2011實習報告
學號：姓名：
班級：指導教師：
實習地點： xx汙水處理廠
實習時間：
一、實習目的及內容
本次實習時間2023年3月24日，地點在xx第五汙處理廠。在汙水廠技術人員及兩位學校老師指導、介紹下，我們一行20多名學生深入了解和學習了汙水處理工藝過程中的各個環節，並實地參觀和認識了相關裝置、器件等等硬體配套，以及位於中控室的軟體組態、監控系統。
這些實踐活動，對於在校大學生是非常難得和寶貴的，有了這些緊跟實際的知識儲備，才能讓我們自動化專業學生走得更好、更遠！
二、xx汙水處理廠簡介
1、輝煌業績
在2023年12月5日於深圳舉行的「中國城鎮供水排水協會排水專業委員會2023年年會暨全國城鎮汙水處理廠績效評比表彰大會」上，昆明滇池投資有限責任公司（以下簡稱「滇投公司」）所屬5座汙水處理廠分別榮獲「全國十佳」、「全國優秀汙水處理運營企業」等榮譽。
目前，全國共有2000多座汙水處理廠，符合評比條件的汙水處理廠1386座，有162家城鎮汙水處理廠獲獎。滇投公司第六汙水處理廠由於管網原因，導致進水量嚴重不足，無法達到「處理量不低於設計水量60％」的考核標準，未被推薦，其餘5座參評汙水處理廠全部獲得表彰，表彰率達到100％，這在全國範圍內是極罕有的，這標誌著滇投公司在汙水處理運營管理、汙水處理技術管理方面均處於全國領先地位。
經中國城鎮供水排水協會排水專業委員會在全國範圍內精心評比，滇投公司所屬昆明市第一汙水處理廠榮獲「2023年度全國城鎮汙水處理廠十佳運營單位」，第
二、三、
四、五汙水處理廠榮獲「2023年度全國城鎮汙水處理廠優秀運營單位」，同時第五汙水處理廠還獲得「2023年度全國城鎮汙水處理廠技改（單項）先進單位」。
2、昆明第五汙水處理廠
昆明第五汙水處理廠位於昆明北市區金刀營，設計日處理規模為7.5萬方，在旱季時該廠日均處理5萬方左右，雨季則處於滿負荷狀態。負責收集處理北二環以北、茨壩以南48.
5平方公里範圍內的汙水，服務人口30萬人。
三、工藝過程
1、工藝流程圖
汙水處理廠的工藝流程描述如下：通過進水管道引進所轄範圍內的城市汙水，經過粗格柵、細格柵，進行初步的物理除汙，在沉砂池旋流中將砂子沉澱下來，並通過卡車輸出。然後，將汙水送入生物反應池，經過缺氧、厭氧、好氧三重生物反應，除去汙水中大量的n、p等元素，其中，會由脫水過程將汙泥輸出。
最後，被處理過的水經過沉澱池排到盤龍江以及中水**站。如圖1所示，
進水管道
圖2 細格柵
**監測（流量、cod、ph值）
圖1 工藝流程圖
2、相關**
圖3進水幫浦圖4 現場檢測裝置
圖5生物反應池圖6生物反應池
圖7 脫水機
3、改良的a2/o工藝
昆明第五汙水處理廠採用改良的a2/o工藝，改良的a2/o工藝綜合了a2/o工藝和改良uct的優點，有著良好的生物脫氮除磷效果，脫氮能力高於a2/o 工藝。改良a2/o 工藝處理流程簡圖，如圖9所示：
圖8 改良a2/o 工藝處理流程簡圖
改良a2/o工藝工藝原理是針對高效生物脫氮除磷，工藝執行可靠，執行管理方便，抗衝擊負荷能力強，執行穩定。
4、plc介紹
plc是應用面很廣、發展非常迅速的工業自動化裝置，在工廠自動化(fa)和計算機整合製造系統(cims)內佔重要地位。今天的plc功能，遠不僅是替代傳統的繼電器邏輯。
在實習過程中，我看到了多處工藝利用到了可程式設計控制器plc（其中，以西門子產品為主），如鼓風機房、進水幫浦控制，等等。
圖9 西門子plc控制櫃
系統的硬體組
plc在現代工業控制領域中早己得到了廣泛的應用。以plc的控制功能而言，plc 具有嚴謹、方便、易程式設計、易安裝、可靠性高等優點。它通用性強，適應面廣,特別在數字量輸入輸出等邏輯控制領域有無可比擬的優點。
plc具有豐富的邏輯控制指令和高階應用指令，它提供高質量的硬體、高水平的系統軟體平台和易學易程式設計的應用軟體平台。另外，plc即有自身的網路體系又有開放i/0及通訊介面，很容易組建網路並實現遠端訪問。汙水處理主要是順序邏輯控制，這正是plc控制的優勢所在。
在眾多的plc生產廠家中，西門子公司的s7—300系列產品以其較高的價效比成為眾多使用者的首選。s7—300是模組化的小型plc系統，能滿足中等效能要求的應用。模組化、無排風扇結構，各種單獨的模組之間可進行廣泛的組合以用於擴充套件。
介面模組（im）用於多機架配置時連線主機架（cr）和擴充套件機架（er），s7—300通過分布式的主機架（cr）和二個擴充套件機架（er）可以操作多達24個模組。**處理單元（cpu）整合有profibus—dp和mpi通訊介面，多點介面（mpi）用於同時連線程式設計器、pc機和人機介面等。訊號模組（**）用於數字量和模擬量的輸入輸出。
在設計當中，根據裝置的情況和廠方使用者的要求，對主控制器plc的硬體配置如下圖。在這個配置中， cpu模組採用315—2dp，數字量輸入（di）採用**321模組，數字量輸出（do） 採用 **322模組，模擬量輸入（ai） 採用 **331模組，模擬量輸出（ao） 採用 **332模組。在現場實際中，數字量輸入輸出（di/do），模擬量輸入輸出（ai/ao）都有部分冗餘，以備系統臨時擴充需要。
由et200m模組組成的遠端從站可就近放置在現場，利用 siemens公司工業現場匯流排profibus-dp完成主——從通訊。通過設定從站的方法可把地理位置相對分散的裝置的控制訊號，用一根現場匯流排送到plc主站，這樣不但可節約大量的電纜，同時系統的可靠性也有了很大的提高。在本系統中，plc主站共下設2個 et200m遠端從站。
從站1放置在鼓風機房，實現對鼓風機房的資料採集和控制。從站2放置在汙泥幫浦房，實現對汙泥幫浦房的資料採集和控制。上位機監控系統使用一台工程師站和一台操作員站。
兩台工業計算機分別採用siemens公司cp5611網**過profibus-s7資料通訊網路完成計算機與plc主站之間的資料通訊。操作員站的畫面組態軟體選用siemens公司的wincc完成使用者二次軟體的開發。
圖10 系統硬體示意圖
5、控制系統的功能實現
根據對現場汙水處理工藝的了解和操作人員的具體要求和建議 ，以及以往系統的開發經驗，可把系統的控制功能實現分為上位機實現和下位機實現。下面將依次分別介紹。
5.1 下位機plc控制系統的功能實現：
● 手動操作。
● plc遠端手動遙控操作。
● 全自動操作三種方式。
前兩種方式一般只在裝置除錯或維修時使用，系統主要以全自動操作方式為主。在這種方式下，各類幫浦、風機等裝置的開、停，各種工況的切換都由可程式設計控制器按照預先編制的程式自動生成，不需要操作人員干預。每種工況的執行時間及各種測量引數均可以**或離線調整，每台裝置和每種工況的運**況也都可以由plc系統進行監視。
現場的幫浦類、風機、攪拌器等訊號通過plc的控制轉化也在上位機上顯示。這樣，既能對裝置開關量，如各類幫浦、風機、攪拌器等的開停進行控制，又能對現場的模擬量：好氧池內的溶解氧、消化池的泥溫等進行調節，使全廠的工藝、裝置執行得到全面的控制。
5.2上位機監控系統的功能實現：
● 提供工藝過程引數檢測流程圖，模擬量顯示圖，模擬量棒圖，趨勢圖等動態畫面顯示各主要裝置執行時間引數和控制迴路引數設定畫面。據此操作人員或工藝員可對整個工藝和裝置有乙個詳細和形象的了解。
● 系統主要引數和報警訊號登入。登入資料可供工藝人員和控制系統設計人員參考，以分析裝置運**況，進一步改進控制方案，提高系統的執行效率。並對故障裝置及超越儀表設定值閃爍報警，提醒操作人員採取相應措施，確保了生產安全同時給出可能的故障原因和解決辦法。
● 可通過鍵盤（或滑鼠）直接控制現場裝置，如啟動或停止各類幫浦、風機、閥、攪拌器、刮泥橋等。
● 進入和退出系統的口令保護，以免非工作人員進入系統或隨意中斷執行中的系統。
6、系統軟體設計
使用者的軟體設計質量的好壞直接關係到系統的控制質量和人員裝置的安全，所以開發一套功能完善、可靠性高的軟體尤顯重要。 根據系統的實際情況，使用者的軟體設計同樣分為上位機軟體設計和下位機軟體設計，下面將分別給予介紹。
6.1 下位機程式設計
plc主站的使用者程式是在基於siemens公司的simatic step7 v5.1軟體平台上完成硬體組態、位址和站址的分配以及使用者程式的設計開發的，在主程式（obi）中將各種控制功能和各站點間的通訊資料分別編寫在不同的子程式（功能塊fb、db fc）中。在本系統中，根據所控制裝置的實際情況，可把整個汙水處理流程分為若干個分流程，每個分流程對應乙個功能（fc）或功能塊（fb）,例如粗隔柵控制（fc1），細隔柵控制（fc3），好氧沉砂池控制（fc4），生化反應池控制（fb1）等。
另外還有一些中間轉換控制模組，例如從溫度感測器上通過plc的模擬量輸入模組中得到的資料必須通過量程轉換才能變成實際的溫度值，通過編寫單獨的模組fc8，完成從 word到實數的轉換。考慮到感測器測到的溫度可能由於干擾訊號在極短的時間內出現階躍，為避免干擾，採用在10秒內採集5個溫度，平均這5個溫度，從而有效的避免了干擾。
重點介紹一下好氧池的控制。 好氧池是全廠的核心構築物，汙水在池中通過微生物的淨化作用達到去除有機物的目的。因微生物為好氧菌，如供氧量過少會造成細菌大量死亡，不利於微生物的生長，會直接影響處理效果。
但供氧量過大，不僅使能耗增高，增大執行費用，而且會形成小而重的易沉澱絮體作用使水質惡化。因此控制水中的含氧量是汙水處理過程控制中關鍵的任務之一。根據工藝要求，該廠設有6臺鼓風機用於向好氧池供氧，其中有1臺變頻風機。
我們在好氧池的不同地點設有6塊溶解氧測試儀（即do儀）測量池中的含氧量。好氧池的控制思路是通過計算機給這些do儀設定乙個測量範圍，當進水量達到平衡，池中懸浮物濃度合乎標準時，一旦水中含氧突破這個範圍，plc就會收到現場溶解氧儀反饋回的報警訊號。plc便根據現場測量值來調節鼓風量。
鼓風機的開啟台數由plc根據溶解氧的平均值來控制，plc每隔10 min判斷一次好氧池內的溶解氧值，溶解氧低於設定下限時調頻風機增加 10%。若調頻風機己達最大值，則增開一台普通分風機，溶解氧高於設定上限時調頻風機減少10%，若調頻風機己達最小值，則關閉一台普通風機.
┇圖11 好氧池控制流程圖
6.2 上位機程式設計
上位機的程式設計平台採用siemens公司的simatic wincc5.1。在工程師站安裝wincc-rc用於開發，操作員站安裝wincc-rt用於執行， wincc執行於 windows nt v4.
0作業系統平台之上，以增加系統執行安全和穩定性。wincc通過讀取下位機的db塊，在上位機顯示對應的狀況，如顯示實際溫度、水幫浦的開閉狀態等。另外可以把上位機的操作命令傳到下位機的db塊中，來實現對下位機的**操作。
在本系統中，通過共享資料塊db1把下位機的工作狀態傳到上位機，通過共享資料塊db2把上位機的命令傳到下位機。
plc的應用特點：
可靠性高，抗干擾能力強
高可靠性是電氣控制裝置的關鍵效能。plc由於採用現代大規模積體電路技術，採用嚴格的生產工藝製造，內部電路採取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。使用plc構成控制系統，和同等規模的繼電接觸器系統相比，電氣接線及開關接點已減少到數百甚至數千分之一，故障也就大大降低。
此外，plc帶有硬體故障自我檢測功能，出現故障時可及時發出警報資訊。在應用軟體中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程式，使系統中除plc以外的電路及裝置也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統將極高的可靠性。
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