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(lái),隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展和城市人口的較快增長(zhǎng),工業(yè)污水和城市生活污水排放大量增加,對(duì)當(dāng)?shù)爻青l(xiāng)居民及河流沿岸地區(qū)造成了嚴(yán)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(yán)重影響我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展。實(shí)施污水處理項(xiàng)目建設(shè),對(duì)改善人民群眾生活質(zhì)量,加快我國(guó)城鎮(zhèn)化建設(shè)、完善城鎮(zhèn)功能、改善投資環(huán)境將起到重大推動(dòng)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(dòng)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(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng),整個(gè)過(guò)程的可變因素很多,有水量、濃度、溫度、氣量、微生物狀態(tài)、機(jī)械運(yùn)行情況等,需要一種高級(jí)的控制系統(tǒng),使之能對(duì)生產(chǎn)過(guò)程出現(xiàn)的各種數(shù)據(jù)給予采集、計(jì)算,得出運(yùn)行狀態(tài)是否正常的結(jié)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(xiàng)目為背景,介紹了污水處理廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案與實(shí)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(jié)合多年來(lái)康卓科技在污水處理行業(yè)及多個(gè)污水處理廠建設(shè)的成熟技術(shù)和豐富經(jīng)驗(yàn),我們?cè)O(shè)計(jì)使用HMI+PC系統(tǒng)為本次項(xiàng)目的自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)成,再通過(guò)和其他各種外設(shè)的連接,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整體排水工藝的全過(guò)程自動(dòng)化控制系統(tǒng),并按照預(yù)定的程序?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)全方位的控制以及信號(hào)的采集和傳輸。
如上圖所示,在現(xiàn)場(chǎng)控制層,現(xiàn)場(chǎng)各設(shè)備狀態(tài)信號(hào)輸入PLC的開(kāi)關(guān)量輸入模塊(DI模塊),PLC的CPU通過(guò)邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成為控制信號(hào),由開(kāi)關(guān)量輸出模塊(DO模塊)輸出信號(hào),控制各泵動(dòng)作,同時(shí)PLC將采集到的各設(shè)備的狀態(tài)信號(hào)傳輸上位機(jī)控制系統(tǒng),由上位機(jī)組態(tài)軟件直觀形象的顯示出來(lái)。另外通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)儀器儀表對(duì)系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行測(cè)量,并將所測(cè)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(jī)上設(shè)定的各項(xiàng)參數(shù)(各液位的高度等)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的全自動(dòng)控制。由上圖可知,在現(xiàn)場(chǎng)控制層的所有信號(hào)的采集和傳輸全部通過(guò)PLC來(lái)實(shí)現(xiàn);上位機(jī)起人機(jī)對(duì)話媒介,能夠?qū)λ性O(shè)備及數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視、控制、參數(shù)設(shè)定、事件存儲(chǔ)、報(bào)警查詢等操作。
除上位機(jī)監(jiān)控與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控,我們還將設(shè)置馬賽克屏作為整個(gè)污水處理廠的模擬顯示設(shè)備。馬賽克屏作為傳統(tǒng)的模擬顯示設(shè)備,一直是大型企業(yè)調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)中的一個(gè)重要的組成部分。被廣泛用于公共事業(yè)及相關(guān)領(lǐng)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(chǎn)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(shì)恢宏,與現(xiàn)代控制室的整體風(fēng)格接近。而且其具有較強(qiáng)的擴(kuò)展性和設(shè)備配套能力,屏面設(shè)備安裝、移動(dòng)方便,可隨時(shí)調(diào)整屏面位置,能夠?qū)崟r(shí)顯示現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的工作參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)。及時(shí)、真實(shí)、全面的反應(yīng)系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)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(dòng)控制、集中自動(dòng)控制。
就地控制:此控制模式下,各泵控制柜的模式開(kāi)關(guān)在就地狀態(tài),各泵的啟?;ゲ魂P(guān)聯(lián),啟停操作在各泵對(duì)應(yīng)的控制柜上點(diǎn)動(dòng)按鈕操作。此模式下上位機(jī)僅顯示狀態(tài),不參與控制,對(duì)應(yīng)的控制按鈕無(wú)效。
集中手動(dòng)控制:此控制模式下,各泵控制柜的模式開(kāi)關(guān)在遠(yuǎn)方狀態(tài),各泵的啟?;ゲ魂P(guān)聯(lián),啟停操作在上位機(jī)上點(diǎn)動(dòng)相應(yīng)按鈕執(zhí)行。同時(shí)上位機(jī)上顯示各泵的工作狀態(tài)。
集中自動(dòng)控制:此控制模式下,各泵控制柜的模式開(kāi)關(guān)在遠(yuǎn)方狀態(tài),各泵的啟停不受人為控制,泵的狀態(tài)由PLC內(nèi)設(shè)定的程序及參數(shù)自行控制。上位機(jī)上顯示各泵的工作狀態(tài)。
系統(tǒng)自動(dòng)模式詳細(xì)分解(以水池液位控制為例):首先確定系統(tǒng)處于集中自動(dòng)控制模式下。確認(rèn)6個(gè)液位的設(shè)置參數(shù)符合實(shí)際要求。系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際測(cè)量的液位自動(dòng)運(yùn)行,運(yùn)行模式如下:
1)、液位一液位較低,為保護(hù)水泵(缺水保護(hù)),當(dāng)水位由高水位回落至此水位以下時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)停泵。
2)、液位二高于液位一,為啟動(dòng)一臺(tái)泵的信號(hào)。
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(dòng)啟動(dòng)第二臺(tái)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(dòng)啟動(dòng)第三臺(tái)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(dòng)啟動(dòng)第四臺(tái)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(bào)警信號(hào)。提醒用戶液位超高(警戒水位報(bào)警)。
7)、先進(jìn)、二、三、四臺(tái)泵并非對(duì)應(yīng)1#、2#、3#、4#泵。系統(tǒng)根據(jù)啟動(dòng)的次數(shù)自動(dòng)輪換起泵,先進(jìn)次起泵先進(jìn)、二、三、四臺(tái)泵對(duì)應(yīng)泵為1#、2#、3#、4#泵。第二次起泵先進(jìn)、二、三、四臺(tái)泵對(duì)應(yīng)泵為2#、3#、4#、1#泵。第三次起泵先進(jìn)、二、三、四臺(tái)泵對(duì)應(yīng)泵為3#、4#、1#、2#泵。第四次起泵先進(jìn)、二、三、四臺(tái)泵對(duì)應(yīng)泵為4#、1#、2#、3#泵。當(dāng)其中的一臺(tái)泵發(fā)生故障時(shí),立即切換下一臺(tái)泵自動(dòng)投入運(yùn)行。
8)、液位是否到達(dá)的狀態(tài)由液位指示燈顯示,藍(lán)色表示未到達(dá),紅色表示到達(dá)。液位的設(shè)定值由每液位指示燈右側(cè)的數(shù)值顯示器顯示。
9)、無(wú)論控制模式處于何種模式,各泵的運(yùn)行都進(jìn)行累計(jì)計(jì)時(shí),計(jì)時(shí)時(shí)間顯示在如圖所示的控制柜右側(cè)。
5、電動(dòng)閥門的控制,若閥前安裝電動(dòng)閥門,每臺(tái)電動(dòng)閥門與對(duì)應(yīng)的水泵連鎖,啟動(dòng)每臺(tái)水泵前先開(kāi)啟閥門,閥門完全打開(kāi)后延時(shí)設(shè)定時(shí)間運(yùn)行水泵,水泵運(yùn)行設(shè)定時(shí)間后關(guān)閉閥門。
6、格柵的控制,若該系統(tǒng)安裝格柵,則根據(jù)時(shí)間控制格柵機(jī)的運(yùn)行,格柵系統(tǒng)每隔60min運(yùn)行一次,運(yùn)行時(shí)間20min。
7、啟閉機(jī),由于啟閉機(jī)處于常開(kāi)狀態(tài),僅檢修時(shí)需要關(guān)閉,故啟閉機(jī)沒(méi)用自動(dòng)控制,僅手動(dòng)控制即可,監(jiān)控系統(tǒng)僅對(duì)其進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控及手動(dòng)開(kāi)閉操作。
8、壓實(shí)機(jī)(輸送機(jī)),若系統(tǒng)安裝壓實(shí)機(jī),壓實(shí)機(jī)與格柵聯(lián)動(dòng),格柵運(yùn)行時(shí)壓實(shí)機(jī)運(yùn)行,格柵停止運(yùn)行后延時(shí)設(shè)定時(shí)間,壓實(shí)機(jī)停止運(yùn)行。
9、厭氧池及氧化溝內(nèi)設(shè)備,根據(jù)時(shí)間控制污泥和水進(jìn)入?yún)捬醭?,通過(guò)潛水?dāng)嚢杵鞯牟煌嚢璨⑦M(jìn)行1-2小時(shí)的氧化。污泥和水在潛水推流器的作用下,在氧化溝內(nèi)不斷地移動(dòng)并進(jìn)行氧化,在自動(dòng)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(yù)先編制好的程序來(lái)完成對(duì)設(shè)備的操作。
三、系統(tǒng)功能
本控制系統(tǒng)具有保護(hù)、控制、測(cè)量、信號(hào)采集及故障記錄等功能,這些保護(hù)按常規(guī)配置,控制有手動(dòng)和自動(dòng)控制功能,具有聯(lián)鎖裝置。測(cè)量包括電氣測(cè)量和非電氣測(cè)量。信號(hào)采集主要是保護(hù)裝置的動(dòng)作信號(hào)、設(shè)備故障信號(hào)及其它接點(diǎn)信號(hào)。
控制系統(tǒng)采用可編程序控制器PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)控制。控制系統(tǒng)應(yīng)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)視、管理、自動(dòng)順序控制,并可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方手動(dòng)即軟手動(dòng)操作。
控制方式使用一臺(tái)上位機(jī)操作站作為操作平臺(tái)。通過(guò)上位機(jī)顯示畫(huà)面對(duì)各個(gè)泵站進(jìn)行監(jiān)視和控制,淘汰了傳統(tǒng)的儀表盤臺(tái)和按鈕控制。所有運(yùn)行參數(shù)、報(bào)警信號(hào)均應(yīng)能打印記錄。
系統(tǒng)采用自動(dòng)程序控制、就地操作相結(jié)合的控制方式。圖控軟件能顯示各個(gè)泵站的工藝流程及測(cè)量參數(shù)、控制方式、順序運(yùn)行狀態(tài)、控制對(duì)象狀態(tài)等,并能對(duì)參數(shù)進(jìn)行成組顯示、趨勢(shì)曲線顯示和棒圖顯示。當(dāng)參數(shù)越限報(bào)警、控制對(duì)象故障或狀態(tài)變化時(shí),能以不同顏色進(jìn)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(yùn)行。系統(tǒng)具有自診斷功能,診斷至I/O模件級(jí)。在程控系統(tǒng)故障時(shí),能及時(shí)給出LED自診斷故障顯示和音響報(bào)警。
軟件方面,其操作界面簡(jiǎn)單明了,仿真效果好,所有電機(jī)成顏色、動(dòng)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(shí)查詢一次設(shè)備狀態(tài),并可以人工打印、存儲(chǔ)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(jìn)行人工置數(shù)操作,報(bào)警確認(rèn)操作,可以顯示在線曲線和歷史曲線,顯示歷史報(bào)表,并且能夠打印。