基于PROFIBUS的自控系統(tǒng)和智能儀表在水處理行業(yè)中的應(yīng)用

一、項目簡介

隨著環(huán)境問題日益被社會各界所重視，污水處理成為環(huán)境保護中最亟待解決和與社會發(fā)展最息

息相關(guān)的課題。西安市政府貫徹國家政策，大力興建水處理工程，西安市第四污水處理廠是其中最

具代表性的項目之一。

西安市第四污水處理廠項目是日本國際協(xié)力銀行ODA貸款項目，該廠接納污水服務(wù)范圍包括西安市城區(qū)部分區(qū)域、北郊及東郊部分區(qū)域，污水規(guī)劃流域面積約為45km2，工程設(shè)計規(guī)模為50萬L／日，其中一期設(shè)計規(guī)模為25萬T/日，污水處理采用缺氧／厭氧／好氧（倒置A2/0）兩級生物處理工藝，出水經(jīng)漕運明渠排至渭河；污泥處理采用重力濃縮后中溫兩級消化、機械脫水工藝，脫水后泥餅外運填埋。消化產(chǎn)生的沼氣用于污泥加熱，實現(xiàn)資源再利用。污水廠主要產(chǎn)生臭味的構(gòu)筑物設(shè)置臭氣收集系統(tǒng)，經(jīng)生物除臭系統(tǒng)進行凈化處理。具體工藝流程如圖l所示。

圖1工藝流程圖

根據(jù)污水廠工藝流程及布局情況，采用“集中監(jiān)視，分散控制”的自控系統(tǒng)，系統(tǒng)包括中央監(jiān)控系統(tǒng)、現(xiàn)場控制站、電視監(jiān)控系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)及智能儀表。中央監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)在廠區(qū)綜合辦公樓中心控制室，包括監(jiān)控工作站、管理工作站、工程師站等。中央監(jiān)控站通過光纖以太網(wǎng)與五個現(xiàn)場控制站進行通信。五個現(xiàn)場控制站根據(jù)工藝區(qū)域劃分，其中PLC1控制站設(shè)在粗格柵及污水提升泵房，PLC2控制站設(shè)在變配電室，PLC3控制站設(shè)在投藥及加氯間，PLC4控制站設(shè)在污泥脫水間，PLC5控制站設(shè)在鍋爐房及浴室。在各監(jiān)測點采用支持PROFIBUS協(xié)議的流量、壓力、溫度、液位及水質(zhì)分析等儀表，實現(xiàn)在線測量、故障診斷，并將信號送至就近的現(xiàn)場控制站進行監(jiān)控。

根據(jù)項目情況，采用西門子s7-400系列PLC作為主控系統(tǒng)，控制站具體硬件配置如下：

二、控制系統(tǒng)構(gòu)成

在此項目中，自控系統(tǒng)采用管理層、控制層、現(xiàn)場層三級控制方式。其控制網(wǎng)絡(luò)如圖2所示。對于下位控制系統(tǒng)而言，每個站根據(jù)控制點數(shù)的差別和現(xiàn)場實際情況進行硬件選型配置如下所述。

圖2控制網(wǎng)絡(luò)

PLC1控制站——粗格柵及污水提升泵房現(xiàn)場控制站

本站PLC選用西門子PLCS7-400系列產(chǎn)品，CPU為CPU414-3DP。現(xiàn)場PLC控制站與儀表、專用控制設(shè)備之間通過標準工業(yè)現(xiàn)場總線(PROFIBUS-DP/PA)進行數(shù)據(jù)通信，現(xiàn)場控制站通過西門子SCALANCEX408-2交換機與lOOMbit/s冗余光纖以太環(huán)網(wǎng)相連，完成與中控室監(jiān)控計算機之間的通信。