【文章內(nèi)容簡介】 及在線實時反映各工藝流程中設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)絡中運行，并支持實時多任務，多用戶的操作系統(tǒng)；網(wǎng)絡介質(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，各種設備開關信號采集，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，根據(jù)工藝條件和控制要求，按規(guī)定時間周期設定的邏輯順序等自動地啟動或停止某些設備，或進行交替運行，或設定控制調(diào)節(jié)參數(shù)。（二）、自動檢測功能設計時是采用PLC來實現(xiàn)整個系統(tǒng)各個工藝設施的監(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、準確地反映出故障狀態(tài)、故障時間、故障地點、及相關信息。（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。另外設一套數(shù)據(jù)服務器及兩臺打印機。室內(nèi)還設置大型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，使生產(chǎn)管理人員一目了然當前全廠生產(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，液位達到高位而未有水泵啟動、進水水質(zhì)參數(shù)超過進水標準等屬于緊急故障。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，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”。“手動”、“自動”由操作人員在現(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備?！白钥亍庇涩F(xiàn)場PLC站根據(jù)事先設定的邏輯程序依據(jù)工藝參數(shù)狀況決定設備的啟停?！爸锌亍庇芍锌厥覂?nèi)操作人員在上位機上實現(xiàn)對設備的啟停。在上位機單體構筑物界面圖上，設置設備“啟動”和“停止”按鈕，并設置“自控”、“中控”選擇按鈕，并在設備圖案旁顯示設備控制方式狀態(tài)。工藝參數(shù)設定：功能參數(shù)設定有兩大類，第一類是連續(xù)回路控制中的控制值設定，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定，如泵池的高、低液位報警、主要設備的高電流報警等?？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：如設備編號登記、故障次數(shù)記錄、設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)達到國家一級排放標準。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，出水達標提升排入河流。AICS反應器為改進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反應器是改進SBR的一種，需要周期運行，AICS反應器的進水方向調(diào)整、厭氧好氧狀態(tài)交替、沉淀反應狀態(tài)輪換都有電動設備支持，大量的電動設備的開關都需要自控系統(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上，將建設現(xiàn)代化污水處理廠的理念融入到自控系統(tǒng)設計當中，本自控系統(tǒng)設計遵循以下原則：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、信號采集控制和人機界面（監(jiān)控）設備三部分組成。自控系統(tǒng)的構建主要是指三部分系統(tǒng)形式和設備的選擇。本執(zhí)行機構主要是根據(jù)工藝的要求由工藝專業(yè)確定，預留自控系統(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)確定后控制設備和必須通訊網(wǎng)絡的選擇。人機界面主要是指中控室和現(xiàn)場值班室監(jiān)視設備的選擇?；鞠到y(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)。基于PC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)布線的工作量要遠遠大于現(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)絡選擇現(xiàn)場總線系統(tǒng)最主要的特點就是依賴網(wǎng)絡通訊，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。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)場總線技術還沒有統(tǒng)一的標準，各自的功能特點基本一致，因此本工程設計時選用在中小型控制系統(tǒng)應用非常廣泛的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雜的通訊系統(tǒng)，旨在解決通用性通訊任務，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，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，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)，通訊速率可以達到12MBP?，F(xiàn)場站設備配置的選擇對于ProfiBus－DP網(wǎng)絡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)絡是一種主從站的網(wǎng)絡結構。整個網(wǎng)絡上最多可以有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，所有的控制事務都由主站CPU來完成，通過總線網(wǎng)絡把命令結果傳輸?shù)綇恼就瓿桑瑥恼局皇沁h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，通訊事務較小，對網(wǎng)絡的依賴不強，但每個站都有CPU，造價高。第二種方式，控制集中，控制事務對網(wǎng)絡依賴性強，需要可靠的網(wǎng)絡來支撐，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。人機界面設備的選擇人機界面設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)視設備和中控室監(jiān)視設備?，F(xiàn)場監(jiān)視設備可以是PC機或是觸摸屏，中控室監(jiān)視設備一般由工控機、模擬屏或投影儀等組成。監(jiān)視設備應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)視設備一般在比較重要的單元或控制事務比較大的從站中設置，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)均設有有線電話，因此可在不設不設現(xiàn)場監(jiān)視系統(tǒng)的情況下保證現(xiàn)場與中控室的聯(lián)絡暢通。中控室監(jiān)視設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低于傳統(tǒng)做法。其它成套設備的耦合本工程中鼓風機為高速離心風機，脫水機為2000mm帶寬脫水機，均為大型設備。這些大型設備是由許多輔助電動部分與主機共同工作完成鼓風機和脫水機的正常工作。本工程設計要求大型設備都單獨配有自己小型的控制器，由供應商根據(jù)自己的經(jīng)驗編制相關程序并預留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，減少了不同供應商之間任務的交叉重疊。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。應選用成熟、先進并應用廣泛的知名監(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)用相關的運行數(shù)據(jù)。隨著監(jiān)控軟件的供應商對INTERNET技術的不斷應用開發(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格，本設計沒有對通訊網(wǎng)絡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。筆者認為在資金允許的情況下，應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、脫水機房站和鼓風機房站。泵房子站負責提升泵房、粗格柵、細格柵和沉砂池的數(shù)據(jù)處理，脫水機房站除負責脫水機房外，集泥池、濃縮池也歸在該站內(nèi)，其余子站負責各自的工藝單元。主站為變電所站，設在變電所內(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。不設現(xiàn)場監(jiān)視設備的也是降低投資的重要原因之一。在自控系統(tǒng)的總線技術選取上、現(xiàn)場I/O控制設備和上位監(jiān)控設備的選取上，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%的原水提升和鼓風曝氣這兩個環(huán)節(jié)上，依托自