组态王上海白龙港污水处理厂污水处理系统应用案例

组态王上海白龙港污水处理厂污水处理系统应用案例

摘要：在环境保护和环境治理的大环境下，我国各水域对水质达标都有严格的规定，而国家环保机构为了进一步提高治理质量和管理效率，开始利用高科技方法实施污水处理工程。现场总线、可编程控制器、集散控制系统、组态软件在水处理工程中充分的发挥了自动化优势，使复杂的监控环境，发展为无人监控及网络控制模式。本文以上海白龙港污水处理厂为例介绍了组态王监控软件在污水处理系统中的应用，并详细介绍了PLC、工业以太网、上位机监控等技术在污水远程集散监控系统中实现的功能以及实现方法。

一 、引言

上海白龙港污水处理厂位于浦东新区合庆乡东侧长江岸边，该处已建白龙港预处理厂，新厂扩建位于预处理厂北侧长江边，总用地面积120 Km2。主要包括市中心区、闵行区及浦东新区，这些地区部分为合流制，部分为分流制。上海污水二期系统已建成输送管道，预处理厂以及污水排放管，其规模为172万m3/d，服务面积271.7 km2，人口355.76万，考虑近期污水系统完善尚待时日，故白龙港污水厂近期处理水量为120万m3/d。按照2001年全年污水规划，本厂远期处理水量为210万m3/d。鉴于该污水规模较大，生产控制系统采用了先进的自动化控制方案，实现对污水处理个流程的控制功能。该控制系统对扩展性、开放性及可持续性，都具有相当高的要求。

二、系统概述

本系统采用目前国内外污水处理厂广泛应用并取得良好效果的基于可编程逻辑控制器(PLC)的集散型控制系统，以及监控和数据采集(SCADA)系统。集散型控制系统的特点是将管理层和控制层分开。管理层主要是对全厂的生产过程进行监视、数据存储和分析; 控制层主要是通过现场PLC或计算机完成各自辖域内工艺过程和工艺设备的自动控制，同时在传统控制的基础上，提供了智能控制的可能性。SCADA系统通过现场检测仪表和网络设备完成对主要工艺参数的数据采集并对生产流程进行监控。通信网络采用100Mbps工业以太环网。系统除具备对生产过程的监视和控制功能外，数据处理和网络通信功能也很强大，对运行阶段的生产管理、调度以及科学分析都具有十分重要的意义。本系统考虑到远期污水厂扩大规模或进行改造，自控设备、通信网络及上位机管理系统都有可扩展的特点，为了保证正常生产，系统要具备极高的稳定性和可靠性。

三、工艺与功能要求

污水处理的主要对象是泥和水，泥主要通过沉淀排出，污水则要经过充分反应处理后达标后才能被排出。在污水经过各工序的过程中，每个工序相应的工艺控制设备都需要进行监控。该污水处理厂采用的工艺流程如图1所示，主要控制部分为加药间、高效沉淀池、污泥脱水、中水回用等环节等。污水流程图：

高效沉淀池需要通过加药环节来对原水进行处理，在反映器中与混凝剂和聚合物反映去除相应化学物质，在经过污泥循环和沉淀，进而将处理后的水排放，该控制系统是整个水处理的主要流程，工艺流程如图2所示。

根据该系统的工艺，对组态监控系统功能如下：

1、对该系统内的设备运行状态进行动态监视并按照自动运行模式控制现场设备运行。

2、具有故障报警（声光报警）功能，保存报警记录，并能进行简单设备切换处理。

3、在手动运行模式下，操作工可通过下位机启停、调节现场设备的运行方式。

4、和上位机进行通讯，上传系统数据，接受并执行上位机的操作指令。

5、具有加密功能，进行操作权限管制
四、系统与控制方案

1、该污水处理监控系统主体包括工艺监控工作站、电力监控工作站、管理工作站、工程师站及备份工作站、7个PLC控制站，网络采用100Mbit／s的以太网，系统拓扑结构如图3所示：

2、高效沉淀池总图：（如图4所示）

3、高效沉淀池可以将每条处理线进一步细化，从而实现更多设备的控制，如图5所示：

五、该系统上位机控制系统具有以下功能：

1、对整个系统内的设备及运行结果（泥位、液位、流量）具有控制、监视、参数设定、故障报警、故障诊断功能。

2、根据污水处理工艺和逻辑的要求，严格执行设备开启、停止、故障或紧急停机等控制。

3、系统动态显示，画面将各个工艺流程直观的显示在屏幕上，可以实时监控系统设备的工作状态和参数。

4、选择合理的自动运行模式，使整个系统的运行处于安全稳定的状态，并能达到污水处理的工艺要求。

5、当设备或控制参数接近非正常状态时，界面有报警提示，并伴有声音报警。

6、进行报警历史记录，将故障分类整理归档，且报警记录不可删除，用于事故分析和追忆。

7、历史数据通过历史库进行存储，操作人员可以方便的生成重要设备和监测指标的运行报表和曲线，并具有随时进行调用、打印功能。

8、系统具有用户权限管理功能，对工程各关键操作都设有不同级别的权限，以保证系统的安全性。

六、总结

本系统目前已投入运行，系统运行稳定可靠。由于监控系统对整个生产过程都进行了实时监控，操作人员只需要通过监视器就能了解生产运行情况，同时能够实时掌握工艺过程中各工艺参数的变化情况，并通过声光报警、语音报警，对所发生的事故能够及时处理，具有故障自动诊断功能，一旦数据超出正常允许范围会发出自动停机命令，便于安排运行，检修计划，大大提高了工作效率，实现了节能降耗、提高水质的目标，为合理调度提供了决策依据。该系统与厂内其他控制系统均具有数据通讯接口，具有良好的扩展性，能够为生产管理提供可靠的数据。
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