1. 污水处理自动控制系统设计 毕业设计 怎么弄哦 要关于PLC的
首先来要搞清楚在污水处理现场要控制的源对象哪些,通常主要包括:风机、泵、消毒设施、加药设施等,在不同的污水站这些设备的数量组合不同。通常,采用PLC可编程逻辑控制器作为现场自控系统的核心,再结合触摸屏、接触器、变频器等设备,同时编写相应的逻辑控制程序,构造成完整的污水处理自控系统。
除此之外,还可以实现远程控制。具体做法是,用PLC连接物联网智能采集终端,实现寄存器变量的远程读写。类似于下面的图。我们做的比较多了。
2. PLC 污水自动化处理控制系统
水库、PLC 污水自动化处理管理系统是现代化水库的核心部分,是水库效能发挥的重要部分。洪水时水库闸门的操作是以不造成下游灾害为基础制定的操作规则。为了确保正确的信息流动,需把握和监视入库流量和工程状况,按实际情况来推测水库的运行,找出相应的对策方案。对于水库群,所有水库的状况及各个水库的情况都要予以考虑。
首先低水位运行时,必须分别确定蓄放流量。根据运行判断,实施泄流,并制定运行操作规程。为此收集降雨情况、水库入流、蓄水量、泄流量等信息进行综合分析。对于入库流量的分析,如果发生洪水,应根据上游的降雨、河流水位、洪水到达时间来预测入库流量,根据预测入流及蓄水量来确定运行体制及水位回落的对策。预测放流时会得出多种结果,熟练的管理人员则可筛选出比较准确的结果。其次,进行蓄流泄流计划的确定。首先在控制所配置了迅速收集雨量、流量的观测设备,综合控制所的信息处理工作站可以完成入库流量预报、洪水检索、各个水库运行仿真等辅助主任技术者的功能。采用入库流量预测功能,能根据收集到的雨量、预测雨量、流量等,预报最长6小时的上游产流量。采用洪水检索功能,能利用过去整理保管的洪水、降雨特性资料,检索类似降雨状况的洪水,预报将发生洪水的规模。洪水发生时要在短时间内利用水力学、水文资料、规则、经验等判断标准来做出决策和调度方案。为此,引进了水库管理系统,以便迅速对各要素进行整理和计算处理。水库管理自动化系统将经验丰富工作者的技术通过专家系统进行了
具体化,提高了管理水平。确定决策方针的条件之一是洪水的有无,以可信度加以判断。可信度是以洪水形成、产流、解除对策体制其三者的可信度来定义的。用通常的规律来推论时,用在-1.0与1.0之间的值5等分后相乘再平均的值来判明对策体制。用模糊论来预测流量,预测生坂水库入库流量时,用一次式来推定的有观测流量的增减率,用蓄留函数法来预测雨量,根据实测入流量的变量预测,用以上3种方法计算值的平均模糊论来预测入流量。推论用MIN-MAX法,结论的数值化用重心法。最后确定蓄水期、放流量,在洪水初期,要正确把握一定流量的洪水到达时间很难。水库管理主任技术者根据曾发生的类似情况,从保证安全的角度出发做计划。利用这些判断内容,在入库存流量中得到的3小时前的预测入库量以及入流量加上蓄放流量来决定流量。在台风降雨时,因台风引起的降雨,如果风圈只在一个水库流域,洪水流量可能马上就会到来。以往,都是参考台风进路预报范围进行安全预报,在此用危险区域作参考,制定追加放流计划。水库自动化,是一个有待进一步研究的领域,在一些自动控制理论,如模糊控制发展迅速的今天,相信水库自动化不仅仅只是以上的自动化,其概念将更加广泛,其必将应用一些控制思想,从而更好地解决水库控制问题。
3. (高分悬赏)水处理过程中怎样应用plc
http://www.21ca.cn/cdbbs/Search.asp?page=0&mode=1&key=PLC+%CB%AE%B4%A6%C0%ED&searchsort=0
介绍了县级中小城市污水处理工艺,西门子S7-300 PLC主要特点,污水处理厂的自控要求、PLC的系统硬件配置、软件设计,和实际运行结果。
可编程控制器PLC是实现污水处理厂自动控制的关键,县级中小城市的污水处理厂处理能力一般在10万m3/d以下,很多是1~5万立方米/d,监控点数一般不是很多,而选用西门子S7-300 PlC是一种即经济又切合实际的解决方案,它具有高度模块化结构,指令集功能强大,能够满足多样化和个性化的需求。
1 污水处理工艺流程
从当前污水处理工艺和技术研究、开发和应用的情况看,由于传统的活性污泥处理工艺在中小规模的污水处理厂中存在基建投资高、运行费用高以及电耗高等问题,因此,处理水量在10万立方米/d以下的县级中小城市的污水处理厂处理工艺一般多采用氧化沟和SBR工艺。西北某县城污水处理厂日处理污水4万吨,处理工艺采用的是奥贝尔氧化沟。主要处理:工段有机械处理段、生物处理段、和污泥脱水处理段。机械处理段由粗格栅间、进水泵房、细格栅间、旋流沉砂池组成。生物处理段由厌氧池、氧化沟、回流及剩余污泥泵房、二沉池、接触池等组成,污泥脱水处理段由储泥池、污泥脱水机房组成。该工艺的流程见图1。
城市污水管网收集到的污水到了进水泵房,在这里大的固体杂质被格栅机过滤掉,然后较稀的污水被提升泵送到旋流沉砂池,污水由于搅拌机和吸砂机的作用,其中的固体颗粒又被去除。下一道工序是污水先被送到厌氧池,目的是去磷、脱氮,然后流入氧化沟,这里有相应的菌种来分解、净化污水,氧化沟中的污泥细菌生态系统维持存活的主要条件一个是污水中的有机物杂质,另一个就是氧气的供应,所以氧化沟上的曝气转碟的作用是对污水进行充氧。经过氧化沟处理后的污水在二沉池沉淀后然后在接触池加氯达标后可直接排放,多余的污泥被排泥泵送到脱水机房,通过脱水处理,污泥被压干制成饼,用作肥料。
2 自控系统的硬件选择
污水处理主要是顺序逻辑控制,这正是PLC控制的优势所在。在众多的PLC生产厂家中,西门子公司的S7-300 PLC系列产品以其较高的性价比成为众多用户的首选。S7-300是模块化的中小型PLC系统,能满足中等性能要求的应用,模块化、无排风扇结构,各种单独的模块之间可进行广泛的组合以用于扩展。接口模块(IM)用于多机架配置时连接主机架(CR)和扩展机架(ER),S7-300通过分布式的主机架(CR)和二个扩展机架(ER)可以操作多达32个模块。中央处理单元(CPU)集成有PROFIBUS-DP和MPI通讯接口,多点接口(MPI))用于同时连接编程器、PC机和人机界面等。信号模块(SM)用于数字量和模拟量的输入输出。
3 总体控制要求及功能
污水处理厂自控系统的要求是对污水处理过程进行自动控制和自动调节,使处理后的水质指标达到要求的范围;在公司中控室发出上传指令时,将当前时刻运行过程中的主要工作参数(水质参数、流量、液位等)、运行状态及一定时间段内的主要工艺过程曲线等信息上传到公司中控室。功能如下:
1)控制操作:在中心控制室能对被控设备进行在线实时控制,如启停某一设备,调节某些模拟输出量的大小,在线设置PLC的某些参数等。
2)显示功能:用图形实时地显示各现场被控设备的运行工况,以及各现场的状态参数。
3)数据管理:依据不同运行参数的变化快慢和重要程度,建立生产历史数据库,存储生产原始数据,供统计分析使用。利用实时数据库和历史数据库中的数据进行比较和分析,得出一些有用的经验参数,有利于优化氧化沟的准闭环控制,并把一些必要的参数和结果显示到实时画面和报表中去。
4)报警功能:当某一模拟量(如电流、压力、水位等)测量值超过给定范围或某一开关量(如电机启停、阀门开关)阀发生变位时,可根据不同的需要发出不同等级的报警。
5)打印功能:可以实现报表和图形打印以及各种事件和报警实时打印。打印方式可分为:定时打印、事件触发打印。
4 系统构成及其布局
如果采用常规PLC集中控制方式,将现场信号通过电缆连接到集中控制室内的PLC上,由于工艺线路长、现场控制点分布范围广,需要敷设大量的电缆及桥架,且现场环境恶劣、其施工难度非常大。鉴于此,采用了PROFIBUS现场总线技术,根据工艺划分,系统共设了两个主站、两个子站、两个操作员站。采用西门子的S7-300系列PLC,主站采用CPU315-2DP,其带有一个DP通讯口和一个MPI口。子站采用通用性较好的ET200M远程模块,用于现场数据的采集和控制,并借助PROFIBUS(工业现场总线),方便控制网络系统的建立。其自控系统见图2。
控制系统分为三个级别,即现场级、控制级、管理级。
(1)管理级
管理级集中监控各个分站设备的运行状态。管理级现场总线选择PROFIBUS-FMS总线,两台安装组态软件的冗余服务器作为PROFIBUS-FMS现场总线的操作员站,安装在控制室内,可以同时收集现场数据。服务器采用WinCC组态软件,并配有服务器软件包选项。
(2)控制级和现场级
控制级主要功能是接收管理层设置的参数或命令,对污水处理生产过程进行控制,将现场状态输送到管理层。根据本厂工艺流程和总平面布置,结合马达控制中心MCC的位置和供配电范围,按照控制对象的区域、设备数量,以就近采集和单元控制为划分区域的原则,在进水泵房、变电所设两座现场主站PLC1、PLC2。在加氯间、脱水机房设两座现场子站,其中加氯间PLC1-1为进水泵房PLC1的DP从站,脱水机房PLC2-1为变电所PLC2的DP从站。现场主站与现场子站之间采用PROFIBUS-DP现场总线。现场主站PLC1、PLC2分别由电源模块PS 307、CPU315-2 DP模块和通讯模块CP343-5及相应信号模块SM组成。现场子站采用ET200M远程单元,每个ET200M单元均由1个IMl53-2总线接口模块和其它若干数字量、模拟量输入输出模块组成。
进水泵房现场主站PLC1监控范围为粗格栅、进水泵房、细格栅、沉砂池等,其主要控制对象为粗细格栅间的粗细格栅及进水电动闸门、进水泵房的污水提升泵、沉砂池的排砂装置和砂水分离等设备,此外,还负责进水水质如pH、SS(浊度测量)等参数的在线检测。其I/O配置为:DI=144、DO=48、A1=16。
加氯间现场子站PLC1-1监控范围为加氯间、接触池,其主要控制对象为加氯消毒等设备,此外其还负责出水水质如:余氯、COD、流量等参数的在线检测。其I/O配置为:D1=48、DO=16、AI=8。
变电所现场主站PLC2监控范围为厌氧池、氧化沟、回流及剩余污泥泵房、二沉池,主要完成对处理工艺参数的监测控制,如对溶解氧、污泥浓度、pH值、ORP值等参数的测控。对曝气设备、搅拌设备、排水设备、污泥回流及剩余泵、刮泥机等进行操作控制,以满足对处理出水水质的要求。其I/O配置为:DI=224、DO=8O、A1=24。
脱水机房现场子站PLC2-1监控范围为脱水机房、储泥池,其主要控制对象为储泥池的搅拌器、电动阀门,脱水机房的进泥泵、输送机、浓缩机、加药系统等设备。其I/O配置为:DI=48、DO=16、Al=8。
5 系统软件
计算机操作系统采用Microsoft Windows 2000 Professional中文版操作系统。历史数据库采用Microsoft SQLServer 2000中文版软件。上位机监控软件采用GE公司的iFIX3.5组态软件来实现。
1)操作系统软件Windows 2000 Professional中文版操作系统提供了一个快速、高效的多用户、多任务操作系统环境,是目前使用广泛的工控操作系统。数据库服务器采用Windows2000 server中文版配合Microsoft SQL2000使用,用来保存历史数据。各工作站均采用Windows 2000 Professional中文版操作系统。
2)iFIX3.5监控软件实现了对整个系统的开关量、状态量、电量、模拟量的采集和处理,并显示在主工作站的界面上;对一些污水处理厂重要的物理量如各个进水泵的电流、频率、出口压力等都实时显示在主上作站的主界面上,便于调度员及时掌握系统的运行情况。
3)数据库服务器上安装Microsoft SQL2000中文版数据库软件,用来储存整个污水厂重要的历史数据,通过iFIX3.5与Microsoft SQL 2000的通讯来读取历史数据。单独设计一个数据库服务器可以避免因为系统局部故障导致历史数据丢失现象的发生。
4)STEP7可以利用IEC-1131标准中八种编程语言中的6种(STL、LAD、FBD、CFC、SFC和SCL)进行编程、本系统利用STEP7对西门子可编程序控制器进行配置、编程。
6 结束语
用西门子S-300 PLC设计的自控系统在该污水处理厂投入使用以来,运行至今系统稳定、可靠。设备具有调试简单、操作方便、使用安全、效率高、故障率低,污水处理效果好的特点,提高了劳动生产率,同时由于软硬件均采用模块化结构,方便了工程技术人员的安装、调试和维修。
4. PLC设计污水处理中,粗格栅的前液位、后液位、前后液位差分别是什么意思啊
格栅就是相当于一个过滤的网吧!如果粗格栅前后的液位的差值大的话,就说明格栅堵了,需要清理了吧!这是我个人理解,没有做过污水处理。
5. 污水处理系统的全过程
现代污水处理技术,按处理程度划分,可分为一级、二级和三级处理。
一级处理
主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质,物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理的污水,BOD一般可去除30%左右,达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。
二级处理
主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质(BOD,COD物质),去除率可达90%以上,使有机污染物达到排放标准。
三级处理
进一步处理难降解的有机物、氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。主要方法有生物脱氮除磷法,混凝沉淀法,砂滤法,活性炭吸附法,离子交换法和电渗析法等。 整个过程为通过粗格栅的原污水经过污水提升泵提升后,经过格栅或者筛率器,之后进入沉砂池,经过砂水分离的污水进入初次沉淀池,以上为一级处理(即物理处理),初沉池的出水进入生物处理设备,有活性污泥法和生物膜法,(其中活性污泥法的反应器有曝气池,氧化沟等,生物膜法包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法和生物流化床),生物处理设备的出水进入二次沉淀池,二沉池的出水经过消毒排放或者进入三级处理,一级处理结束到此为二级处理,三级处理包括生物脱氮除磷法,混凝沉淀法,砂滤法,活性炭吸附法,离子交换法和电渗析法。二沉池的污泥一部分回流至初次沉淀池或者生物处理设备,一部分进入污泥浓缩池,之后进入污泥消化池,经过脱水和干燥设备后,污泥被最后利用。
6. 基于PLC的污水处理厂自动控制系统
工业污水处理自动控制系统设计
论文编号:ZD444 论文字数:30827,页数:52,有开题报告,任务书,文献综述,CAD图
摘要: 介绍了工业污水处理自动控制系统设计的基本原理及思想,叙述了工业污水处理系统中的自动控制过程及系统实施的实现方法,并对应用可编程控制器实现污水处理各个过程的控制及控制系统的组成做了详细的描述。此外,可编程序控制器具有可靠性高、编程简单、抗干扰强等一系列优点,所以广泛应用于工业控制领域,而由于PC机具有较好的人机界面和控制决策能力,让PLC与PC机之间通过总线RS422/485通信,使得PLC在人机交互性能方面的功能大大加强。这次的工业污水处理自动控制系统设计达到了当今现代自动化所追求的标准化、科技化、人性化三项要求,使得该系统具有很强的可靠性、维护性和智能性。
关键词:工业污水处理 PLC 控制系统 通信
Automatic control system of instrial sewage disposal
Abstract: Have introced basic principle and thought that the automatic control system of instrial sewage disposal is designed, have narrated the implementation method that the automatically controlled course and system in instry's sewage disposal system are implemented, and to using the programmable controller to realize that has done detailed description in control of each course of sewage disposal and composition of the control system. In addition can programme controller have dependability high , programming simple , anti-interference a series of advantages such as being better, so apply to the instry controlled field extensively, and because the PC has better man- machine interface and controls decision ability , let PLC and PC through communication , RS422/485 of bus , , make PLC function in human-computer interaction performance strengthen greatly. The automatic control system of instrial sewage disposal this time has nowadays been designed and reached modern automation standardization, technicalization, three requests of humanization pursued, making should have very strong dependability , maintenance and intelligent systematically.
Keywords: processing instry dirty water PLC control system communication
目 录
摘要
Abstract
第一章 我国工业发展现状以及水资源概述 1
1.1 工业发展现状及未来发展对策 1
1.2 水资源概述 5
第二章 我国工业污水的处理系统 7
2.1 概述 7
2.2 工业污水处理工艺 7
2.3 工业污水处理设备 10
2.4 工业污水处理工程材料 10
2.5 工业污水处理工程控制 11
第三章 可编程控制器应用技术 12
3.1 可编程控制器的历史与发展趋势 12
3.2 可编程序控制器的基本功能、特点和应用范围 13
3.3 可编程序控制器的工作原理 16
第四章 污水处理系统控制方案设计及选型 19
4.1 系统控制设计要求 19
4.2 系统工艺流程 20
4.3 系统硬件设计 20
4.4 PLC的选型与硬件配置确定 21
4.5 I/O分配 22
4.6 软件设计 24
4.7控制与显示面板设计 27
4.8系统的特点 28
4.9 工作过程、安装与布线的注意事项 29
第五章 污水处理系统的通信 31
5.1 PLC通信概述 31
5.2 通信方式 31
5.3 RS485串行通信接口及通信介质 32
5.4污水处理系统通信方案设计 33
总结 35
参考文献 36
致谢 38
附录1 系统梯形图 39
附录2 程序清单 42
附录3 显示控制面板图 44
附录4 总接线图 45
附录5 搅拌器电动机控制图 46
7. 废水处理系统是怎样构成的
WFRP-B设备主要由五部分组成:
格栅沉砂池、调节池、一体化污水处理设备、砂滤生态池、设备间。
1. 格栅沉砂池:隔除来水中的大块杂物及漂浮物,同时使来水中较大颗粒物在此沉降下来。可根据水质情况选用简易格栅或机械格栅。栅渣及沉砂定期清理,经消毒后交市政统一处理。
2. 调节池:调节水量,均衡水质。提升系统的抗冲击负荷能力。
3. 一体化污水处理设备:主体工艺为A/O生化工艺,内置沉淀及污泥回流系统。外壳采用机械缠绕玻璃钢罐体,为地埋式设计。设备的核心部分为生物接触氧化工段,该工段采用固定化活细胞工艺,加入外置高效曝气系统,通过好氧细胞的生命代谢作用,使水中的有机物得以消解,从而达到净化水质的目的。该设备特别适合生活类污水的净化过程。
4. 砂滤生态池:可作一体化污水处理设备的有效补充,对一体化污水处理设备出水进行深度处理。该处理系统是人工湿地生态系统的单级表现形式。通过基质的吸附、微生物的消解以及植物的吸收等综合作用,使出水水质稳定达到设计要求。
5. 设备间:内设两台鼓风曝气机和PLC自控设备。鼓风曝气机为一用一备,切换运行。污水处理站内所有设备均通过PLC控制设备进行自动控制切换,并进行过流、缺相、过压、欠压等故障的自动保护。
说明:
1. 图中缺氧池、生化池、沉淀池、消毒池整合为一体化污水处理设备。
2. 调节池根据需要选择性曝气。
3. 整套工艺将以一体生化设备为主体单元,并根据污水水质水量情况及买受方要求的处理标准,合计增减其它各单项单元,保证出水长期稳定的达标排放。
8. 基于PLC污水处理系统毕业设计论文
摘 要
随着城市的快速发展,环境问题显得日益重要。废水是破坏环境的一个主内要的因素,目前中容国污水处理自控系统相对落后,污水处理成本居高不下,污水厂排放的处理过的污水的水质不稳定,所以如何建立有效的自控系统,优化运行效果,减少运行费用,具有重要意义。
本文介绍了城市污水处理的基本工艺和流程,并通过研究设计一套基于PLC控制的污水处理系统。
文章首先介绍了PLC控制系统的硬件结构、工作原理以及设计PLC控制系统的基本原则和步骤,然后以SBR污水处理工艺为例,来说明PLC在污水处理过程中的应用。 先根据污水处理要求设计了设备的电气控制与自动控制线路,主要包括设备的启停、状态信号、故障信号和信号采集等。最后按照工艺要求设计PLC控制系统,其中包括PLC的选型、系统资源配置以及按照污水处理工艺编制PLC程序等。
关键词:污水处理,SBR,PLC
9. 污水处理厂自动化系统的分析与应用
一、引言
水是人类生活和国民经济发展的不可或缺的重要部分,随着科技水平的飞速发展和人类生活水平的巨大提升,对于洁净的优质的水源的需求也不断急剧释放。为建设可靠、稳定、先进、经济以及可扩展的合理的水处理自动化系统成为工程界和城市水行业营运管理部门共同关心的问题。微电子、通信、计算机技术的发展大大提高了水处理控制系统的信息化和智能化程度,与3C技术相结合的PLC以其卓越的可靠性、抗干扰性以及灵活的控制方式成为水处理自动化系统的核心控制器,其与开放的网络通信系统一起,共同推动着水处理自动化系统的智能化程度的发展。
水处理行业主要分为净水处理和污水处理两大部分。净水厂控制系统通常分为水厂调度系统、加药间(加氯间)PLC控制站、滤站PLC控制站、送水泵房PLC控制站等。各个控制站相对独立工作,通过有线网络进行通讯,将所有的数据信息送到水厂调度室进行处理,或将一部分数据通过调度系统以无线(或有线)通讯的方式送到城市的调度中心。对于污水处理来说,要根据污水水源地状况来确定污水处理的工艺流程,由于污水处理工艺的不同而自控系统应用PLC的要求也有所不同。一般讲,整个污水处理厂都有总控室和多个现场控制站,站与站之间通过控制器层网络或信息层网络相连,然后全部连接到总控室,总控室的多台计算机、工作站和图形站都用信息层网络连接,这样和现场控制站构成了集中管理,分散控制,高速数据交换的工厂级自动化网络[1].PLC自控系统是水处理厂的控制核心部分,对其合理的选型和设计,对污水厂能否高效、自动化的运行非常重要。然而,PLC网络又是其中的重中之重,网络的好坏直接影响到污水厂的正常运行。
二、系统构成
污水处理厂自控系统一般包括污水厂部分和厂外泵站部分。监控系统通讯网络和PLC是污水处理自动化系统的核心组成部分,它们的性能对污水处理自动化系统会起到决定性的作用[2].根据污水处理自动化本身的特点和监控需求选择合适的PLC及通讯网络是保证污水处理自动化系统性能的重要因素。
通信网络:
在污水处理自动化系统的结构上,国内在管理体制上主要采用三级管理,即监控总中心、区域监控分中心和监控站。由于监控站不直接对污水处理厂的外场设备进行直接控制,因此工程界按照系统结构的划分把监控系统划分为信息层、控制层和设备层。
第一层为信息层,主要负责大量信息及不同厂家不同设备之间的信息传输,工业以太网Ethernet为目前较常用的一种信息网络,世界各大PLC生产厂商均支持工业以太网,并且他们在原有TCP/IP的基础上,相继开发出实时性更高的工业以太网,如欧姆龙和罗克维尔支持的Ethernet/IP,施奈德支持的Modbus-TCP/IP以及西门子支持的ProfiNet等。由于Ethernet的信息量大,因此在污水处理厂自动化系统中以太网主要用于各个控制分站与监控中心的数据传输,包括各种传感器数据等大量历史数据信息。
第二层为控制层,主要采用现场总线组成隧道区域控制器网络,其特点是由于采用了标准总线组网,既能满足实时通信的要求,又具有开放协议的标准接口,能在总线上方便的挂接各种外场设备,有利于监控系统的扩展。目前,现场总线有40多种,在污水处理厂自动化系统中应用的现场总线主要有ControllerLink、LonWorks、Inetrtbus、Profibus、Can和Modbus.他们的共同特点是高速、高可靠,适合PLC与计算机、PLC与PLC及其它设备之间的大量数据的高速通讯。为使系统的稳定可靠,控制层的网络结构多采用环网的方式组成,包括线缆型和光纤作为传输介质,具体组网将在后面作出实例说明。
第三层为设备层,这一层用于PLC与现场设备、远程I/O端子及现场仪表之间的通讯,它们有DeviceNet、Modbus以及Profibus/DP等,其中DeviceNet已经成为工业界的标准总线而得到了广泛的应用,而Profibus/DP虽然没有成为标准,但是它的应该也相当广泛。
值得指出的是,近来年以太网的广泛应用使得人们把目光投向了现场总线上来,工业以太网是否最终将取代现场总线仍然是一个争论的话题。然而,不论是Ethernet/IP还是Modbus-TCP/IP,以太网在一些重要的性能指标上仍然无法具有现场总线的特点和优势。从本质上来讲,以太网的载波帧听冲突监测CSMA/CD的访问方式,实时性并没有现场总线采用的令牌总线和令牌环的访问方式高,不论人们采用何种方式,如协议封装、分时访问控制等,都只能改善以太网的实时性,起不到本质的改变。在当前技术还未完全成熟之前,现场总线应用于控制层,是一个积极和稳妥的选择。随着以太网技术的不断发展,今后其取代现场总线而用于控制层也是很有可能的。
监控分中心及上位监控软件:
监控分中心一般将设置多台SCADA工作站(工控机)。分别用于水厂调度系统、加药间(加氯间)、滤站、送水泵房等监控,完成污水厂内各种设备的状态显示、自动控制、半自动控制、打印报警、分析报表等工作。同时,监控分中心还将设置了多台服务器,为其它计算机提供支援和与监控总中心进行通信。
PLC的选择:
施奈德(Schneider)、西门子(Siemens)、欧姆龙(Omron)、罗克维尔(Rockwell)、通用电气(GE)是全球五大PLC制造厂商和整体方案的提供者,他们的产品面向各自不同的领域,其中在污水处理自动化系统的应用方面,又以罗克维尔、欧姆龙和施奈德的应用最为广泛。
污水处理自动控制系统对PLC的性能提出了更高的要求,作为污水处理自动控制系统的核心控制器,其必须具备以下几大功能特点:首先本身必须稳定可靠,并具有预先处理数据和集中传输数据的能力,具有较高的故障保护能力;其次,控制分站本地控制器可以独立承担控制分区的基本控制任务,即使监控站或者监控中心因故障停止运行,相邻区域的控制器也能交换数据信息;再次,当某控制站的控制量出现变化时,可按预定方案和程序采取相应的算法,对相关区域的控制对象,比如泵或者加药系统等做出相应的调整。因此,它必须至少有如下功能模块,数据采集存储处理功能(实现集中和独立工作方式,尤其是在独立控制时能与相邻控制器实现数据交换);通信功能、容错功能、自动诊断功能和本地操作功能(即能带触摸屏)。
必须综合考虑整个监控系统的性能要求和自然条件以及运营周期对设备的要求进行选择,尤其在极端气候和恶劣环境状况条件下或较大规模的污水处理厂,需要选择性能更好的双机热备冗余的PLC,如Schneider的2Quantom系列、Rockwell的2ControlLogix、Omron的CS1D系列、Siemens的S7-417系列;区别在于Omron的双系统是在一个底板上实现,而Siemens等是两个底板通过光纤连接,会在一定程度上占用控制柜的空间,但他们的配置都很灵活,可以任意实现双CPU双电源、双CPU单电源、单CPU单电源多种冗余结构。
在一般的环境状态的时候或较小规模的污水处理厂,多采用标准的机型作为现场控制器,如Schneider的Quantom140系列、Rockwell的ControlLogix、Omron的CS1系列、Siemens的S7-400系列等;他们都支持工业以太网和多种现场总线,控制方式采用远程带CPU的智能分布式结构,系统开放性和兼容性强,丰富的I/O及高功能模块,完全满足污水处理自动控制系统对信号处理的要求。
三、应用案例
下面以天津咸阳路污水处理厂为例[3],具体说明污水处理厂自动控制系统的组成,控制系统拓扑图如图一所示:
信息层:咸阳路污水处理系统因其分布面积较大,厂区内共有5个PLC分站:预处理系统分控主站PLC1、生物处理系统分控主站PLC2、污泥处理系统分控主站PLC3、出水及雨水系统分控主站PLC4和污泥消化系统PLC5,使用的CPU均为OMRON的CS1H-CPU66H.该功能层实现污水处理厂各单元过程所有过程参数、设备运行状态及电气参数的数据采集,单元过程及设备的控制,并通过OMRON网络模块CS1W-ETN21,和中央控制室通过赫斯曼太网交换机,组成100M光纤以太环网,向监控层传送数据和接受监控层控制指令。在中控室中,作为工业以太网结点的系统数据服务器、两台工程师/操作员站计算机、打印机、UPS电源及监视屏等设备,其主要职能是进行系统中的信息交换与信息显示及控制。该层通过上位监控软件实现对主要工艺设备的控制和调度,对污水处理全过程中的工艺参数进行数据采集、监控、优化和调整,对主要工艺流程进行动态模拟和趋势分析、实时数据处理和实时控制,在控制组态上实现各种常规与复杂的优化控制、专家控制、模糊控制等先进的智能控制。同时,功能强大与稳定的实时和历史数据库亦通过以太网成为上下层间的信息通道。污水厂中控室控制站还通过RIAMBView和信息中心、便携计算机及厂外泵站(咸阳路泵站、密云路泵站)等处进行远程通讯,RIAMBView具备远程数据服务(最适合SCADA)功能,通过宽带接收或发送相关数据,实现远端对部分实时画面、进程数据库的访问。
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