污水處理廠自控中控控制系統(tǒng)
發(fā)布日期：2016-11-24 14:51 瀏覽次數(shù)：
近年來,隨著我國經濟社會的快速發(fā)展和城市人口的較快增長,工業(yè)污水和城市生活污水排放大量增加,對當?shù)爻青l(xiāng)居民及河流沿岸地區(qū)造成了嚴重污染,威脅著人民群眾的健康和生活,加劇了人口與水資源和生態(tài)環(huán)境的矛盾,嚴重影響我國的可持續(xù)發(fā)展。實施污水處理項目建設,對改善人民群眾生活質量,加快我國城鎮(zhèn)化建設、完善城鎮(zhèn)功能、改善投資環(huán)境將起到重大推動作用。
南京康卓環(huán)境科技有限公司是一家專業(yè)的污水處理廠自動化控制系統(tǒng)、中控系統(tǒng)提供商，康卓電氣工程師介紹：污水處理是一個非常復雜的系統(tǒng),整個過程的可變因素很多,有水量、濃度、溫度、氣量、微生物狀態(tài)、機械運行情況等,需要一種高級的控制系統(tǒng),使之能對生產過程出現(xiàn)的各種數(shù)據(jù)給予采集、計算,得出運行狀態(tài)是否正常的結論,并能給操作人員以有益的提示。本文以徐州睢寧桃嵐化工園污水處理廠項目為背景,介紹了污水處理廠自動化控制系統(tǒng)的設計方案與實現(xiàn)方法。
一、系統(tǒng)概述
根據(jù)徐州市睢寧桃嵐化工園污水處理廠的規(guī)模及工藝要求，結合多年來康卓科技在污水處理行業(yè)及多個污水處理廠建設的成熟技術和豐富經驗，我們設計使用HMI+PC系統(tǒng)為本次項目的自動化系統(tǒng)構成，再通過和其他各種外設的連接，從而實現(xiàn)對整體排水工藝的全過程自動化控制系統(tǒng)，并按照預定的程序對現(xiàn)場設備實現(xiàn)全方位的控制以及信號的采集和傳輸。
如上圖所示，在現(xiàn)場控制層，現(xiàn)場各設備狀態(tài)信號輸入PLC的開關量輸入模塊（DI模塊），PLC的CPU通過邏輯運算和數(shù)據(jù)轉換成為控制信號，由開關量輸出模塊（DO模塊）輸出信號，控制各泵動作，同時PLC將采集到的各設備的狀態(tài)信號傳輸上位機控制系統(tǒng)，由上位機組態(tài)軟件直觀形象的顯示出來。另外通過現(xiàn)場儀器儀表對系統(tǒng)的參數(shù)進行測量，并將所測的數(shù)據(jù)傳輸至PLC的輸入模塊中，PLC根據(jù)從控制上位機上設定的各項參數(shù)（各液位的高度等）實現(xiàn)對系統(tǒng)的全自動控制。由上圖可知，在現(xiàn)場控制層的所有信號的采集和傳輸全部通過PLC來實現(xiàn)；上位機起人機對話媒介，能夠對所有設備及數(shù)據(jù)進行監(jiān)視、控制、參數(shù)設定、事件存儲、報警查詢等操作。
除上位機監(jiān)控與現(xiàn)場監(jiān)控，我們還將設置馬賽克屏作為整個污水處理廠的模擬顯示設備。馬賽克屏作為傳統(tǒng)的模擬顯示設備，一直是大型企業(yè)調度監(jiān)控系統(tǒng)中的一個重要的組成部分。被廣泛用于公共事業(yè)及相關領域，在電力、煤炭、水利、環(huán)保、公路、鐵路、航空、化工等行業(yè)中的安全生產系統(tǒng)發(fā)揮著不可替代的作用。下圖為桃蘭化工園的馬賽克屏模擬效果圖：
圖示馬賽克屏效果示意圖
如上圖所示，馬賽克屏工藝美觀，氣勢恢宏，與現(xiàn)代控制室的整體風格接近。而且其具有較強的擴展性和設備配套能力，屏面設備安裝、移動方便，可隨時調整屏面位置，能夠實時顯示現(xiàn)場設備的工作參數(shù)、運行狀態(tài)。及時、真實、全面的反應系統(tǒng)設備的運行狀況。
二、系統(tǒng)控制邏輯功能
控制方式，本系統(tǒng)控制方式分為：就地控制、集中手動控制、集中自動控制。
就地控制：此控制模式下，各泵控制柜的模式開關在就地狀態(tài)，各泵的啟?；ゲ魂P聯(lián)，啟停操作在各泵對應的控制柜上點動按鈕操作。此模式下上位機僅顯示狀態(tài)，不參與控制，對應的控制按鈕無效。
集中手動控制：此控制模式下，各泵控制柜的模式開關在遠方狀態(tài)，各泵的啟停互不關聯(lián)，啟停操作在上位機上點動相應按鈕執(zhí)行。同時上位機上顯示各泵的工作狀態(tài)。
集中自動控制：此控制模式下，各泵控制柜的模式開關在遠方狀態(tài)，各泵的啟停不受人為控制，泵的狀態(tài)由PLC內設定的程序及參數(shù)自行控制。上位機上顯示各泵的工作狀態(tài)。
系統(tǒng)自動模式詳細分解（以水池液位控制為例）：首先確定系統(tǒng)處于集中自動控制模式下。確認6個液位的設置參數(shù)符合實際要求。系統(tǒng)根據(jù)實際測量的液位自動運行，運行模式如下：
1）、液位一液位較低，為保護水泵（缺水保護），當水位由高水位回落至此水位以下時，系統(tǒng)自動停泵。
2）、液位二高于液位一，為啟動一臺泵的信號。
3）、液位三高于液位二，液位由液位二升至液位三，系統(tǒng)自動啟動第二臺泵。
4）、液位四高于液位三，液位由液位三升至液位四，系統(tǒng)自動啟動第三臺泵。
5）、液位五高于液位四，液位由液位四升至液位五，系統(tǒng)自動啟動第四臺泵。
6）、液位六為較高液位，液位由液位五升至液位六，系統(tǒng)發(fā)出聲光報警信號。提醒用戶液位超高（警戒水位報警）。
7）、先進、二、三、四臺泵并非對應1#、2#、3#、4#泵。系統(tǒng)根據(jù)啟動的次數(shù)自動輪換起泵，先進次起泵先進、二、三、四臺泵對應泵為1#、2#、3#、4#泵。第二次起泵先進、二、三、四臺泵對應泵為2#、3#、4#、1#泵。第三次起泵先進、二、三、四臺泵對應泵為3#、4#、1#、2#泵。第四次起泵先進、二、三、四臺泵對應泵為4#、1#、2#、3#泵。當其中的一臺泵發(fā)生故障時，立即切換下一臺泵自動投入運行。
8）、液位是否到達的狀態(tài)由液位指示燈顯示，藍色表示未到達，紅色表示到達。液位的設定值由每液位指示燈右側的數(shù)值顯示器顯示。
9）、無論控制模式處于何種模式，各泵的運行都進行累計計時，計時時間顯示在如圖所示的控制柜右側。
5、電動閥門的控制，若閥前安裝電動閥門，每臺電動閥門與對應的水泵連鎖，啟動每臺水泵前先開啟閥門，閥門完全打開后延時設定時間運行水泵，水泵運行設定時間后關閉閥門。
6、格柵的控制，若該系統(tǒng)安裝格柵，則根據(jù)時間控制格柵機的運行，格柵系統(tǒng)每隔60min運行一次，運行時間20min。
7、啟閉機，由于啟閉機處于常開狀態(tài)，僅檢修時需要關閉，故啟閉機沒用自動控制，僅手動控制即可，監(jiān)控系統(tǒng)僅對其進行狀態(tài)監(jiān)控及手動開閉操作。
8、壓實機（輸送機），若系統(tǒng)安裝壓實機，壓實機與格柵聯(lián)動，格柵運行時壓實機運行，格柵停止運行后延時設定時間，壓實機停止運行。
9、厭氧池及氧化溝內設備，根據(jù)時間控制污泥和水進入?yún)捬醭?，通過潛水攪拌器的不停攪拌并進行1-2小時的氧化。污泥和水在潛水推流器的作用下，在氧化溝內不斷地移動并進行氧化，在自動模式下系統(tǒng)根據(jù)污水處理廠的工況及工藝參數(shù)由PLC根據(jù)預先編制好的程序來完成對設備的操作。
三、系統(tǒng)功能
本控制系統(tǒng)具有保護、控制、測量、信號采集及故障記錄等功能，這些保護按常規(guī)配置，控制有手動和自動控制功能，具有聯(lián)鎖裝置。測量包括電氣測量和非電氣測量。信號采集主要是保護裝置的動作信號、設備故障信號及其它接點信號。
控制系統(tǒng)采用可編程序控制器PLC進行數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)控制。控制系統(tǒng)應對整個系統(tǒng)進行集中監(jiān)視、管理、自動順序控制，并可實現(xiàn)遠方手動即軟手動操作。
控制方式使用一臺上位機操作站作為操作平臺。通過上位機顯示畫面對各個泵站進行監(jiān)視和控制，淘汰了傳統(tǒng)的儀表盤臺和按鈕控制。所有運行參數(shù)、報警信號均應能打印記錄。
系統(tǒng)采用自動程序控制、就地操作相結合的控制方式。圖控軟件能顯示各個泵站的工藝流程及測量參數(shù)、控制方式、順序運行狀態(tài)、控制對象狀態(tài)等，并能對參數(shù)進行成組顯示、趨勢曲線顯示和棒圖顯示。當參數(shù)越限報警、控制對象故障或狀態(tài)變化時，能以不同顏色進行顯示。
系統(tǒng)中硬件方面的所有模件是插接式的，便于更換。系統(tǒng)中任一模件的故障，不影響其他模件的運行。系統(tǒng)具有自診斷功能，診斷至I/O模件級。在程控系統(tǒng)故障時，能及時給出LED自診斷故障顯示和音響報警。
軟件方面，其操作界面簡單明了，仿真效果好，所有電機成顏色、動態(tài)顯示其狀態(tài)，管路有水流效果，液面有升降效果。操作人員能夠及時查詢一次設備狀態(tài)，并可以人工打印、存儲數(shù)據(jù)。能夠顯示事件信息，事件列表，并提供了各種查詢手段，還可以進行人工置數(shù)操作，報警確認操作，可以顯示在線曲線和歷史曲線，顯示歷史報表，并且能夠打印。
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