污水处理厂自控系统升级策略.docx

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1、自动化改造方案项目名称XXX污水处理厂控制系统升级改造方案周飞一、序言伴随科技水平0不停发展和提高，采用计算机系统对生产日勺管理越来越深入到各行各业的应用之中。因此，采用计算机为关键建立一种对污水厂进行全面管理的自动化控制系统，不仅切实可行，并且可以全面提高企业的管理水平和生产效率，从而提高企业的生产效益。污水处理厂工程监控系统包括了对厂区内部整个污水处理工艺流程的监测和控制。在整个生产厂区内，包括了粗格栅间、污水提高泵房、细格栅间、沉砂池、生化池、沉淀池、回流及剩余污泥泵房、贮泥池、污泥浓缩脱水间、出水流量计井、紫外消毒渠以及总变配电室等，通过本监控系统可以对这些过程进行全面监测和控制；同步

2、，通过本监控系统，使得这些控制既可以通过监控中心进行，还可以采用闭环控制方式进行。二、简介三、系统综述1、项目概述XXX污水处理厂控制系统由中央控制室操作站、现场控制站和闭路视频监控构成，用于该厂的过程控制和全厂监控管理，采用集散型控制构造。由于现系统部分功能不能实现，部分功能需要加强。其中中控部分监测数据与中控室数据不匹配，上位机组态软件对监控数据B历史曲线、实时曲线部分显示不正常(曲线主线就没有，有30多组需要显示曲线)；自控部份信号不正常；部分视频监控不能正常显示等。目前系统需要全面升级，修复原有问题。2、原系统存在问题汇总(1)、自控部分a、D型滤池P1C触摸屏显示缺乏出水流量显示，多

3、了一种液位显示b、脱泥机房1/2#加药机运行信号相反，需要进行互换恢复c、进水流量计无计量故障恢复(2)、中控部分a、出水在线监测数据(流量、COD、TP、TN、NH3-N)与中控数据不匹配(只有出水监测数据，且不准，进水数据需要重新做)b、进水在线目前中控无程序c、生化池仪表(DO、M1SS)现场与中控数据不匹配d、上位机组态软件中历史曲线与时实曲线部分显示不正常e、目前数据不能发送到昆明监测网上(3)、监控部分a、大部分监控已经无法正常显示、少部分摄像头已经拆除(4)、其他a、系统布线，没有强弱电分开，导致信号干扰严重b、系统慢c、风机需要工作人员到现场调整挡风板，噪音大，能源挥霍3、原系

4、统构成从系统功能方面看，本污水厂计算机监控系统由三层构成：管理计算机子系统、监控计算机子系统、现场控制站。管理计算机子系统、监控计算机子系统属于上级系统，通过以太网相连，监控计算机子系统、现场控制站通过工业以太网进行数据互换，而现场控制站属于下级系统。原中控系统采用计算机+P1C方式构成的分布式控制系统，设1个中央控制室，3个监控主站，18路视频监控。采用一种二级管理B计算机监控系统，其上级系统位于中控室，用于对全厂的所有站点设备进行监控；下级系统位于3个P1C站点，通过以太网实现上下级数据互换；上下级均可通过网络对系统内的设备进行监测和控制；下级系统只能对当地站点设备进行监控，采用威纶触摸屏

5、实现人机信息互换；而上级系统可以对所有站点设备进行监制。系统网络由工业以太网构成，环型拓扑构造，通讯介质为多模光纤，两台计算机，设在中控室内。中控计算机采用西门子WinCC组态软件实现整个系统的监控，P1C采用西门子s7300系列产品。构成如下图:f1中控室於纤光纤光纤ooorj便携式编程终端3dP112R工业以太网光交换机1#P1CUPS1#监控视频监控计算机光交换机Doogoooodq光交换机现场HM1工业光纤环网现场HM1预处理控制站Mi-ITTT-12#监控计算机删回M1!1,圳业UPS现场HM1泥处理捽制站2#P1CUPS生.化池控制站1.1系统构成四、处理方案根据我们在污水处理厂自

6、控系统改造方面的经验以及该项目技术文献中的描述，我们将改造工程分为两部分：本来系统问题修复和系统升级优化改造。原系统问题修复改造在升级既有系统的同步保持原有功能，完善本来系统遗留问题。系统升级改造目B在于提高数据采集、自动报表、设备管理、数据管理和成本管理等功能,提高污水处理厂的管理运行效率，使系统自动化程度更高，切实实现节能降耗B目的。综合处理目前系统中存在的问题。为方式使用习惯，最终中控系统画面基于本来画面进行修改增补。1、原系统问题修复（1）问题：D型滤池P1C触摸屏显示两个调整池液位，少了出水流量。问题分析：在流量计正常，接线正常的前提下，此类状况原因是程序内部流量采集异常，数据地址分

7、派不对时。处理措施：检查流量计与否完好，在流量计完好B前提下重新做触摸屏程序，重新分派数据地址，假如流量数据采集不正常，需要重新修改P1C程序，必要时更换流量计。（2）问题：脱泥机房1#2#加药机运行信号相反。问题分析：p1cDO点接线相反或p1c程序内部运行指令相反。处理措施：检查PIC接线，假如PIC接线对的，修改P1C内部程序。（3）问题：进水流量计无计量故障恢复。问题分析：确认流量计故障恢复方式，是自恢复还是通过P1C信号给定恢复，还是程序内部检测故障确认恢复。处理措施：假如为PIC信号给定恢复方式，或者程序做0故障检测，则需要重新做P1C程序。（4）问题：出水在线监测数据（流量、CO

8、D、TP、TN、NH3-N）与中控数据不匹配;生化池仪表（重要为DO、M1SS）现场与中控数据不匹配。问题分析：出现此种问题，原因是多方面B,干扰问题，程序问题，仪表自身问题,接线问题均有也许导致以上故障。现系统采用以太网进行数据传播，以太网抗干扰性能较强，数据传播受干扰也许性不大。仪表显示数据和采集到数据不匹配，多出目前程序对信号的处理不对的，如信号的转换，滤波的处理等，另一方面是仪表到PIC模块的信号线存在干扰问题。处理措施：首先对系统目前存在0强弱电走线不分状况进行纠正，进行重新布线，将干扰降到最低。检测仪表信号输出信号与否正常，仪表输出信号类型和p1c模块信号类型与否匹配，假如都正常，

9、问题就出在程序对信号的处理问题上，需对程序进行修改。(5)问题：中控室上位机组态软件历史曲线、实时曲线部分无法正常显示等。问题分析：历史曲线，实时曲线为组态软件内部的一类通用控件，此问题纯为系统组态程序问题，系统最初就没有做好。处理措施：中控室软件是整体B,并且没有源代码，无法对本来B程序做修改，只能重新组态中控室监控软件。(6)问题：需要具有与环境保护部门联网传播的接口；新增网络查询系统，实现厂领导随时随地地查询设备运行状况；问题分析：这几项问题都是中控上位软件的问题，虽然上位机目前采用WinCC组态软件，有网络访问功能，不过目前没有应用此功能。处理措施：更换该软件，采用在国内应用较为广泛组

10、态王软件。该软件具有良好B扩展性，支持国内大部分工控产品的驱动程序，具有开放的接口，便于与环境保护联网，支持冗余热备功能。(7)问题：现场存在多种视频通道无信号无法使用的状况，部分摄像头已经拆除处理：对原有系统要进行全面检查，包括线路通断测试、防雷系统检查等，更换摄像头，恢复系统。(8)问题：系统运行缓慢问题分析：机器硬件老化，系统配置低等原因处理措施：系统运行慢问题单独从系统和软件进行优化比较有局限，运行速度提高小，本方案临时不考虑更换工控机，继续沿用本来的，在系统和软件上面进行优化。不过假如不升级硬件系统，速度B提高非常有限，甚至无法提高。2、系统节能升级改造由于采用变频调速后，风机、泵类

11、负载的节能效果最明显，节电率可到达20%60%,这是由于风机水泵的耗用功率与转速的三次方成比例，当顾客需要的平均流量较小时，风机、水泵日勺转速较低，其节能效果也是十分可观的。而老式B挡板和阀门进行流量调整时,耗用功率变化不大。由于此类负载诸多，约占交流电动机总容量的20%30%,它们的节能就具有非常重要的意义。污水处理厂的设备是全天候运转日勺，并且曝气机和提高泵是污水处理的关键设备，对曝气机的鼓风机和提高泵进行节能改造，有很大的节能空间。(1)、鼓风机变频节能改造鼓风机将压缩空气通过管道送入曝气池，让空气中日勺氧溶解在污水中供应活性污泥中的微生物。鼓风机在正常状态下起动时，电流冲击较大，轻易引

12、起电网电压波动，而鼓风机风压一定，风量只能靠工作台数及出气挡板来调整，实际生产运行中往往是通过调整挡板来控制，即增长管道阻力。因而许多能量多挥霍在挡板阀门上。伴随节能设备的广泛应用，运用节能设备调速范围宽，机械特性硬等特点，在风机上应用，变频启动功能大大的减小了电机起动时对电网的冲击，并且在正常运行的时候，将出挡板门开到最大，根据工艺和参数的规定，合适的调整(通过控制系统的电位器)电机的转速来调整管道的风量，从而来调整污水中的氧气含量。可以实目前中控室远程调整电机转速，到达调整风量的目B,并且可以根据溶解氧传感器反馈日勺信号很以便的实现闭环自动控制。免除了许多繁琐的人工操作，并且具有明显的节电

13、效果，如下是风机的节电率记录。用两台节能设备控制两台风机，其中一用一备，电机的功率P=55KW,设计风量为Qo空载损耗为10%,转速1250转/分。若风机正常在970转/分如下持续可调，污水处理每天所需的供风量为1.5Qoa、一台正常运行，一台节能设备运行；则全速PO=(55-55*10%)=49.5KWP1=55KWP2=5.5+49.5*(50%)3=11.7KW总消耗B功率为67KWb、两台节能设备运行时每台B平均供风量为75%Q；P1+P2=5.5+(75%)3*49.5=26.4KW总消耗B功率为52.8KW可见两台风机全投入节能设备运行时效果最佳。假定每月工30天，每天工作24小时

14、，按每度0.7元计，则方案二可以节省电费5000元左右。(2)、提高泵变频节能改造提高泵起动时B电流冲击及调整压力/流量的方式与鼓风机相似。潜水泵起动时的急扭和忽然停机时的水锤现象往往轻易导致管道松动或破裂，严重的也许导致电机的损坏，且电机起动/停止时需启动/关闭阀门来减小水锤的影响，如此操作首先工作强度大，且难以满足工艺的需要。在潜水泵安装节能设备后来，可以根据工艺的需要，使电机软启/软停，从而使急扭及水锤现象得到处理。并且在流量不大H状况下，可以减少泵0转速，首先可以防止水泵长期工作在满负荷状态，导致电机过早B老化，并且节能设备0软启动大大的减小水泵启动时对机械的冲击。并且具有明显的节电效

15、果。并且可以根据液位传感器反馈H信号很以便B实现闭环自动控制，维持水日勺液位基本恒定，免除了许多繁琐的人工操作，并且具有明显的节电效果。3、自动化升级改造（1）、自动化系统实现的如下基本功能：a、具有实时监测全厂B生产过程参数（如流量、液位等）、水质参数（如PH值、CoD、TP、DO等）、电量参数（如电流、电压、功率因数、有功电度、无功电度等），并对其进行采集、处理、储存、显示和打印；实时监测全厂重要设备B运行状态（如格栅机、提高泵、鼓风机、阀门等），并对其信号进行采集显示。对污水厂重要设备（如提高泵、鼓风机、阀门等）的开/关次数和运行时间进行合计并生成设备管理报表，使顾客可以科学合理0安排生产设备检修时间。b、全自动控制现场设备（如格栅机、提高泵、鼓风机、阀门等）。c、在中控室可以实现对全厂设备和仪器仪表的监测和控制。d、上位机采用全中文操作界面。界面友好美观，操作简便易学，响应迅速，可以实现实时动态显示过程参数、水质参数、电气参数B趋势图；可以动态显示全厂生产工艺流程图和各工艺单元流程图，并且可以在流程图上选择弹出多级细部详图。具有自动生成多种生产记录报表。e、具有自动进行越限报警和设备故障报警，并可根据对应的报警数据进行分析。具