SLC500 PLC及DEVICENET在湖州凤凰污水处理厂的应用

武汉科迪自控工程有限公司 黄华峰
一、 系统介绍
　　湖州凤凰污水处理工程项目采用A2O工艺，生化池为卡鲁赛尔氧化沟。
　　主要设施有：进水泵房、气提涡流式沉砂池、生化反应池、沉淀池、活性污泥回流泵井、二沉池、污泥脱水处理设施等。
　　主要机电仪设备有：2台总进水控制闸、二台粗格栅、1套超声波水位测量仪、4台进水泵及泵后电动闸、1台总进水电磁流量计、2套气提式砂水分离机、2套空气流量计、8台内回流泵、16台水下搅拌器、4台鼓风机、4套DO测量仪、2套MLSS测量仪、6套ORP测量仪、2台往复式刮泥机、4台回转式刮泥机、3台活性污泥回流泵、2台剩余污泥泵、2台活性污泥回流电磁流量计、1套出水电磁流量计、2套带式脱水机、1套絮凝剂配制设备、2套泥饼输送设备等等。
　　控制系统采用AB　SLC500系列PLC及AB　E3 PLUS 为主组成，由SLC500和Intouch组成“客户机/服务器”模式的SCADA系统，计有6套由SLC500PLC构成的现场控制站、2台热备份冗余主计算机(SCADA Server)及1台数据服务器、3台现场操作员站(OS：SCADA Client)，系统通讯网络为快速工业以太网(100Mbps)，光纤环网拓朴结构，通讯通道冗余。此外，该SCADA系统可以自动化程度很高的主体工艺设备(鼓风机，采用S7－300PLC)交换各种数据。所有电动设备的控制及数据采集采用具有DeviceNet总线接口的固态智能过载继电器模块E3　Plus,共86套，电磁流量计采用Porfibus与PLC通讯，其他仪表采用4－20mA信号送到模量输入模块。
二、 控制系统构成
　　系统结构如图《凤凰污水处理厂自动控制系统》，分布于1个中央控制室和1个分控制室。1个分控室设在污泥脱水车间，对污泥脱水生产过程进行自动监控。

1。 现场控制站
　　现场控制站主控制器为AB　SLC500，编程环境为Logix500；
　　6个现场站分别为：
　　PLC1：I系列细格栅、进水系统控制站；
　　PLC2：I系列配电系统、氧化沟控制站；
　　PLC3：I系列二沉池、污泥回流系统控制站；
　　PLC4：污泥脱水系统及出水控制站；
　　PLC5：II系列污水预处理、鼓风机系统外围设备控制站；
　　PLC6：II系列氧化沟、二沉池控制站；
　　PLC7：鼓风机控制站（设备厂家成套，控制器为S7－300）。
2.部分固态智能过载控制器及Device地址的分配





3. 监控管理系统
　　现场操作员站(OS)为IBM商用机西门子一体化工控机，操作系统为WindowsXP Professional，数据库管理系统为SQL ，运行软件为Intouch9.5；
　　SCADA服务器为Dell服务器(PIV3.0G/1G/160G/100M网卡)，服务器操作系统为Windows 2003 Server，数据库管理系统为SQL，组态及运行软件为Inouch，WEB服务器系统为Internet Information Server ( IIS ) 及SuiteVoyager；
　　鼓风机设备为西门子S7－300，——西门子快速工业以太网支持这种系列的控制器，因此可以作为SCADA系统快速工业以太网的一个TCP/IP节点直接连到系统的光纤环网中；
二、 控制系统功能和特点
1.系统主要功能
　　湖州凤凰污水处理厂SCADA系统主要是对厂区生产过程实施常规控制、先进控制、生产过程监视和管理。主要有：
　　1)总进水泵池水位自动化常规控制；
　　2)鼓风机自动化编组控制
　　3)生化反应池曝气量自动化常规控制；
　　4)生化反应池DO自动化常规控制；
　　5)活性污泥回流量自动化常规控制；
　　6)剩余污泥排放量自动化常规控制；
　　7)出水紫外线消毒槽水位及紫外线强度自动化常规控制；
　　8)污泥浓缩脱水一体化机自动化编组控制；
　　9)生化反应池除磷脱氮先进控制(APC)；
　　10)污泥浓缩脱水先进控制(APC)；
　　11)对所有设备运行工况——运行/故障/备机、现场/远方、远方手动/远方自动、累计运行时间等等进行监控；
　　12)对工艺过程参数——水质水量、曝气量等等进行监控；
　　13)对电力能耗参数——电流、电压、功率因数、有功、无功等等进行监视；
　　14)对全厂水质水量进行全面计算机管理；
　　15)对全厂能耗进行全面计算机管理；
　　16)对全厂设备进行全面计算机管理；
2.系统主要特点
　　湖州凤凰污水处理厂SCADA系统按照目前先进的控制系统标准设计，立足于生产现场无人值守的理念，自动化程度代表了目前国内外先进水平，主要有如下特点：
　　1)主体机电设备——总进水控制闸、格栅机、进水泵、气提式砂水分离机、内回流泵、水下搅拌器、鼓风机、刮泥机、活性污泥回流泵、剩余污泥泵、脱水化机、絮凝剂配制设备、泥饼输送设备等等基本上代表了目前国内外先进制造水平，其控制是按“无人值守”的理念来配置的，自动化程度很高，其可控性完全满足生产过程自动化的要求，特别是格栅机、气提式砂水分离机、鼓风机、刮泥机、浓缩脱水化机、絮凝剂配制设备等基本上也代表了目前国际先进水平；
　　2)全面使用AB固态智能过载控制器E3　Plus——节省了现场电缆的敷设、保证电气控制的可靠性；
　　3)SCADA系统集成了能源管理(主要指电耗)系统，方便了生产管理；
3.系统主要控制难点
　　1)生化反应池DO自动化常规控制
除磷脱氮对生化反应池的DO值要求是比较严格的。本系统由鼓风机、气体调节阀、气体流量计、DO测量仪和生化反应池处理工段现场控制站构成双闭环前馈补偿控制系统，通过对气体调节阀的自动调节和4台鼓风机的自动编组且调压运行，基本实现了生化反应池DO的自动控制。
　　2)生化反应池除磷脱氮先进控制(APC)
　　生化反应池的除磷脱氮与反应池的DO值、曝气量、总进水量、进水分配率、内回流量、活性污泥回流量等等直接可控量都有较强的关系，一般只有应用除磷脱氮先进控制(APC)软件包才能有效地实现生化反应池的除磷脱氮自动化控制。当然要在生化反应池应用除磷脱氮先进控制(APC)软件包首先要求对其DO值、曝气量、总进水量、进水分配率、内回流量、活性污泥回流量等等直接可控量能够实现自动化控制。本系统基本实现了对DO值、曝气量、总进水量、活性污泥回流量等主要参数的自动控制，为在生化反应池应用除磷脱氮先进控制(APC)软件包奠定了基础。
　　3)污泥浓缩脱水先进控制(APC)
　　污泥浓缩脱水的效果与进泥量、进泥SS值、药质、药质浓度及其配比、浓缩机带速带压、浓缩机冲洗水压、压滤机带速带压、压滤机冲洗水压等等直接可控量都有较强的关系，一般只有应用污泥浓缩脱水先进控制(APC)软件包才能较好地实现污泥浓缩脱水系统的自动化控制。当然要在污泥浓缩脱水一体化机设备应用污泥浓缩脱水先进控制(APC)软件包首先要求对其上述直接可控量能够实现自动化控制。本系统结合自动化控制水平先进的浓缩脱水一体化机和絮凝剂配制设备，基本实现了对上述各种参数的自动控制，为在污泥浓缩脱水一体化机设备应用污泥浓缩脱水先进控制(APC)软件包奠定了基础。
三、 结束语
　　湖州凤凰污水处理厂SCADA系统于2007年8月开始全面投入运行，运行情况总体还是令人满意的。