文章摘要：
0 引言
进入21世纪，我国的环保事业迅速发展，工业废水、生活污水的净化处理成为当务之急。投
资少、运行灵活的SBR处理工艺得到广泛的应用。SBR工艺早在1904年就被开发，由于当时的
自动化水平比较低，所以没有得到推广应用，而近年来随着自动化技术、设备及在线监测仪
表的发展，使得对污水处理的自动化成为可能。同时对污水处理工艺进行自动化监测和实时
控制是提高污水处理效率、降低处理能耗......
ProfibusFMS现场总线连接。
（2）控制级。控制级是实现系统功能的关键，也是管理级与现场级之间的枢纽层。
其主要功能是接受管理层设置的参数或命令，对污水处理生产过程进行控制，同时将现场状
态输送到管理层。控制级要求具有高可靠性，所以在系统的关键部分中要采用冗余技术。控
制器是整个系统的核心，所以在控制级中，采用两个Siemens公司CPU3152DP型PLC组成冗 余
控制器，一个为主站，一个为备用站。两个PLC之间通过并行总线通讯，进行信息交换，相
互监视，实现双机热备冗余。每个PLC上安装一块ProfibusFMS通信模块CP与ProfibusFM
S现场总线连接，PLC作为ProfibusFMS现场总线的从站，作为控制系统的下位机，通过总 线 与上位机通信。Siemens公司S7
3152DP型号PLC具有ProfibusDP网络通讯接口，可作为ProfibusDP现场总线的主站。两个S7
3152DP主站建立冗余配置的Profibus－DP现场总线系
统，与控制现场的远程分布式智能I／O模块连接，实现与现场设备和传感器通信。
（3）现场级。现场级是实现系统功能的基础。现场级主要由一次仪表（如液位计、DO
传感器等）、控制设备等组成。其功能主要是对系统设备的状态、传感器参数进行监测，并
把监测到的数据上传；接受控制级的指令对执行机构进行控制。由于控制设备比较分散，在
传统的工厂内，输入／输出设备连接到一个集中的机架，在设备改变和系统扩展时，导致接
线工作量大，成本高，柔性度低。通过开放的、标准化的现场总线系统来连接部件，应用Siemens公司ET200分布式I/O是解决这些问题的最佳方案。分布式配置意味着可编程序控制
器、I/O模块和现场设备通过称为现场总线的信号电缆连接。将输入/输出模块转换成就地监
测器和执行器，可就地转换和处理过程信号。可像集中配置那样进行程序设计。在控制点比
较集中的控制现场配置一个远程分布式智能I／O模块ET200M，现场I／O信号直接输入I／O模 块，每个ET200M
模块上安装有两块IM153－2型号带有ProfibusDP接口的模块，与冗余ProfibusDP现场 总线分别
连接。ET200M模块采用活动总线式底板（Active Bus Module），所有模块可以带电热插拔 ，便于维修。
在以上的配置中，系统重要的部分采用冗余技术，使整个控制系统具有极高的可靠性，
可以实现每天24小时不间断工作。根据此设计思想和关键技术方案分析得出系统总体结构 见图1。
图1 控制系统结构原理
3 智能传感器
污水处理过程中，需要实时地在线监测各种水质参数以保证准确的工艺运行参数和及时
显示处理结果。在本系统中涉及到的传感器数量大、种类多，包括温度、pH、SS（固体悬浮
物)、DO（溶解氧）、COD、液位传感器以及ORP（氧化还原电位）仪、流量计、压力计等。 传感
器全部采用德国Endress+Hauser公司的产品，这些传感器都带有ProfibusDP接口，利用智
能接口，这些仪表能与自动化过程控制系统集成，这样获得的所有过程参数可以集中显示， 同时作为工艺的控制参数。
由于污水成分比较复杂，具有腐蚀性，因此选用超声波液位计测量液位，避免直接与污
水接触，并且反应速度快，带有总线接口具有远传功能，直接输送到PLC，同时具有就地显 示的功能，参数设置简单、操作方便。
在污水厂的进水总管和出水总管分别安装SS、温度 、pH和COD传感器，测得进水水质参数用于反应控制，出水参数用于监测工艺的运行效果，
以防止处理后不合格的水排出。
在反应池的厌氧区内装有ORP计，测量厌氧区的氧化还原电位，反映生物硝化脱氮的情
况，同时决定是否需要从好氧区回流污泥。好氧池内装有DO传感器用于控制曝气量
，根据污水中的溶解氧含量决定空气管电动阀的开度，从而控制曝气量。SS传感器用于监测
污水中固体悬浮物的浓度。在空气总管上安装有压力计，根据空气总管空气的压力来控制 鼓风机的启停以及实现变
频调速。在满足工艺要求的同时可以实现节能。
4 上位机组态软件
上位机系统要求：具有与多台下位机系统通讯的能力，实时监控多台下位机的工作状态
，显示生产过程中的工作曲线；具有远程控制能力；向下位机采集数据，对历史数据进行存
储、查询、显示、打印等。因此，在一个自动监控系统中，投入运行的监控组态软件是系统
的数据收集处理中心、远程监视中心和数据转发中心，处于运行状态的监控组态软件与各种
控制、检测设备（如PLC、智能仪表等）共同构成能快速响应的控制中心。优秀的组态软件 是实现上位机功能的基础。
选用Siemens公司WinCC(Windows Control Center)5.0组态软件。WinCC具有控制自
动化过程的强大功能，是基于个人计算机， 上一页 [1] [2] [3] [4] 下一页
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