dòng)。在上位機(jī)上點(diǎn)擊“啟動(dòng)”按鈕。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行起來后，上位機(jī)上可觀察到設(shè)備運(yùn)行信號(hào)（綠色）。

（3）計(jì)算機(jī)畫面自動(dòng)操作。在滿足自動(dòng)運(yùn)行的條件下，在上位機(jī)上點(diǎn)擊“自動(dòng)”按鈕，PLC系統(tǒng)根據(jù)工藝要求，現(xiàn)場(chǎng)所要控制的設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況自行調(diào)整。

7 結(jié)束語

系統(tǒng)自2016年12月使用污水處理廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)軟件以來，該自動(dòng)化控制系統(tǒng)軟件各項(xiàng)數(shù)據(jù)的高穩(wěn)定性、高可靠性的表現(xiàn)，使得污水排放水質(zhì)的穩(wěn)定性、可靠性進(jìn)一步提高，也大大改善了所在環(huán)境，完善了城市環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施，減少了城鎮(zhèn)污水直接排放對(duì)環(huán)境的污染，促進(jìn)了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，增強(qiáng)了城市服務(wù)功能，提升了城市品位，改善了投資環(huán)境，社會(huì)效益顯著。該自動(dòng)化控制系統(tǒng)也為公司的節(jié)能減排做出了突出貢獻(xiàn)。同時(shí)該自動(dòng)化控制系統(tǒng)重要數(shù)據(jù)的信息化、開放化為環(huán)保監(jiān)管部門提供了大量詳實(shí)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，給環(huán)保監(jiān)管部門督察提供了便利，并為其宏觀決策提供了數(shù)據(jù)支持。