山东某市污水处理厂自控系统改造方案

吴爱玲翟明周明义

1山东欧卡环保工程有限公司山东济南，250000

2500002山东神华山大能源环境有限公司，山东济南，

3光大水务运营有限公司，250000山东济南，摘

要:本文以某市污水处理厂为实例，根据该污水处理厂的实际情况和自控领域的专业经验，将改造工程分为两部分:基础改造和信息化管理系统

信息化

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建设，并介绍了如何解决自控系统在该污水处理厂运行过程中存在的问题，已达到节能降耗，提升水厂管理水平的目的。

关键词:污水处理;自控系统;

1概述

某市污水处理厂工程设计规模为30000m/d，属于中小型污水处理厂。根据已确定的进水水质指标和出水水质的要求，处理工艺不仅应有去除一般有机物和悬浮固体的功能，而且还要有去除营养物质氮、磷的功能，同时还要满足出水的卫生指标。该市污水处理厂工程污水处理采用A2/O+高效过滤池污水处理工艺。此工艺使用广泛，操作灵活，出水可靠，是一套成熟的中水处理回用工艺。

自动控制系统采用Siemens公司S7－300系列PLC和WINCCV7．0的监控软件。本工程选用具有两个DP口的CPU作为主控制器，其主要32点数字量输入模块功能模块为以太网Ethernet通讯模块CP343－1、

SM321、16点数字量输出模块SM322、8点模拟量输入模块SM331、4点模拟量输出模块SM332等。2自控系统运行现状及存在问题

在7年多的生产中，本自控系统运行稳定，故障率低，较好地满足出水达标排放的要求。工艺流程图总貌画面:包括设备运行状态、数据、故障等信息。

但随着时间的推移，一些外电网运行中的干扰，造成本自控系统出现了一些故障，主要表现在如下几个方面:

(1)SIM存储卡:原CPU模块的存储卡，无法在线下载程序，共两片。(2)DI模块:发现中控室PLC1站处1块DI模块接口电路板输入电阻烧焦，无法正常使用;滤池PLC2站处发现1块DI模块接口连接器损坏，无法正常使用。共两块需更换。

(3)CPU模块:上电测试无响应，打开外壳发现内部主板芯片烧毁，共2块CPU模块出现此种情况，该两块CPU分别位于滤池PLC2柜和预处理机房PLC3柜。

(4)DP头出角:原DP网络的接头，测试发现存在接触电阻过大情况，严重影响各站通讯，共8支。

(5)无法按照工艺要求对预处理池提升泵进行浮球液位控制;无法按照工艺要求自行设定对预处理旋流除砂池进行定时除砂、洗砂办公电脑需要与组态画面联网，以随时监控水厂运行情况。

2该系统运作多年，部分功能已不能实现，部分功能需要加强。其中，3#PLC控制站故障，#、且无法调试恢复;部分仪表失去功能;由于污水处理厂生产技术和业务的改进，原系统已不能满足对整个生产过程和关键设备进行实时全方位的监控。

综合上述原因，我公司决定对该市污水处理厂自控系统实施升级

［1］

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改造。3自控改造方案

根据该污水处理厂的实际情况和自控领域的专业经验，我们认为，解决目前的问题仍然需要依靠现有底层PLC系统，对底层PLC及其通讯方式不进行大的改造，以保持现有设备的良好运行，待日后合适的机会可以再次进行改造。

将改造工程分为两部分:基础改造和信息化管理系统建设。3．1基础改造

基础改造目的在于完成自控系统功能实现，解决目前系统中存在的问题。

3#PLC控制站故障，(1)问题:2#、且无法调试恢复。

解决办法:更换2块CPU控制器;，更换2片512KB存储卡;更换8支DP通讯头90度出角。

(2)问题:增加对加氯系统的监控，对两台加氯机、两台增压泵、氯气中和装置运行状态的监控、报警和紧急停机，显示两个钢瓶余氯量。

解决办法:在滤池有2#PLC站，可以将以上信号引入该PLC站。如果2#PLC有足够的预留I/O点，则可以直接增加。如果没有足够的预留I/O点，DO:5，AI:2。则增加相应模块。需要增加的信号点数为:DI:15，接入信号后，则进行PLC编程及上位软件编程。

(3)问题:缺少对大格栅处两台台闸门、一台格栅机、一台输送机运行状态的远程控制;需要在提升泵房增加一台液位计;需要在大格栅处增加液位差计一台。

解决办法:在3#预处理机房PLC站增加相应的I/O点数，采集以上数据，解决方法如问题(2)。

DO:10，AI:3。接入信号后，需要增加的信号点数为:DI:22，则进行PLC编程及上位软件编程。

(4)问题:新增絮凝沉淀池浊度仪一台;根据环保部门的要求5台曝6台提升泵、3台污泥回流泵、3台剩余污泥泵以及氧化沟和厌氧池气机、

24台潜水推流器的运行参数(主要是电流参数)的在线监测;需要增加的信号点数为:AI:41。接入信号后，则进行PLC编程及上位软件编程。

(5)问题:加一台电脑，更新中控室软件;还要具备与环保部门联网传输的接口;新增网络查询系统，实现厂领导随时随地地查询设备运行情况;

解决办法:这几项问题都是中控上位软件的问题，由于上位目前采用WINCC组态软件，便于与环保联网。

(6)问题:现场存在很多功能无法使用的情况，需要对PLC各个分站

。

(6)加药加氯成套设备的工作状态未上传到监控组态画面。厂长室

作者简介:

吴爱玲/1980年生/女/山东潍坊人/研究生/中级工程师/研究方向为控制理论与控制工程

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重新编程，恢复原有系统。

解决:对原有系统要进行全面检查，包括线路通断测试、防雷系统检验等，对部分程序需要重现编程调试。3．2系统优化

因工艺控制的需要，同时便于监控系统设置工艺参数和监视设备的运行状态，保证出水水质达标。应业主要求对该污水处理厂的自控系统特增加:进一步优化完善，

(1)为与业主新增美国进口水质分析HACH仪表进行通讯，分别在PLC3柜和PLC2柜增加一个485通讯模块，检测进出口水质的COD、氨氮参数，以及随时统计瞬时流量和累计流量，并上报环保局在线监测系统。

(2)该污水处理厂位于一个化工工业园区，周边化工厂多采用该污水厂处理完的出水进行绿化，为了监测实际出水量，特在厂外回用泵后的主管增加了一台电磁流量计，同时与进口水量对比分析。

(3)为了监测鼓风机的送风量和风压，增加鼓风机风量仪表和压力仪表，并上传监控组态界面显示。

(4)絮凝沉淀池增加污泥浓度计，保证排泥可以设置成按时间排泥和按污泥浓度来排泥两种控制方式。3．3信息化建设

根据目前国际国内污水处理厂建设的发展趋势和业主单位的管理需要，以完善的自控系统为基础，进行污水处理厂信息化建设，实现管控一体化成为本次工作的又一个重点。根据与业主单位的沟通，主要实现以下功能:3．3．1电能管理

将配电中心的电力数据与现有系统进行通讯和存储，以车间为单位，可对每个车间以日或月为查询统计条件，分别进行电能监测和成本核算，为管理者的优化调度管理及绩效考核提供参考。(上接175页)

半成品还是成品，材料的单位价格以及对应材料的使用数量、工资率、工人的实际工时、制造费用的分配率(因为组成整体的各部件均有不同，各个环节的制造费用要有严格科学的分配原则)、设备折旧分配率等，众因素之间构成了一定的计算关系。3．1．2作业成本计算的实施

在进行作业成本实施之前首先要进行一定的准备工作，包括成本核算期间、对象类型以及核算的内容要领，在进行核算时要根据一定的原则核算。

作业成本的计算过程主要包括了解生产工艺流程，确定出作业及作业库，选择出合理的成本动因以及将资源费用分配到各个作业中心，进而计算产品作业成本和产品成本。

下面以产品A和产品B作为产品对象进行传统成本算法和作业分析法两种方案的必要比较说明。

B产量是1000件。生产每件产品所需要的直产品A产量是500件，

接工时均为20小时，小时工资为8元。该企业全年可用的直接人工工时为50000小时。企业的制造费用共由机器调整、质量检验、机器工作材料接收和处理生产订单几个部分组成。通过上述步骤对其进行必要的分通过传统成本法和作业成本法分别进行计算可以发现单位产品的成析，

本相差较大。

通过传统方案计算最终得到的固定成本为1434000，通过作业分析法得到的固定成本是1375000，两者的差值为49000元，若是应用传统方案，则公司在某种意义上便是损失了49000元，在这样的比较下，必然会通过作业分析方案进行成本的计算，当然这个结果本身受到多种动态因素的影响，但是在作业分析法确定成本时，也要注意动态因素选取的适度原则4作业成本法在石油机械加工车床中的影响

首先，作业成本信息在企业决策中具有重要的作用。作业成本信息

［4］

3．3．2成本分析

对全厂的电费和药剂费进行统计和分析，形成全厂的运营管理成本分析系统，并且与水量结合分析，对单位污水处理成本进行监控和管理，为管理者调度、全过程优化运行、节能降耗提供参考，切实降低企业运营成本。3．3．3数据仓库

为便于长时间、大容量存储运行数据，必须建立全厂的实时数据仓库，采用企业版SQLSever实时数据库软件和IBM服务器相结合的方式。通过建立数据仓库，对报表进行全面改进，改变以往表格形式的报表，全部采用趋势图、柱状图、饼图等直观的、便于分析的方式进行汇总，方便管理者进行查阅。4结语

通对该市第二污水处理厂自控系统的改造，彻底解决了原有系统的问题，改变了该厂污水处理系统数据采集不完善，网络拓扑结构不合理的一些弊端，使其成为光纤环网，以增加该系统的可靠性，从而大大提高了企业的自动化管理水平，尤其是信息化系统改造，通过这次改造，达到了提升管理水平，节能降耗的目的。参考文献:

1］［曹东朝．西门子PLC在城市污水处理厂中的自动化控制系统设计［J］．中国新技术新产品，2013(05):203－204．

［2］吴爱玲，翟明．自控仪表系统在污水处理中的应用分析［J］．工程技术(引文版)，2015(11)．

［3］．徐龙艳，翟亚红．基于PLC的污水处理厂控制系统的设计与实现［J］2014(03):52－54．计算技术与自动化，

包含的不仅仅是财务信息还形成了一系列的非财务信息，包括制造加工过程中影响因素的分析，可以使员工在加工制造过程中注意这些易出现问题的细节，减少成本的损耗，并且提供了企业培训员工的指导方向，同时若是在资源成本因素较少时，采用作业成本法还有利于减少多余成本在产品生产运营过程中流失。

其次，可以对企业的货物流动以及已销产品的成本作一个详细的说明，便于工作人员管理，同时也便于企业负责人审查。在进行系统的分析之后，使得各项条件因素都得到了合理的分析计算，这样在企业的战略决策上就会有相应的依据，例如若是零件自制的成本预算过高，那么外购便是可靠的选择，相反若是自制资本低于外购资本，就可以选择相反的方总而言之，会给企业提供一个最佳策略。式，5结论

综上，分析了作业分析法与传统成本计算方法的区别，以及作业分析法对于石油制造业发展提供的帮助，可以得到的结论是，作业分析法被广泛应用于制造业成本计算中是必要可行的。成本对于企业而言不仅影响着企业的经济效益，同时也对企业实施战略性决策具有一定的影响，因此将作业分析法引入到企业的成本管理体系中具有重要的意义。参考文献:

［1］闫激励．作业成本法在兰州石化机械加工分厂的应用研究［D］．西安2008．理工大学，

［2］储知君．机械设备配套项目成本动态管理应用研究［D］．上海交通大2008．学，

［3］裴仁海．作业成本法在铝合金铸造企业的应用研究［D］．山东大2012．学，

［4］．天津大学，2007．卢青峰．作业成本法在石煤机公司的应用研究［D］

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