污水處理廠智慧水務(wù)系統(tǒng)-力控監(jiān)控組態(tài)軟件，遠(yuǎn)程控制平臺(tái)

一、系統(tǒng)要求：

　　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)，不會(huì)影響其它設(shè)備的運(yùn)行和通訊。
　　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。
　　3. 通訊系統(tǒng)的性能
　　控制系統(tǒng)應(yīng)是開(kāi)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(wú)特殊要求。
　　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(mǎn)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。
　　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(guò)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：

如上所示，自控系統(tǒng)的組成主要包括：
1. PLC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、通訊模塊。
2. 主PLC控制站
　　主PLC控制站的主要功能是通過(guò)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控制站通訊功能，包括與PLC現(xiàn)場(chǎng)控制站之間的通訊、與中央控制站之間進(jìn)行通訊。它的組成主要包括LIM1（PLC的CPU）、通訊模塊和電源等。
3. 控制網(wǎng)絡(luò)
自控系統(tǒng)包括如下網(wǎng)絡(luò)：
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(lái)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(wú)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(guò)ENET模塊，來(lái)實(shí)現(xiàn)在以太網(wǎng)中的數(shù)據(jù)傳遞。
3.2 PLC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)間有苛刻要求的信息傳輸應(yīng)用場(chǎng)合，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(guò)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(guò)CBNR通訊模塊，可以輕松地完成CONTROLNET控制網(wǎng)絡(luò)的通訊功能。
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(lái)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(kāi)。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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kù)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(chē)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(lái)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(kù)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(guò)設(shè)定的上限時(shí)，自動(dòng)打開(kāi)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。
3.5 A/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(kāi)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(mǎn)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、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(mǎn)足后起動(dòng)；反之，當(dāng)兩個(gè)停機(jī)控制條件同時(shí)滿(mǎn)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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