北京和利時自動化驅動技術有限公司，北京，100176，遲曉暉

    

摘  要         本文介紹了和利時公司LK係列PLC在大連開發區汙水處理一廠升級改造汙水深度處理控製係統中的應用，描述了基於改良A²/O生物除磷脫氮處理工藝下的工藝升級改造方案、控製係統設計原則、控製係統設計及功能實現等。

Abstract   This paper describes the transformation of advanced wastewater treatment control system upgrade and profits when the Hollysys company LK series PLC in the Dalian Development Zone, the sewage treatment factory, and describes the process based on a modified A2 / O biological phosphorus and nitrogen removal process under upgrading program, the principle of control system design, control system design and function to achieve.

關鍵詞       LK係列PLC；汙水處理廠升級改造

Keywords   LK series PLC; sewage treatment plant upgrade

 

 

大連開發區汙水處理一廠於1988年建廠。汙水廠分兩期實施建成，總設計規模8萬m³/d。一期工程設計規模3.5萬m³/d，二期工程設計規模4.5萬m³/d。一期工程設計出水達到二級標準。二期工程為升級改造工程，出水執行的排放標準將由原二級標準提高到一級A標準，其主要控製指標可達到“再生水用作工業用水水源的水質標準”以及“景觀環境用水的再生水水質標準”deguanshangxingjingguanhuanjingyongshuizhongdehedaoleibiaozhun。gaiwushuichulichangshengjigaizaokongzhixitongdequantaoyingjianshebeijiruanjianyouhelishigongsitigong
，xitongshejigongzuoyoudalianshishizhengshejiyanjiuyuanyouxiangongsiwancheng。

 

 

大連開發區汙水處理一廠的工藝升級改造方案由五部分組成：一級處理係統、二級處理係統


、深度處理係統、汙泥處理係統及除臭係統。一級處理係統包括總進水閘門、粗格柵、進水提升泵池
、細格柵及曝氣沉砂池。

二級處理係統采用改良A2/O生物除磷脫氮處理工藝，並且不設置初沉池
，以便提高生物池進水中的碳源。生物反應池采用預缺氧池
、厭氧池、缺氧池、好氧池
，進水按一定的比例分別進入到厭氧池和缺氧池中，這樣即使在進水C/N比較低（2.3～3.0）的de條tiao件jian下xia，仍reng不bu需xu要yao外wai加jia的de碳tan源yuan就jiu能neng達da到dao脫tuo氮dan的de效xiao果guo。在zai好hao氧yang池chi中zhong填tian充chong采cai用yong特te殊shu結jie構gou的de纖xian毛mao狀zhuang生sheng物wu膜mo填tian料liao
，使shi附fu著zhe微wei生sheng物wu濃nong度du高gao，這zhe樣yang能neng同tong時shi利li用yong附fu著zhe在zai纖xian毛mao狀zhuang生sheng物wu膜mo填tian料liao上shang的de固gu定ding相xiang微wei生sheng物wu和he浮fu遊you流liu動dong相xiang微wei生sheng物wu，在zai較jiao短duan的de停ting留liu時shi間jian（HRT=5～7hr）內去除有機物、氮dan和he磷lin。纖xian毛mao狀zhuang生sheng物wu膜mo填tian料liao呈cheng直zhi毛mao狀zhuang形xing態tai，微wei生sheng物wu的de附fu著zhe和he脫tuo落luo達da到dao動dong態tai平ping衡heng，不bu產chan生sheng堵du塞sai現xian象xiang，固gu定ding世shi代dai繁fan殖zhi時shi間jian長chang的de硝xiao化hua菌jun，提ti高gao硝xiao化hua反fan應ying速su度du。附fu著zhe微wei生sheng物wu中zhong吞tun噬shi汙wu泥ni的de原yuan生sheng動dong物wu（vorticella、aspidisca等）和後生動物（rotaria、collurella等）共存
，從而減少汙泥量。這樣即使在冬季10℃以下的進水溫度下，由於附著微生物的水膜現象，仍能有效地同步去除氮和磷。

深度處理係統采用渦旋混凝沉澱+轉盤過濾池處理工藝。處理後出水消毒，采用紫外消毒工藝。

汙泥處理係統采用離心濃縮脫水一體機對汙泥濃縮脫水後，外運填埋。

除臭係統由兩座土壤脫臭床組成
，分別為粗格柵
、進水提升泵池、細格柵間及汙泥脫水間服務。同時設置異味除臭機，作為輔助除臭設施。

 

 

基於LK係列PLC在汙水處理廠升級改造汙水深度處理控製係統中應遵循以下設計原則。

係統組件的設計符合真正的工業等級，控製係統能在嚴格的工業環境下長期

、穩定地運行，盡可能降低控製係統故障風險，保證能源收益，確保水處理廠7×24小時的不間斷供水服務。

PLC控製站一般設於高電磁幹擾環境，如提升泵房、鼓風機房等， 基於LK係列PLC的控製係統具有較強的電磁兼容性，係統采用各種隔離、抗幹擾設計
，保證係統能在強電磁幹擾環境中穩定運行。

水處理環境可能因遭受汙染並加速設備中電子元件的老化，基於LK係列PLC可提供特殊的保護工藝（保護塗層）的模塊

，提高元件在腐蝕性化學品和腐蝕性環境中的使用壽命，避免意外停機


，降低維護成本。

基於標準協議的通訊網絡可非常方便地將第三方設備接入
，如加藥係統
、紫外線消毒、及汙泥脫水機等，允許大量過程反饋信息傳輸，支持設備參數訪問功能
，可提高係統的性能與診斷能力。

該控製係統不僅支持與各種上位監控軟件的通訊，例如iFIX、INTOUCH、組態王、MCGS、力控等，而且支持與主流品牌觸摸屏的通訊
，例如Pro-Face
、HITECH
、eView、Weinview、nTou。隻要HMI支持標準的通訊協議，都可以很方便的進行連接。

強大的擴展功能可為遠期擴容
、升級改造預留接口及容量。

提供的強大診斷功能
，能夠方便、gaoxiaofangwenxiangguanxinxi，faxiandaozhiguzhangdegenbenyuanyinyijixuyaoxiuzhengdeguochengcanshudeng，yibiantiqianfaxianshengchanguochengzhongcunzaidewenti
，keyibimianshebeiyiwaitingji
，congerjiangdiyunyingchengben。

操作站安裝上位監控組態軟件HollyView6.53及LK編程軟件PowerPro V4

，具有強大的功能
，可方便、直觀地進行上位機組態和PLC編程，且支持在線下載、在線修改以及離線仿真調試等功能。

 

 

4.1概述

汙水處理廠升級改造控製係統設計基於現代先進控製思想，采用分散控製、集中監測管理的控製方式
，以和利時公司LK係列PLC為核心的控製係統。基於LK係列PLC應用於汙水處理廠
，完全能滿足A2/O生物除磷脫氮處理工藝控製的要求，提供了一種高可靠性


、低成本

、更優化的控製方案。

LK係列PLC是和利時公司在總結十多年控製係統設計和幾千個工程項目實施經驗基礎上推出的適用於中、高性能控製領域的產品，CPU模塊集成工業級處理器（主頻可達533MHz）
，指令處理速度可達13ns。相對傳統PLC而言
，LK可編程控製器充分融合了DCS和PLC的優點
，采用了高性能的模擬量處理技術、小型化的結構設計、開放的工業標準、通用的係統平台、使產品不僅具有強大的功能和卓越的性能
，而且具有更高的可靠性
、更佳的開放性和易用性。

4.2係統結構設計

整個控製係統的結構原理圖如圖1所示，係統由1個中央控製室和6個現場PLC控製站組成。現場PLC控製站
，由PLC係統及檢測儀表組成，對各工藝過程進行分散控製；再由中央控製室，對全廠實行集中管理。中央控製室
、PLC控製站之間的數據通訊采用高速的、實時的工業以太網，網絡結構為星形，通訊速率為100Mbps
，傳輸介質為光纖。

6個現場PLC控製站分配如表1所示。

表1  PLC控製站功能分配

整個係統采用二級網絡結構，即生產管理網和生產控製網
，將過程實時數據、運(yun)行(xing)操(cao)作(zuo)監(jian)視(shi)數(shu)據(ju)信(xin)息(xi)同(tong)非(fei)實(shi)時(shi)信(xin)息(xi)及(ji)共(gong)享(xiang)資(zi)源(yuan)信(xin)息(xi)分(fen)開(kai)，分(fen)別(bie)使(shi)用(yong)不(bu)同(tong)的(de)網(wang)絡(luo)。有(you)效(xiao)地(di)提(ti)高(gao)了(le)通(tong)訊(xun)的(de)效(xiao)率(lv)，降(jiang)低(di)了(le)通(tong)訊(xun)負(fu)荷(he)。生(sheng)產(chan)管(guan)理(li)網(wang)采(cai)用(yong)工(gong)業(ye)以(yi)太(tai)網(wang)，網(wang)絡(luo)結(jie)構(gou)為(wei)星(xing)形(xing)
，傳(chuan)輸(shu)介(jie)質(zhi)為(wei)光(guang)纖(xian)。生(sheng)產(chan)控(kong)製(zhi)網(wang)采(cai)用(yong)現(xian)場(chang)總(zong)線(xian)形(xing)式(shi)，采(cai)用(yong)PROFIBUS國際通用的開放式現場總線，傳輸介質為屏蔽雙絞線。

汙水處理廠升級改造控製係統設計為三種控製方式
，三種方式的級別由高到低依次為就地手動
、遠程手動
、遠程自動。

PLC控製站主要監控參數有：溫度

、壓力、流量、液位
、pH值、ORP（氧化還原）

、DO（溶解氧）、COD（化學需氧量）、MLSS（汙泥濃度）、設備運行狀態及設備運行控製等。

4.3係統功能及軟件實現

和利時公司的上位監控組態軟件HollyView6.53及LK編程軟件PowerPro V4提供了強大的軟件編程及係統功能的實現。

（1）權限管理

操作員進入係統使用密碼：xitongtigongfenjideyonghujinrumimaxitong，suoyidijicaozuoyuanzhinengjinrujibencaozuogongneng
，tongshijiaogaojibiedecaozuorenyuan，anzhaobutongdemima

，kejinrubutongdexitongzutaigongneng。

提供12級的密碼：一旦操作員提供了正確的密碼，他可以修改他的密碼，而他的權限不能發生變化。                                                              

（2）流程圖

LCD畫麵為操作員了解生產過程狀態提供了顯示窗口
，並能支持以下幾類畫麵：

總貌畫麵：顯示係統各設備
，裝置
，區域的運行狀態以及全部過程參數變量的狀態
，測量值、設定值
、控製方式（手動/自動狀態）
、高低報警等信息
，從各顯示塊可以調出其它畫麵。

分組畫麵：以模擬儀表的表盤形式按事先設定的分組，同時顯示幾個回路的信息，  如ru過guo程cheng參can數shu變bian量liang的de測ce量liang值zhi，調tiao節jie器qi的de設she定ding值zhi
，輸shu出chu值zhi控kong製zhi方fang式shi等deng。變bian量liang每mei秒miao更geng新xin一yi次ci
，分fen組zu可ke任ren意yi進jin行xing
，操cao作zuo員yuan可ke從cong分fen組zu畫hua麵mian調tiao出chu任ren一yi變bian量liang（模擬量或離散量）的詳細信息。

單點畫麵（調整畫麵）：顯示一個參數，控製點的全部信息以及實時趨勢和曆史趨勢，從調整畫麵也可直接對模擬回路進行設定，調整操作。

流程圖顯示如圖2所示。

（3）趨勢功能

操cao作zuo員yuan可ke通tong過guo菜cai單dan或huo按an鈕niu進jin入ru實shi時shi曲qu線xian畫hua麵mian或huo曆li史shi曲qu線xian畫hua麵mian
，可ke選xuan擇ze需xu要yao的de工gong藝yi參can數shu查zha看kan實shi時shi曲qu線xian或huo曆li史shi曲qu線xian，可ke同tong時shi顯xian示shi多duo條tiao實shi時shi曲qu線xian，可ke對dui曲qu線xian進jin行xing放fang大da或huo縮suo小xiao

，可ke任ren意yi選xuan擇ze需xu要yao查zha看kan的de時shi間jian段duan。

根據采集到的信息，建立各類信息數據庫並對各類工藝參數值作出趨勢曲線（含曆史數據）
，供調度員分析比較，以便找出汙水廠的最佳運行規律，分析事故原因，改進管理方法
，保證出水水質，提高經濟效益。

記(ji)錄(lu)生(sheng)產(chan)所(suo)要(yao)求(qiu)的(de)所(suo)有(you)參(can)數(shu)的(de)曆(li)史(shi)數(shu)據(ju)，記(ji)錄(lu)時(shi)間(jian)不(bu)小(xiao)於(yu)一(yi)個(ge)月(yue)


，並(bing)可(ke)根(gen)據(ju)要(yao)求(qiu)任(ren)意(yi)設(she)置(zhi)。對(dui)重(zhong)要(yao)的(de)數(shu)據(ju)進(jin)行(xing)在(zai)線(xian)存(cun)儲(chu)。可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)曆(li)史(shi)報(bao)表(biao)或(huo)者(zhe)曆(li)史(shi)趨(qu)勢(shi)曲(qu)線(xian)的(de)方(fang)式(shi)來(lai)檢(jian)索(suo)曆(li)史(shi)數(shu)據(ju)。

趨勢功能顯示如圖3所示。

（4）報警功能

baojingsheyouyouxianjiguanli，renyiguanlijunzaipingmushangxianshi，xianshisuoyoubaojingliebiaojibaojingdexiangxineirong。jiankongjisuanjidexianshihuamiandedingbuhuodibuyingshezhiyigebaojingtiao。zaibaojingtiaoneixianshizuijinsangebaojingweixiaoshiweibeiquerenbaojingdexiangxineirong，caozuoyuantongguohuamianqiehuanxuanzebaojingbiao
，baojingbiaoneixianshizhongkongcaozuozhanjisuanjizhongpeizhidesuoyoubaojingliebiaojibaojingdexiangxineirong。baojinggongnengxianshirutu4所示。

（5）操作記錄

係統發生的較大情況（如設備故障、越限報警、大型設備的啟停等情況）或操作人員對設備的操作、參數的調整


，可通過事件記錄功能記錄下這些情況和操作過程作為今後分析事故的基礎資料。事件記錄的內容包括各種事件信息、事件發生時的用戶、事件發生的時間等。

（6）報表打印

係xi統tong自zi動dong記ji錄lu各ge種zhong工gong藝yi運yun行xing數shu據ju，將jiang所suo有you數shu據ju歸gui納na彙hui總zong形xing成cheng報bao表biao，報bao表biao可ke定ding時shi打da印yin或huo召zhao喚huan打da印yin，操cao作zuo員yuan也ye可ke通tong過guo菜cai單dan或huo按an鈕niu進jin入ru報bao表biao畫hua麵mian查zha看kan曆li史shi報bao表biao。

自動生成的生產報表（班/日/月）供生產管理之用，機內存儲六個月的信息量。采用了DDE技術，從而使用戶能夠直接使用Excel編製報表
，借助Excel的強大功能，用戶可以隨心所欲地編製各種各樣的報表。可以是實時數據的報表，也可以是曆史數據的報表。

 

 

本文論述了基於LK係列PLC在汙水處理廠升級改造項目中控製係統的設計與實現，充分發揮了LK係列PLC配置靈活、控製可靠、開放性強和在線維護方便等優點
，為整個係統的安全穩定運行提供了可靠保障，達到了減少對大氣環境
、海域環境及噪聲環境的影響，對大連市的環境保護創造了良好條件。

參考文獻

《大連開發區汙水處理一廠升級改造項目》環評報告2009

和利時公司.HOLLiAS LK係列大型可編程控製器硬件手冊.2011

遲曉暉（1979-）
，女，工程師，主要從事PLC產品市場推廣工作，並對關鍵項目給與必要的技術支持工作。

About the author
Chi Xiaohui (1979 -), female, engineer, mainly engaged in the work of the PLC product marketing and key projects to give the necessary technical support work.