【文章內(nèi)容簡介】 及在線實時反映各工藝流程中設(shè)備運行狀況與需要參數(shù)，提高企業(yè)管理水平。三、系統(tǒng)設(shè)置系統(tǒng)組成全廠自動化控制系統(tǒng)遵循“分散控制、集中監(jiān)控、危險分散、數(shù)據(jù)共享”，由水質(zhì)在線自動化檢測和控制系統(tǒng)，以及過程數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)三大部分組成。系統(tǒng)要求控制系統(tǒng)采用全開放式，支持不同計算廠家的硬件在同一網(wǎng)絡(luò)中運行，并支持實時多任務(wù)，多用戶的操作系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)要求使用可直埋的光纜，在出現(xiàn)故障時，可在線增加或刪除任意一個節(jié)點，都不會影響到其他設(shè)備的運行和通訊。系統(tǒng)功能（一）、數(shù)據(jù)采集與控制功能（1）各種儀表的模擬量采集，各種設(shè)備開關(guān)信號采集，在線儀表數(shù)據(jù)收集。（2）值班人員在中控室通過計算機的鍵盤或鼠標(biāo)，根據(jù)工藝條件和控制要求，按規(guī)定時間周期設(shè)定的邏輯順序等自動地啟動或停止某些設(shè)備，或進行交替運行，或設(shè)定控制調(diào)節(jié)參數(shù)。（二）、自動檢測功能設(shè)計時是采用PLC來實現(xiàn)整個系統(tǒng)各個工藝設(shè)施的監(jiān)控。該系統(tǒng)可以自動、連續(xù)地檢測并記錄和顯示出污水處理過程的水質(zhì)參數(shù)（SS、DO、COD、PH等），過程參數(shù)（溫度、壓力、水位、流量等），電氣參數(shù)等數(shù)據(jù)，以及設(shè)備的運行狀況（自動、手動、運行、停止、故障、本次運行時間、累計運行時間、閥門開關(guān)及開度等）。實行每天24h不間斷地循環(huán)檢測采集到的數(shù)據(jù)，進行處理、歸類并以原始數(shù)據(jù)文件形式存入服務(wù)器。（三）、故障報警及處理功能控制系統(tǒng)有一套完整的自診斷功能，可以在運行中自動地診斷出系統(tǒng)的任何一個部件是否出現(xiàn)故障，并且在監(jiān)控軟件中及時、準(zhǔn)確地反映出故障狀態(tài)、故障時間、故障地點、及相關(guān)信息。（四）、數(shù)據(jù)輸出功能根據(jù)監(jiān)控采集到的數(shù)據(jù)，生成全廠的生產(chǎn)工藝流程實時動態(tài)圖，給操作人員提供清晰、友善的人機界面，反映生產(chǎn)工藝流程的實時數(shù)據(jù)，完成報警、歷史數(shù)據(jù)、歷史趨勢曲線的顯示和查詢。同時可以生成各類生產(chǎn)運行管理報表、日報表、月報表和年報表。上位機系統(tǒng)在綜合樓二樓中央控制室內(nèi)設(shè)2臺監(jiān)控計算機，一臺作為工程師站（做編程、操作、記錄用），另外一臺作為操作員站（僅作操作、記錄用），兩站均作數(shù)據(jù)備份。為保證監(jiān)控計算機能穩(wěn)定運行，并在掉電后能保存工藝參數(shù)數(shù)據(jù)，減少掉電對電腦的危害，設(shè)立一套UPS系統(tǒng)，容量為5KVA，掉電后能至少保持30分鐘工作時間。另外設(shè)一套數(shù)據(jù)服務(wù)器及兩臺打印機。室內(nèi)還設(shè)置大型DLP無縫拼接大屏幕顯示系統(tǒng)（顯示面積2270寸），用以直觀顯示全廠工藝流程、設(shè)備工況及主要參數(shù)值。大屏幕顯示系統(tǒng)通過與攝像監(jiān)控管理計算機相連，實時監(jiān)視全廠生產(chǎn)區(qū)域工況、主要生產(chǎn)設(shè)施的運行狀態(tài)。監(jiān)控計算機主要實現(xiàn)以下功能。人機界面：在顯示器上動態(tài)顯示全廠各工藝設(shè)備的實時運行工況，過程控制的運行趨勢，各處理環(huán)節(jié)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)指標(biāo)，使生產(chǎn)管理人員一目了然當(dāng)前全廠生產(chǎn)運行情況。故障登記表：監(jiān)控管理計算機的顯示器，無論顯示何種畫面及操作人員在執(zhí)行何種操作，均在畫面的下欄處顯示故障登記表，并實時彈出新生故障警示框，使得操作人員隨時隨地都能了解污水廠的故障實況，計算機會自動把現(xiàn)場發(fā)生的故障登記入“故障登記表”中的記錄。故障分一般故障和緊急故障，如水泵過載報警等屬于一般故障，液位達(dá)到高位而未有水泵啟動、進水水質(zhì)參數(shù)超過進水標(biāo)準(zhǔn)等屬于緊急故障。故障時，顯示器上警示框紅閃，并伴有5秒時長間隔報警聲。要求操作人員在3分鐘內(nèi)作出響應(yīng)，3分鐘后均改為1秒時長間隔報警聲，報警在操作人員響應(yīng)后解除。系統(tǒng)控制：系統(tǒng)的控制方式，一般分“自動”、“手動”，“自動”還分為“自控”和“中控”?！笆謩印薄ⅰ白詣印庇刹僮魅藛T在現(xiàn)場控制箱上選擇，“手動”由操作人員在現(xiàn)場控制箱上啟動和停止設(shè)備?！白钥亍庇涩F(xiàn)場PLC站根據(jù)事先設(shè)定的邏輯程序依據(jù)工藝參數(shù)狀況決定設(shè)備的啟停?！爸锌亍庇芍锌厥覂?nèi)操作人員在上位機上實現(xiàn)對設(shè)備的啟停。在上位機單體構(gòu)筑物界面圖上，設(shè)置設(shè)備“啟動”和“停止”按鈕，并設(shè)置“自控”、“中控”選擇按鈕，并在設(shè)備圖案旁顯示設(shè)備控制方式狀態(tài)。工藝參數(shù)設(shè)定：功能參數(shù)設(shè)定有兩大類，第一類是連續(xù)回路控制中的控制值設(shè)定，如進水泵池液位值、生物池溶氧值、藥劑投加量等；第二類是報警極限設(shè)定，如泵池的高、低液位報警、主要設(shè)備的高電流報警等?？梢岳糜嬎銠C的先進功能，優(yōu)化出污水處理的工藝參數(shù)，提供給廠長指揮調(diào)度生產(chǎn)。生成各類報表：如設(shè)備編號登記、故障次數(shù)記錄、設(shè)備運行累計時間記錄、大修周期的倒計時，開啟次數(shù)記錄等。對污水廠進、出水流量、大功率電機的用電量、總用電量等主要參數(shù)進行累計。同時可生成班報表、日報表、月報表、年報表等，自動記錄生產(chǎn)設(shè)備及工藝控制過程中出現(xiàn)的故障現(xiàn)象和發(fā)生的時間、排除的時間，并能自動打印報表。生成歷史曲線：歷史趨勢曲線包括全部模擬量曲線（工藝參數(shù)、電力參數(shù)、及大功率電機的電流等），趨勢曲線不少于20條。對于液位參數(shù)顯示和報警用棒圖方式，以便精確查閱某個時間內(nèi)的趨勢。趨勢曲線可單條顯示，也可組合顯示，并用不同顏色表示。第三篇：污水處理廠自控系統(tǒng)工藝介紹污水處理廠自控系統(tǒng)工藝介紹污水處理廠位于市區(qū)或市郊，出水排入河流，水質(zhì)達(dá)到國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)。工程采用水解－AICS處理工藝。其具體流程為：污水首先分別經(jīng)過粗格柵去除粗大雜物，接著污水進入泵房及集水井，經(jīng)泵提升后流經(jīng)細(xì)格柵和沉砂池，然后進入水解池。水解池出水自流入AICS進行好氧處理，出水達(dá)標(biāo)提升排入河流。AICS反應(yīng)器為改進SBR的一種。其工藝流程如下圖1所示：污水處理廠自控系統(tǒng)設(shè)計的原則從污水處理廠的工藝流程可以看出，主要工藝AICS反應(yīng)器是改進SBR的一種，需要周期運行，AICS反應(yīng)器的進水方向調(diào)整、厭氧好氧狀態(tài)交替、沉淀反應(yīng)狀態(tài)輪換都有電動設(shè)備支持，大量的電動設(shè)備的開關(guān)都需要自控系統(tǒng)來完成，因此自控系統(tǒng)對整個周期的正確運行操作至關(guān)重要。而且好氧系統(tǒng)作為整個污水處理工藝能量消耗的大戶，它的自控系統(tǒng)優(yōu)化程度越高，整個污水處理工藝的運行費用也會越低，這也說明了自控系統(tǒng)在整個處理工藝中的重要性。為了保證污水廠生產(chǎn)的穩(wěn)定和高效，減輕勞動強度，改善操作環(huán)境，同時提高污水廠的現(xiàn)代化生產(chǎn)管理水平，在充分考慮本污水處理工藝特性的基礎(chǔ)上，將建設(shè)現(xiàn)代化污水處理廠的理念融入到自控系統(tǒng)設(shè)計當(dāng)中，本自控系統(tǒng)設(shè)計遵循以下原則：先進合理、安全可靠、經(jīng)濟實惠、開放靈活。自控系統(tǒng)的構(gòu)建污水處理廠的自控系統(tǒng)是由現(xiàn)場儀表和執(zhí)行機構(gòu)、信號采集控制和人機界面（監(jiān)控）設(shè)備三部分組成。自控系統(tǒng)的構(gòu)建主要是指三部分系統(tǒng)形式和設(shè)備的選擇。本執(zhí)行機構(gòu)主要是根據(jù)工藝的要求由工藝專業(yè)確定，預(yù)留自控系統(tǒng)的接口，儀表的選擇將在后面的部分進行描述。信號采集控制部分主要包括基本控制系統(tǒng)的選擇以及系統(tǒng)確定后控制設(shè)備和必須通訊網(wǎng)絡(luò)的選擇。人機界面主要是指中控室和現(xiàn)場值班室監(jiān)視設(shè)備的選擇。基本系統(tǒng)的選擇目前用于污水處理廠自控系統(tǒng)的基本形式主要有三種DCS系統(tǒng)、現(xiàn)場總線系統(tǒng)和基于PC控制的系統(tǒng)。從規(guī)模來看三種系統(tǒng)所適用的規(guī)模是不同。DCS系統(tǒng)和現(xiàn)場總線系統(tǒng)一般適用于控制點比較多而且廠區(qū)規(guī)模比較大的系統(tǒng)，基于PC的控制則用于小型而且控制點比較集中的控制系統(tǒng)?；赑C的控制系統(tǒng)屬于高度集成的控制系統(tǒng)，其人機界面和信號采集控制可能都處于同一個機器內(nèi)，受機器性能和容量的限制，本工程廠區(qū)比較大，控制點較多，因此采用基于PC的控制系統(tǒng)是不太合適的。DCS系統(tǒng)適用于模擬量多，閉環(huán)控制多的系統(tǒng)。而現(xiàn)場總線系統(tǒng)的主要優(yōu)勢是適用用于控制點相當(dāng)較少而且特別分散的系統(tǒng)。從施工和維護的角度來看，傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)布線的工作量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于現(xiàn)場總線系統(tǒng)。此外，現(xiàn)場總線系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)相比，還有最為重要的一點是開發(fā)性好，擴展方便。本工程的控制點在700點左右，模擬量只占20％左右，屬于規(guī)模比較小的類型，而且這些控制點是以工藝處理單元為界線分散在廠區(qū)各處，因此本工程采用現(xiàn)場總線作為基本控制系統(tǒng)。通訊網(wǎng)絡(luò)選擇現(xiàn)場總線系統(tǒng)最主要的特點就是依賴網(wǎng)絡(luò)通訊，分散控制和信號采集，最大程度的減少布線，節(jié)省安裝和維護費用?，F(xiàn)場總線主要是指從現(xiàn)場控制器或IO模塊到監(jiān)控系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)。目前現(xiàn)場總線，根據(jù)通訊協(xié)議的不同可以分為很多種，比如，ProfiBus、CAN、ControlNet、DeviceNet FF Lon總線等。目前現(xiàn)場總線技術(shù)還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各自的功能特點基本一致，因此本工程設(shè)計時選用在中小型控制系統(tǒng)應(yīng)用非常廣泛的ProfiBus總線。其在性價比較高，且在國內(nèi)推廣的時間長，穩(wěn)定性較高。ProfiBus總線有三種形式DP、PA和FMS。PA總線是與智能儀表結(jié)合在一起安全性非常高的一種ProfiBus總線形式，造價比較高，常用于石油化工冶金等行業(yè)；FMS總線適用于大范圍和復(fù)雜的通訊系統(tǒng)，旨在解決通用性通訊任務(wù)，傳速速度中等；DP總線是用于傳感器和執(zhí)行器級的高速數(shù)據(jù)傳速網(wǎng)絡(luò)，不需要智能儀表配合，安全性略低于PA總線。本工程是污水處理工程，對通訊安全性的要求并不太高，通信的任務(wù)比較簡單，對系統(tǒng)的傳輸速度有一定要求。因此本工程的采用ProfiBUS－DP網(wǎng)絡(luò)，即用西門子S7系列PLC搭建整個系統(tǒng)?？偩€采用普通雙絞作為傳輸介質(zhì)，通訊速率可以達(dá)到12MBP?，F(xiàn)場站設(shè)備配置的選擇對于ProfiBus－DP網(wǎng)絡(luò)來說只是提供了一個從現(xiàn)場到監(jiān)控層的信息通道，但信號的采集和執(zhí)行命令的下達(dá)仍然需要由控制器和現(xiàn)場的IO模塊組成的站來完成。ProfiBus－DP網(wǎng)絡(luò)是一種主從站的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。整個網(wǎng)絡(luò)上最多可以有128個從站，但只有一個作為主站，所有的通訊事務(wù)都由主站來管理。主站必須要有控制器（CPU），同時也可以安裝IO采集模塊。從站有兩種方式：CPU＋IO模塊和通訊模塊＋IO模塊。第一種方式每個從站都由CPU，每個站的控制事務(wù)都由本站完成，與主站之間的通訊量比較少。第二種方式是所有的從站都沒有CPU，所有的控制事務(wù)都由主站CPU來完成，通過總線網(wǎng)絡(luò)把命令結(jié)果傳輸?shù)綇恼就瓿?，從站只是遠(yuǎn)程IO。前述這兩種從站組成方式各有自己的特點。第一種方式，控制比較分散，通訊事務(wù)較小，對網(wǎng)絡(luò)的依賴不強，但每個站都有CPU，造價高。第二種方式，控制集中，控制事務(wù)對網(wǎng)絡(luò)依賴性強，需要可靠的網(wǎng)絡(luò)來支撐，同時對主站CPU的性能要求高，在軟件編程和調(diào)試方面具有很大的優(yōu)勢。這兩種方式對工程的現(xiàn)場安裝布線施工影響比較少。本工程控制點的規(guī)模施工調(diào)試工期比較短，選用了性價比比較高的第二種方式作為從站的組成方式即由西門子IM153通訊模塊和S7 300系列IO模塊組成，主站CPU選用S7 3152DP系列。人機界面設(shè)備的選擇人機界面設(shè)備是直接與操作管理人員進行交流的監(jiān)控視備，一般由兩部分組成，即現(xiàn)場監(jiān)視設(shè)備和中控室監(jiān)視設(shè)備。現(xiàn)場監(jiān)視設(shè)備可以是PC機或是觸摸屏，中控室監(jiān)視設(shè)備一般由工控機、模擬屏或投影儀等組成。監(jiān)視設(shè)備應(yīng)在兼顧投資的情況下，保證操作管理人員可以對整個污水處理廠全面直觀的監(jiān)視與控制?，F(xiàn)場監(jiān)視設(shè)備一般在比較重要的單元或控制事務(wù)比較大的從站中設(shè)置，以便操作人員及時對現(xiàn)場情況進行處理。本工程的從站的規(guī)模比較少，廠區(qū)大小從操作距離來看并不大，同時現(xiàn)場操作間內(nèi)均設(shè)有有線電話，因此可在不設(shè)不設(shè)現(xiàn)場監(jiān)視系統(tǒng)的情況下保證現(xiàn)場與中控室的聯(lián)絡(luò)暢通。中控室監(jiān)視設(shè)備是全廠的指揮和信息處理中心，其作用不言而喻。中控室監(jiān)視設(shè)備比較傳統(tǒng)的做法是模擬屏加工控機的方式，這種方式造價比較高且復(fù)雜。隨著多屏卡功能的不斷完善，現(xiàn)場又出現(xiàn)了工控機多屏顯示加投影儀的模式。多屏卡的安裝使得一臺工控機可以同時拖動多臺顯示器，并顯示不同畫面，不同的工段可以同時顯示，保證了操作人員監(jiān)視的全面性。投影儀可以把所需要的任何畫面進行放大顯示，也可以供人參觀。第二種方式的造價要遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)做法。其它成套設(shè)備的耦合本工程中鼓風(fēng)機為高速離心風(fēng)機，脫水機為2000mm帶寬脫水機，均為大型設(shè)備。這些大型設(shè)備是由許多輔助電動部分與主機共同工作完成鼓風(fēng)機和脫水機的正常工作。本工程設(shè)計要求大型設(shè)備都單獨配有自己小型的控制器，由供應(yīng)商根據(jù)自己的經(jīng)驗編制相關(guān)程序并預(yù)留ProfiBus－DP接口，最終成為整個自控系統(tǒng)的一個從站。這樣就其它大型設(shè)備自控系統(tǒng)與整個自控系統(tǒng)無縫連接，減少了不同供應(yīng)商之間任務(wù)的交叉重疊。監(jiān)控軟件的選擇監(jiān)控軟件是人機交流的橋梁和翻譯，是保證整個自動控制系統(tǒng)易操作、易維護最重要的部分。應(yīng)選用成熟、先進并應(yīng)用廣泛的知名監(jiān)控軟件，本項目選用亞控kingview組態(tài)軟件。自控控制系統(tǒng)與管理層的銜接自控系統(tǒng)操作與污水處理廠管理層的銜接主要是把自動控制系統(tǒng)收集到的全廠信息可以順利傳輸?shù)焦芾韺佑嬎銠C，管理人員可以在線查看污水處理廠的運行狀況并調(diào)用相關(guān)的運行數(shù)據(jù)。隨著監(jiān)控軟件的供應(yīng)商對INTERNET技術(shù)的不斷應(yīng)用開發(fā)，監(jiān)控軟件都可以通過局域網(wǎng)或INTERNET廣域網(wǎng)進行信息發(fā)布，管理層或授權(quán)用戶在任何可以上INTERNET網(wǎng)的地方便可瀏覽運行狀況。而所使用MS IE瀏覽器的安全性問題已經(jīng)得到解決。冗余問題由于本工程為污水處理廠工程，其安全性和可靠性要求并不嚴(yán)格，本設(shè)計沒有對通訊網(wǎng)絡(luò)和控制器進行冗余配置，只對上位工控機采用了雙機熱備配置。筆者認(rèn)為在資金允許的情況下，應(yīng)對主控制器進行冗余配置。自控系統(tǒng)的站點劃分根據(jù)污水處理工藝的工作原理以空間分別特點，在布線最小、功能完整的情況下對全廠的站點進行了劃分，子站為泵房站、水解池站、1號改進SBR站、2號改進SBR站、脫水機房站和鼓風(fēng)機房站。泵房子站負(fù)責(zé)提升泵房、粗格柵、細(xì)格柵和沉砂池的數(shù)據(jù)處理，脫水機房站除負(fù)責(zé)脫水機房外，集泥池、濃縮池也歸在該站內(nèi)，其余子站負(fù)責(zé)各自的工藝單元。主站為變電所站，設(shè)在變電所內(nèi)。自控特點：低投資：投資少本工程除一些精度要求高的在線監(jiān)測儀表(污泥濃度計、溶解氧儀和液位計)為進口儀表外，其余部分在線儀表實現(xiàn)國產(chǎn)化，節(jié)省了一部分投資費用。另外，從工藝控制角度看，省去了一些不影響工藝運行要求的在線儀表，如ORP計、氣體流量計等。不設(shè)現(xiàn)場監(jiān)視設(shè)備的也是降低投資的重要原因之一。在自控系統(tǒng)的總線技術(shù)選取上、現(xiàn)場I/O控制設(shè)備和上位監(jiān)控設(shè)備的選取上，均采用了性價比較高的產(chǎn)品。如PLC采用西門子S7300系列等。本自控系統(tǒng)從以上幾點節(jié)約了大量的費用。低費用：運行費用低在占全廠能耗90%的原水提升和鼓風(fēng)曝氣這兩個環(huán)節(jié)上，依托自