污水处理监控系统的研究

第29卷第2期华北水利水电学院学报Vol. 29 No.22008年4月Jourmal of Noth China Institute of Water Conservaney and Hyroecrie PowerApr.2008文章编号:1002 - 5634(2008)02 -0080 -03污水处理监控系统的研究邱道尹，樊要玲，李耀, 朱齐亮(华北水利水电学院,河南郑州450011)摘要:为实现对淮阳县污水处理厂的污水处理系统的监控,设计了一套监控系统,详细介绍了该系统的组成结构、运行方式、数据采集和处理、现场设备控制以及通讯等过程,通过分析认为,该监控系统可以很好地满足淮阳污水处理厂污水处理系统的监控要求。关键词:组态软件;智能模块;交频器;通信协议;现场设备中團分类号:TP273文献标识码:A .淮阳县是省级历史文化名城,但现在县城居民生活污水及工业未达标废水正在使城区的污染日趋严重,甚至有些区城的地下清水中包含致癌污染物，进本配细格何一刮吸泥机行走电机| 浓缩池直接影响着居民生活,因此亟须对其污水进行处理.堰门启闭机-搅拌机随着自动化电子技术的发展,污水处理不仅对处理5竹潜水磊气机出城机的身动加药箱搅排机工艺要求越来越高,同时对污水处理自动化水平的要求也越来越高,其中实现对污水处理系统的监控,L-水流量;C-化学耗氧量;N- -氨氬含量;可以为设备的安全、经济、可靠运行提供保证;降低z一浊度;R--溶解氧量运行成本,改善劳动条件,提高生产率等.留1 污水处理工艺流程圉1污水处理工艺城市污水处理流程,可分为-级处理、- -级强化2污水处理监控系统的构成处理和二级处理、二级强化处理.其中,二级处理主淮阳污水处理厂污水处理监控系统由PC机要以生物为主,去除的主要是溶解的有机物质;二级(上位机)、智能模块(下位机)、控制柜、变频器、各强化处理是指除有效去除碳源污染物外,且具备较种现场仪表设备、各种用线等构成.强的脱氮除磷功能".淮阳县污水处理厂工艺流程此系统采用DCS集散控制方式.集散控制系统及其主要控制点如图1所示.是随着当代工业生产的高度自动化和过程控制的8其中,监控的模拟点主要有:进/出水流量、进/益复杂化而发展起来的,现在已经是普遍且相当成出水的化学需氧量、氨氮含量、浊度及溶解氧量等.熟的控制方式;它融合自动控制技术、计算机技术与监控的数字点主要有:粗/细格栅机、螺旋输送机、搅通信技术于- -体,具有技术先进、功能完备、应用灵拌器、潜水搅拌机、堰门启闭机、转蝶曝气机、刮吸泥活运行可靠等特点;集散控制系统强调工厂的工艺机、行走电机、回流泵、压滤机、自动加药箱、加药泵过程在地理位置上的分散,相应的要求控制设备也等的运行状态.监控点不- -定是单一数量,如氧化沟要在地理上分散,整个控制系统的本身具有数据采的转蝶曝气机有8个、溶解氧测试仪有3个,二沉池集、过程控制、监控操作和运行显示等功能,其系统的行走电机有2个等.结构如图2所示[”.中国煤化工收稿日期:2008-01-17作者简介:邱道尹(1961-) ,男,江苏丹阳人,教授,在读博士研究生,.MH，CNMH G。旧心小机儿四时w究.第29卷第2期邱道尹等:污水处理监控系统的研究81「上位机系统采用三垦力达SPF系列变频器进行控制，有SPF -45K,SPF - 22K, SPF - 30K,且采用“一拖组态软件(监视和控制)二”和“一拖三”方式,即用1台变频器控制2台或3台现场设备(4).以SPF -45K变频器控制2台提升[通 讯协议]泵为例,工作状态可能是:2台都工作在工频,或1智能模块(采集数据)台工作在变频、1台工作在工频,或1台工作在工频现场设备]和变频2种状态,另一台只工作在工频状态,总之不可以存在2台设备都工作于变频状态.这种工作方圈2监控系统构成围式是通过采用自锁和互锁方式来实现的，如图3所示.3数据采集与处理KA-S, 2KA-Z1系统采用研华公司智能模块4017 +和4051,前( KA-S' 2KA-ZKA-S 1KA-Z1者实现对模拟量的采集,如:酸碱度、化学需氧量、氨KA-S_ AKA-Z氮溶解值、液位、排水量等;后者实现对数字量的采互锁集,如各种现场仪表的工作状态等.这些智能模块与手动停目动2KM TIXMT TKMIKM TKMI yIKH现场仪表等设备的模拟口相连实现在线数据采集.求公tTKM 28M1 2KM由于组态软件具有强大的数据处理功能,并且其透明程度也越来越高,简单易操作,只需要少量的2KM 2KMx2KLI255-编程就可以实现强大的功能.因此,系统采用三维力圄3自锁与互锁控制原理 園控的组态软件,它已经兼容有研华模块协议,这样只.需在上位机的组态软件上进行简单的设置,就可实为保证系统安全运行和方便操作,上位机除可现上位机与模块之间的通信.力控组态软件将模块以直接控制外,还要现场进行控制,当上位机出现不采集的数据存储于其实时数据库,以便生成报表、趋稳定或突然断电等非常情况时,现场有兼容措施可势曲线,并可产生报警、各种事件记录、模拟现场动以立即处理事件,不影响运行和设备状况.因此,该态过程等,从而实现上位机对现场的监测.监控系统将采用自动控制和手动控制2种方法对现通过在组态软件中设置和编写- -些脚本程序，场进行控制.其中,KA-S为手动/自动开关;1KM1可实现对在线采集的实时数据进行处理,如滤除噪和1KM为1号泵工频和变频控制开关;2KM1和声数据,实现平滑数据的功能;也可保存历史数据,2KM为2号泵工频和变频控制开关;1KH和2KH以便于查询历史数据和历史趋势等;同时可实现条为保护开关;1KA-Z和1KA-Z1为1号泵工频及件查询;可把数据导出组态数据库到远程数据库,反变频控制输人;2KA-Z和2KA-Zl为2号泵工频之亦可;可实现远程调用,进行Web服务器设置发及变频控制输入.布数据等,从而方便完成数据采集和处理工作[B)].5通4控制上位机中力控组态软件兼容有研华智能模块和污水处理监控系统的功能不仅仅是对现场的监三垦力达SPF系列变频器的协议,只需在软件上设测,更重要的是对现场的控制.此监控系统采用了变置设备地址,设置和所连接设备-致的端口参数. 该频器控制方式.由于现场设备的电机是昼夜24 h运监控系统上位机和下位机通信采用了串口RS232转,在工频状态下耗电很大;而在有些情况下,一些和RS485通信协议.同时在这些模块和设备上要设电机根本不需要太大功率来运转,如当需要转蝶曝置与上位机中一致的地址,这样_上位机和下位机就气机曝气量不大时,就没必要使其在工频状态下大可以进行通信了.在上位机组态软件中,依据采集的功率工作;如快速启动现场设备的电机,若用工频比信中国煤化工是否发生动作去控制变F等,即在组态软件较耗电且有损设备等.这些向题都可以通过采用变频器控制来解决，如对于电机启动可采用变频器的中编YHCNMH G发出命令，通过“软启动”,即功率逐渐升高的慢速启动过程,以达RS232或RS485的串口协议,将指令发送到变频器到节能和维护设备的效果.中相应的控制位上,来驱动变频器实现对现场设备8华北水利水电学院学报2008年4月的控制,并且上位机还要对变频器的性能參数进行监控..上位机与变频器传送电文格式如图4所示.开始代码ID|变频器编号 IN|指令代码 OP数据DT检验和SUM|终 止代码EM圄4上位机 与变频器串行通信格式(采用ASCII码)鬥其中,电文的开始代码ID为“*”,对应的的资源浪费,对此,下一步将要进行某些现场设备的ASCII码2AH;变频器编号IN如果是数据形式固定数字接口直接和上位机进行通信的协议开发,这样为2字节;数据DT长度及形式由各变频器指令决就可以减少设备投资成本,提高效率.定;校验和是将前四部分数据以二进制求和,得到结果的低字节进行二进制补码提出,再附加bit7为0、参考文献bit6为1的数据;终止代码由变频器的功能代码Cd151来决定.[1]金兆丰,余志荣,徐竞成,等.污水处理组合工艺及工程实例[ M].北京:化学工业出版社,2003:16 -18.6结语[2]唐宝玉,蔣式勤.实用污水处理厂网络监控系统[]].电气自动化,2000 ,22 (5):49-51.对淮阳污水处理厂监控系统进行了分析研究,[3]北京三维力控科技有限公司.力控用户手册[Z].北结果认为此监控系统可以很好地满足对污水处理系京:2006.统的监控要求,污水处理系统运行情况较好,经过处[4]力方圆.变频器行业应用实践[M].北京:中国电力出理的污水水质已经达标,而且水质优于现有污水处版社,2006.理水质标准;可做到在室内对工艺处理过程及现场[5]三垦力达电气有限公司.SAMCO-vm05系列使用说明设备运行状态进行监控;可对接收的数据进行存储书[EB/OL]. [2006 - 09 - 10]. http://www. sankenld.和处理,并可查询或产生报警等.但现场仪表大多使com/ download/Samco-vm05. Intruction. Manual. CN. pdf.用模拟接口与采集模块进行通信，造成一定程度上Study about the Supervisory Control System of W astewater TreatmentQIU Dao-yin, FAN Yao-ling, LI Yao, ZHU Qi-liang( North China Institute of w ater Conservancy and Hydroelectric Power , Zhengzhou 450011 ,China)Abstract:A supervisory control system is designed for the wastewater treatment factory in Huaiyang, a detailed statement of the supervi-sory control system about the wastewater treatment is given, its forming construction , runuing mode, data acquisition and disposal, thecontrol and communication about the fled devices, and s0 on, are researched and discussed. Lastly . The results is that the supervisorycontrol 8ystem can btterly meet the 8upervisory requirements of this waste water treatment system in the treatment plant.Key words :configuration software ; ntlligence module ;frequency converter ;communication protocol;fled devices中国煤化工MYHCNMHG