科技展望 2016/04
某污水处理厂自动控制系统设计
杜 宾
（石家庄高新技术产业开发区供水排水公司，河北 石家庄 050035）
【摘 要】本工程为某污水处理厂工程深度处理工程，市政污水处理规模为 8 万吨/日。其中市政污水处理采用 MBR 膜生物反应器处理工艺，主要构筑物有提升泵房及膜格栅间、MBR 生物池、MBR 膜池及泵室、加药间、鼓风机房、加氯间、中水池、中水泵房等。本部分自控系统的设计内容为市政污水深度处理的自动控制系统的设计。
【关键词】自控 PLC
1设计原则
（1）根据污水厂的现状，充分利用原有的设备，节省投资，处理好新增设备与原自控系统之间的有效融合和衔接，力求做到自控系统的可靠、先进、实用、经济，在满足可靠性、先进性的基础上尽量节省投资、降低造价。
（2）改造工程所选用的操作模式、控制模式等方面充分考虑与原系统的一致、兼容和连续性。
原有PLC 。
PLCB ：负责现有预处理设备自控和数据采集。采用原有PLC 。
PLCC ：负责生物池1、2组设备自控和数据采集。采用原有PLC 。
PLCE ：负责泥区部设备自控和数据采集。采用原有PLC ，PLC1：负责膜格栅间及二级提升本站设备自控和数据采集。（新建）
PLC2：负责生化池3~6组设备自控和数据采集（改造）PLC4：负责鼓风机房、MCC3、加氯间、中水池、出水在线监测站及中水泵房等部分的设备自控和数据采集。（新建）
在膜池设备间新增两套PLC 站，膜池PLC1、2：负责膜设备间设备自控和数据采集。
5设备控制方式
全厂工艺设备的控制可以通过以下三种方式。(一) 就地手动(二) 远程PLC 自动控制(三) 远程中控室监控计算机手选控制。通过就地控制箱(或按钮箱) 上的转换开关实现“就地一停一远控”的转换。PLC 自动控制和监控计算机上手选控制的转换通过在监控计算机上人工点选实现。
主要设备的自控说明（1）膜格栅间
在PLC 自动控制时，膜格栅的运行可以有两种方式。（1）水位差方式：当膜格栅前后水位差达到设定值时膜格栅自动开启冲洗泵进行清渣。（2）时间方式：在PLC 内设定一个时间周期，膜格栅定时开启冲洗泵进行清渣。
（2）生化池
根据生化池测定的溶解氧值，PLC 通过控制调节阀开度改变生物池的曝气量，使生物池的测量值稳定在设定值。PLC 同时根据按照设定的运行时间间隔自动控制缺氧段、厌氧段潜水搅拌机运行。
（3）MBR 膜池
①过滤：每个膜组在过滤状态时，PLC 根据测出的吸水管流量值或压力值控制产水泵变频运行，实现恒流产水，此时该组产水阀打开，其他阀关闭；并在PLC 设定单组膜过滤时间和停运时间。
②反洗：PLC 设定单组反洗时间，每个膜组定时反洗，此时该组产水阀关闭，反洗管线阀开启，产水泵继续运行。
（4）鼓风机
根据空气管上风量计测定的风量值，PLC 通过控制鼓风机的运行台数、调整鼓风机的鼓风量使空气管的风量值稳定在设定值。
（5）中水池及加氯间
二氧化氯发生器的投加量根据中水池进水流量信号控制产量，并测量水中的余氯浓度值进行反馈控制。参考文献：
[1]HG/T20507-2000,自动化仪表选型规定[S]. [1]HG/T20512-2000,仪表配管、配线设计规定[S].
2设计内容
2.1自控系统现状
污水厂现有自控系统为集散型系统，由两套上位级监控计算机和五套PLC 控制站组成。两套上位级监控计算机互为备用，设在综合楼中控室内，五套PLC 控制系统分别控制总变电站(PLCA)、预处理区控制站（PLCB ）、生物池控制站（PLCC~D）、污泥处理控制站(PLCE)。各PLC 与中控室通过数据总线实现数据传输。
2.2自控系统的改造
（1）自控系统改造的主要内容
根据本工程的现状情况及工艺改造的要求，保留了原有自控系统的可利用部分，对原有自控系统进行改造扩容，以满足本次污水深度处理升级改造的需要。
（2）改造后自控系统的组成
改造扩容后的系统仍采用“集中监控、管理, 分散控制”的集散型系统。整个系统由信息管理监控层、现场控制层和设备层组成，由中心监控计算机和PLC 控制站(可编程控制器PLC) 组成实时工业控制网。
3控制中心监控站
新建一座控制中心，市政污水监控系统设置两套监控计算机，它主要完成对改造后的整个生活污水厂的管理、调度、集中操作、监视、系统功能组态、控制参数在线修改和设置、记录、报表生成及打印、故障报警及打印等功能。通过计算机显示屏可直观地显示全厂各工艺流程段的实时工况、各工艺参数的趋势画面，使操作人员及时掌握全厂运行情况。两套计算机互为热备。
4现场控制站
现场控制站采用可编程控制器PLC 。根据工艺流程，全厂共设九个现场控制站，其中现有四个现场控制站PLCA 、PLCB 、PLCC 、PLCE ，做局部改造后保留使用，另外新增五个现场控制站PLC1、PLC2、PLC4、和膜池PLC1、2，它们的功能为：
PLCA ：负责主变电站等部分的设备自控和数据采集，采用
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科技展望 2016/04
某污水处理厂自动控制系统设计
杜 宾
（石家庄高新技术产业开发区供水排水公司，河北 石家庄 050035）
【摘 要】本工程为某污水处理厂工程深度处理工程，市政污水处理规模为 8 万吨/日。其中市政污水处理采用 MBR 膜生物反应器处理工艺，主要构筑物有提升泵房及膜格栅间、MBR 生物池、MBR 膜池及泵室、加药间、鼓风机房、加氯间、中水池、中水泵房等。本部分自控系统的设计内容为市政污水深度处理的自动控制系统的设计。
【关键词】自控 PLC
1设计原则
（1）根据污水厂的现状，充分利用原有的设备，节省投资，处理好新增设备与原自控系统之间的有效融合和衔接，力求做到自控系统的可靠、先进、实用、经济，在满足可靠性、先进性的基础上尽量节省投资、降低造价。
（2）改造工程所选用的操作模式、控制模式等方面充分考虑与原系统的一致、兼容和连续性。
原有PLC 。
PLCB ：负责现有预处理设备自控和数据采集。采用原有PLC 。
PLCC ：负责生物池1、2组设备自控和数据采集。采用原有PLC 。
PLCE ：负责泥区部设备自控和数据采集。采用原有PLC ，PLC1：负责膜格栅间及二级提升本站设备自控和数据采集。（新建）
PLC2：负责生化池3~6组设备自控和数据采集（改造）PLC4：负责鼓风机房、MCC3、加氯间、中水池、出水在线监测站及中水泵房等部分的设备自控和数据采集。（新建）
在膜池设备间新增两套PLC 站，膜池PLC1、2：负责膜设备间设备自控和数据采集。
5设备控制方式
全厂工艺设备的控制可以通过以下三种方式。(一) 就地手动(二) 远程PLC 自动控制(三) 远程中控室监控计算机手选控制。通过就地控制箱(或按钮箱) 上的转换开关实现“就地一停一远控”的转换。PLC 自动控制和监控计算机上手选控制的转换通过在监控计算机上人工点选实现。
主要设备的自控说明（1）膜格栅间
在PLC 自动控制时，膜格栅的运行可以有两种方式。（1）水位差方式：当膜格栅前后水位差达到设定值时膜格栅自动开启冲洗泵进行清渣。（2）时间方式：在PLC 内设定一个时间周期，膜格栅定时开启冲洗泵进行清渣。
（2）生化池
根据生化池测定的溶解氧值，PLC 通过控制调节阀开度改变生物池的曝气量，使生物池的测量值稳定在设定值。PLC 同时根据按照设定的运行时间间隔自动控制缺氧段、厌氧段潜水搅拌机运行。
（3）MBR 膜池
①过滤：每个膜组在过滤状态时，PLC 根据测出的吸水管流量值或压力值控制产水泵变频运行，实现恒流产水，此时该组产水阀打开，其他阀关闭；并在PLC 设定单组膜过滤时间和停运时间。
②反洗：PLC 设定单组反洗时间，每个膜组定时反洗，此时该组产水阀关闭，反洗管线阀开启，产水泵继续运行。
（4）鼓风机
根据空气管上风量计测定的风量值，PLC 通过控制鼓风机的运行台数、调整鼓风机的鼓风量使空气管的风量值稳定在设定值。
（5）中水池及加氯间
二氧化氯发生器的投加量根据中水池进水流量信号控制产量，并测量水中的余氯浓度值进行反馈控制。参考文献：
[1]HG/T20507-2000,自动化仪表选型规定[S]. [1]HG/T20512-2000,仪表配管、配线设计规定[S].
2设计内容
2.1自控系统现状
污水厂现有自控系统为集散型系统，由两套上位级监控计算机和五套PLC 控制站组成。两套上位级监控计算机互为备用，设在综合楼中控室内，五套PLC 控制系统分别控制总变电站(PLCA)、预处理区控制站（PLCB ）、生物池控制站（PLCC~D）、污泥处理控制站(PLCE)。各PLC 与中控室通过数据总线实现数据传输。
2.2自控系统的改造
（1）自控系统改造的主要内容
根据本工程的现状情况及工艺改造的要求，保留了原有自控系统的可利用部分，对原有自控系统进行改造扩容，以满足本次污水深度处理升级改造的需要。
（2）改造后自控系统的组成
改造扩容后的系统仍采用“集中监控、管理, 分散控制”的集散型系统。整个系统由信息管理监控层、现场控制层和设备层组成，由中心监控计算机和PLC 控制站(可编程控制器PLC) 组成实时工业控制网。
3控制中心监控站
新建一座控制中心，市政污水监控系统设置两套监控计算机，它主要完成对改造后的整个生活污水厂的管理、调度、集中操作、监视、系统功能组态、控制参数在线修改和设置、记录、报表生成及打印、故障报警及打印等功能。通过计算机显示屏可直观地显示全厂各工艺流程段的实时工况、各工艺参数的趋势画面，使操作人员及时掌握全厂运行情况。两套计算机互为热备。
4现场控制站
现场控制站采用可编程控制器PLC 。根据工艺流程，全厂共设九个现场控制站，其中现有四个现场控制站PLCA 、PLCB 、PLCC 、PLCE ，做局部改造后保留使用，另外新增五个现场控制站PLC1、PLC2、PLC4、和膜池PLC1、2，它们的功能为：
PLCA ：负责主变电站等部分的设备自控和数据采集，采用
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