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力控監(jiān)控軟件在城市污水處理控制系統(tǒng)的應(yīng)用

時(shí)間:2011-11-08 16:06:40來源:gengwt

導(dǎo)語:?城市污水處理工程自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求采用集散型控制系統(tǒng),采取“集中監(jiān)測(cè),分散控制”的原則,由廠級(jí)中央監(jiān)控工作站和現(xiàn)場(chǎng)分散控制站組成全廠工業(yè)控制網(wǎng)。

  城市污水處理是政府的重點(diǎn)工程,一些大的城市每天要處理污水幾十萬立方米乃至幾百萬立方米。城市污水處理工程自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求采用集散型控制系統(tǒng),采取“集中監(jiān)測(cè),分散控制”的原則,由廠級(jí)中央監(jiān)控工作站和現(xiàn)場(chǎng)分散控制站組成全廠工業(yè)控制網(wǎng)?,F(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)與二臺(tái)中央調(diào)度計(jì)算機(jī)之間的通訊采用以通訊光纖為介質(zhì)的高速工業(yè)以太網(wǎng)。

  一、系統(tǒng)的要求:

  1.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

  控制網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備容量>128臺(tái),通訊波特率>5MB,通訊距離>2KM,在出現(xiàn)故障時(shí)增加或刪除一個(gè)節(jié)點(diǎn),都不會(huì)影響其它設(shè)備的運(yùn)行和通訊。

  1.2故障診斷

  控制系統(tǒng)應(yīng)具有自診斷功能,可以在運(yùn)行中診斷出系統(tǒng)的部件是否出現(xiàn)故障,并且在監(jiān)控軟件中及時(shí)、準(zhǔn)確地反映出故障狀態(tài)、故障時(shí)間、故障地點(diǎn)、及相關(guān)信息。在系統(tǒng)發(fā)生故障后,I/O的狀態(tài)應(yīng)返回到系統(tǒng)根據(jù)工藝要求預(yù)設(shè)置的狀態(tài)上。

  1.3通訊系統(tǒng)的性能

  控制系統(tǒng)應(yīng)是開放的控制系統(tǒng)。它除了具有良好的網(wǎng)絡(luò)通訊能力外,通訊結(jié)構(gòu)應(yīng)采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)環(huán)形冗余結(jié)構(gòu)。還應(yīng)具有與其它控制系統(tǒng)通訊功能和標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)外通訊接口,網(wǎng)絡(luò)連接應(yīng)無特殊要求。

  1.4擴(kuò)展性和兼容性

  為了保證在工廠擴(kuò)建或改造時(shí)滿足工廠的控制要求,控制系統(tǒng)應(yīng)具有較強(qiáng)擴(kuò)展能力,并且系統(tǒng)的關(guān)鍵部件如主機(jī)、電源及通訊網(wǎng)絡(luò)均可進(jìn)行擴(kuò)展。

  1.5控制網(wǎng)絡(luò)要求

  安全可靠、迅捷高效的控制網(wǎng)絡(luò)是成功的過程自動(dòng)控制系統(tǒng)的先決條件,對(duì)于分布式自動(dòng)化控制系統(tǒng)更是如此。本項(xiàng)目的通信系統(tǒng)采用以光纖為傳輸介質(zhì)的冗余網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),它包括:

  ☆工業(yè)以太網(wǎng),傳輸速率為10MB/S

  ☆現(xiàn)場(chǎng)總線,傳輸速率為9.6KB/S至12MB/S(波特),可根據(jù)需要自由設(shè)定。

  工業(yè)以太網(wǎng)作為整個(gè)控制系統(tǒng)的系統(tǒng)總線,用于連接中央控制室內(nèi)的各種設(shè)備(包括工程師站和操作員站)和各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站。

  二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

  自控系統(tǒng)采用美國(guó)AB公司生產(chǎn)的CONTROLLOGIX系列PLC,PLC控制系統(tǒng)的組成如下:

三維力控

  如上所示,自控系統(tǒng)的組成主要包括:

  2.1PLC現(xiàn)場(chǎng)控制站

  現(xiàn)場(chǎng)控制站的PLC系統(tǒng)的主要功能是遠(yuǎn)程I/O模塊和通訊的功能,它主要包括模擬輸入模塊、數(shù)字輸入模塊、數(shù)字輸出模塊、以及通訊模塊。

  2.2主PLC控制站

  主PLC控制站的主要功能是通過預(yù)先編制好的控制程序,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制站I/O模塊所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、運(yùn)算并相應(yīng)的輸出結(jié)果。主PLC控制站還通訊功能,包括和PLC現(xiàn)場(chǎng)控制站之間的通訊和與中央控制站之間進(jìn)行通訊。它的組成主要包LIM1(PLC的CPU)、通訊模塊和電源等。

  2.3控制網(wǎng)絡(luò)

  自控系統(tǒng)包括如下網(wǎng)絡(luò):

  2.3.1工業(yè)以太網(wǎng)

  工業(yè)以太網(wǎng)是一種帶有沖突檢測(cè)的多點(diǎn)數(shù)據(jù)通訊方法(CSMA/CD),使用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議,大慶東城污水處理廠自控系統(tǒng)采用工業(yè)以太網(wǎng)來完成中央控制站和現(xiàn)場(chǎng)控制站之間的數(shù)據(jù)傳遞,利用工業(yè)以太網(wǎng),可以充分的利用系統(tǒng)資源,數(shù)據(jù)的傳送可以暢通無阻,因?yàn)樗捎脟?guó)家標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議,所以它可以方便地進(jìn)行連接和擴(kuò)充,并且可以在國(guó)際互連網(wǎng)上,獲得污水處理廠的數(shù)據(jù)信息。AB的CONTROLLOGIX系統(tǒng)通過ENET模塊,來實(shí)現(xiàn)在以太網(wǎng)中的數(shù)據(jù)傳遞。

  2.3.2PLC控制網(wǎng)絡(luò)(CONTROLNET)

  控制網(wǎng)絡(luò)是一種高速確定性的網(wǎng)絡(luò),用于對(duì)時(shí)間有苛刻要求的應(yīng)用場(chǎng)合的信息傳輸,它為對(duì)等通訊提高了實(shí)時(shí)的控制和報(bào)文傳送服務(wù)。CONTROLLOGIX系統(tǒng)的控制網(wǎng)絡(luò)對(duì)同一鏈路上的I/O、實(shí)時(shí)互鎖、對(duì)等通訊等,均具有相同的帶寬。對(duì)離散和連續(xù)的過程控制應(yīng)用場(chǎng)合,均具有確定性和可重復(fù)性的功能。在控制網(wǎng)絡(luò)內(nèi),可以實(shí)現(xiàn)輸入數(shù)據(jù)的多信道廣播、對(duì)等數(shù)據(jù)的多信道廣播。通過CBNR通訊模塊,可以輕松地完成CONTROLNET控制網(wǎng)絡(luò)的通訊功能。

  2.3.3中央控制室計(jì)算機(jī)

  中央控制室計(jì)算機(jī)采用力控組態(tài)軟件來完成實(shí)時(shí)控制和監(jiān)測(cè)功能。

 

  三、控制方案概述

  儀表和動(dòng)力設(shè)備均設(shè)有兩種控制方式,即現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制方式和集中控制方式,以集中控制方式為主。集中控制主要在值班控制室的PLC控制臺(tái)上由值班操作員進(jìn)行。集中控制方式又分為自動(dòng)控制方式和手動(dòng)控制方式。雖然在中央控制室也可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表和設(shè)備進(jìn)行必要的直接操作控制,但中央控制室主要是執(zhí)行管理和監(jiān)督功能和對(duì)重要設(shè)備的運(yùn)行及停止給出允許指令。

  3.1調(diào)節(jié)池控制

  進(jìn)入污水處理廠的污水首先進(jìn)入調(diào)節(jié)池,以對(duì)水量和水質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)池內(nèi)的4個(gè)潛水泵對(duì)應(yīng)有4個(gè)電動(dòng)碟閥。潛水泵和電動(dòng)碟閥的控制分手動(dòng)方式和自動(dòng)方式。在自動(dòng)方式下,當(dāng)調(diào)節(jié)池水位高于75%時(shí),4臺(tái)潛水泵和其對(duì)應(yīng)的電動(dòng)蝶閥全都起動(dòng)和打開。當(dāng)調(diào)節(jié)池水位在50~75%時(shí),只起動(dòng)3臺(tái)潛水泵并打開和其對(duì)應(yīng)的3臺(tái)電動(dòng)蝶閥。當(dāng)調(diào)節(jié)池水位在25~50%時(shí),只起動(dòng)2臺(tái)潛水泵并打開和其對(duì)應(yīng)的2臺(tái)電動(dòng)蝶閥。當(dāng)調(diào)節(jié)池水位在低于25%時(shí),只起動(dòng)1臺(tái)潛水泵并打開和其對(duì)應(yīng)的1臺(tái)電動(dòng)蝶閥。當(dāng)調(diào)節(jié)池水位低于低限設(shè)定值時(shí)潛水泵停泵,電動(dòng)蝶閥全關(guān)。在手動(dòng)方式下,操作員可根據(jù)情況對(duì)每臺(tái)潛水泵和其對(duì)應(yīng)的電動(dòng)蝶閥單獨(dú)操作。

  調(diào)節(jié)池的攪拌機(jī)可根據(jù)潛水泵運(yùn)行信號(hào)自動(dòng)起動(dòng),也可由操作員手動(dòng)起動(dòng)。自動(dòng)起動(dòng)方式下,攪拌機(jī)可分組起動(dòng)或全部起動(dòng)。手動(dòng)起動(dòng)方式下,每臺(tái)攪拌機(jī)均可單獨(dú)操作。

  流量計(jì)FI-101增加進(jìn)水流量累計(jì)軟功能塊,對(duì)進(jìn)水流量進(jìn)行累計(jì),數(shù)據(jù)存在中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫中,可隨時(shí)調(diào)用和打印。

  3.2細(xì)格柵間與沉砂池的控制

  細(xì)格柵間設(shè)回轉(zhuǎn)式機(jī)械格柵2臺(tái)(1用1備)。細(xì)格柵間前后各裝有啟閉機(jī)和液位差計(jì)。去渣設(shè)備可根據(jù)液位差(如大于某設(shè)定值)或定時(shí)自動(dòng)起動(dòng),也可由操作員手動(dòng)起動(dòng)。

  沉砂池的行車式刮砂機(jī)和砂泵可根據(jù)設(shè)定的時(shí)間自動(dòng)同步運(yùn)行或由操作員手動(dòng)控制運(yùn)行。當(dāng)刮砂機(jī)在池上往返運(yùn)行一個(gè)來回后,刮砂機(jī)和砂泵自動(dòng)停機(jī)。

  流量計(jì)FI-102增加進(jìn)水流量累計(jì)軟功能塊,對(duì)進(jìn)水流量進(jìn)行累計(jì),數(shù)據(jù)存在中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫中,可隨時(shí)調(diào)用和打印。

  3.3初沉池及配水井的控制

  初沉池配水井有3個(gè)啟閉機(jī),2個(gè)啟閉機(jī)分別控制到2個(gè)初沉池的進(jìn)水,第3個(gè)啟閉機(jī)控制跨越初沉池的旁路。

  初沉池裝有液位計(jì),以指示其液位變化。當(dāng)液位超過設(shè)定的上限時(shí),自動(dòng)打開啟閉機(jī)將水送入對(duì)應(yīng)的A/O生化反應(yīng)池。

  刮泥機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)由PLC進(jìn)行監(jiān)控。刮泥機(jī)可自動(dòng)或手動(dòng)運(yùn)行。

  3.4廠區(qū)排水泵池的控制

  廠區(qū)排水泵池的控制分手動(dòng)控制方式和自動(dòng)控制方式。

  在自動(dòng)控制方式下,當(dāng)廠區(qū)排水泵池水位在50~75%時(shí),起動(dòng)一臺(tái)排水泵。當(dāng)廠區(qū)排水泵池水位在75%以上時(shí),起動(dòng)另一臺(tái)排水泵。

  當(dāng)廠區(qū)排水泵池水位回落到75%以下時(shí),停一臺(tái)排水泵。當(dāng)廠區(qū)排水泵池水位回落到50%以下時(shí),停另一臺(tái)排水泵。

  在手動(dòng)控制方式下,操作員可指定任一排水泵的起、停。

  3.5A/O生化反應(yīng)池與鼓風(fēng)機(jī)的控制

  每座生化反應(yīng)池分五個(gè)廊道,每個(gè)廊道都裝有溶解氧指示儀表。在好氧段有送風(fēng)管,送風(fēng)管入口設(shè)有電動(dòng)蝶閥。操作員可根據(jù)各廊道溶解氧指示儀的指示值決定該廊道電動(dòng)蝶閥的開啟。

  在絕氧段設(shè)水下攪拌器3臺(tái)。水下攪拌器設(shè)定為“自動(dòng)”運(yùn)行狀態(tài)后將連續(xù)運(yùn)行,除非故障或手動(dòng)停機(jī)。

  一期工程設(shè)3臺(tái)鼓風(fēng)機(jī),2用1備,每個(gè)鼓風(fēng)機(jī)出口設(shè)一電動(dòng)蝶閥。

  當(dāng)溶解氧值還未達(dá)到要求時(shí),自動(dòng)起動(dòng)第2臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)以增加風(fēng)量,直至滿足要求。

  3.6二沉池的控制

  監(jiān)視二沉池的泥位,溫度,溶解氧和出水量。

  監(jiān)視二沉池出口的PH值,COD值,BOD值,氨氮值,溶解氧值。

  3.7污泥池控制

  污泥泵池設(shè)4臺(tái)回流污泥泵,其工作程序同調(diào)節(jié)池的抽水泵工作程序相同。但回流污泥泵除受泥位高低控制外,還受進(jìn)水量大小變化的控制,原則上污泥回流量與進(jìn)水量為1:1。

  每臺(tái)泵在上述任一條件滿足后起動(dòng);反之,當(dāng)兩個(gè)停機(jī)控制條件同時(shí)滿足時(shí)方可停泵。

  監(jiān)視進(jìn)入A/O生化反應(yīng)池的污泥壓力和MLSS值。

  根據(jù)工藝要求和工廠穩(wěn)定操作后,每天定時(shí)定量起動(dòng)潛污泵,將剩余污泥排入污泥間。

  3.8污泥間控制

  監(jiān)視剩余污泥的流量和污泥累計(jì)量。

  監(jiān)視污泥液位和MLSS值。

  當(dāng)污泥液位高于上限值時(shí),起動(dòng)螺桿泵,將污泥送入污泥脫水間。

  四、總結(jié)

  采用AB的CONTROLLOGIX和力控的組態(tài)軟件,采用上圖的硬件結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的要求。

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