基于PROFIBUS的自控系統和智能儀表在水處理行業中的應用

一、項目簡介

隨著環境問題日益被社會各界所重視，污水處理成為環境保護中最亟待解決和與社會發展最息

息相關的課題。西安市政府貫徹國家政策，大力興建水處理工程，西安市第四污水處理廠是其中最

具代表性的項目之一。

西安市第四污水處理廠項目是日本國際協力銀行ODA貸款項目，該廠接納污水服務范圍包括西安市城區部分區域、北郊及東郊部分區域，污水規劃流域面積約為45km2，工程設計規模為50萬L／日，其中一期設計規模為25萬T/日，污水處理采用缺氧／厭氧／好氧（倒置A2/0）兩級生物處理工藝，出水經漕運明渠排至渭河；污泥處理采用重力濃縮后中溫兩級消化、機械脫水工藝，脫水后泥餅外運填埋。消化產生的沼氣用于污泥加熱，實現資源再利用。污水廠主要產生臭味的構筑物設置臭氣收集系統，經生物除臭系統進行凈化處理。具體工藝流程如圖l所示。

圖1工藝流程圖

根據污水廠工藝流程及布局情況，采用“集中監視，分散控制”的自控系統，系統包括中央監控系統、現場控制站、電視監控系統、通信網絡及智能儀表。中央監控系統設在廠區綜合辦公樓中心控制室，包括監控工作站、管理工作站、工程師站等。中央監控站通過光纖以太網與五個現場控制站進行通信。五個現場控制站根據工藝區域劃分，其中PLC1控制站設在粗格柵及污水提升泵房，PLC2控制站設在變配電室，PLC3控制站設在投藥及加氯間，PLC4控制站設在污泥脫水間，PLC5控制站設在鍋爐房及浴室。在各監測點采用支持PROFIBUS協議的流量、壓力、溫度、液位及水質分析等儀表，實現在線測量、故障診斷，并將信號送至就近的現場控制站進行監控。

根據項目情況，采用西門子s7-400系列PLC作為主控系統，控制站具體硬件配置如下：

二、控制系統構成

在此項目中，自控系統采用管理層、控制層、現場層三級控制方式。其控制網絡如圖2所示。對于下位控制系統而言，每個站根據控制點數的差別和現場實際情況進行硬件選型配置如下所述。

圖2控制網絡

PLC1控制站——粗格柵及污水提升泵房現場控制站

本站PLC選用西門子PLCS7-400系列產品，CPU為CPU414-3DP。現場PLC控制站與儀表、專用控制設備之間通過標準工業現場總線(PROFIBUS-DP/PA)進行數據通信，現場控制站通過西門子SCALANCEX408-2交換機與lOOMbit/s冗余光纖以太環網相連，完成與中控室監控計算機之間的通信。