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城市污水处理自动控制系统总体设计

浏览次数: 日期:2019-03-11 09:13

:通过对lier-poolk过程的深入研究,针对高度自动化,在自动控制系统的总体设计中,根据污水处理过程,自动化技术,计算机技术,网络技术的综合应用,数据库技术,管理和控制设计思路,开发“基于lier-poolk过程的城市污水处理自动控制系统”。

关键词:城市污水处理;自动控制系统;方案

1城市污水处理自动控制系统总体方案概述

(1)在污水处理过程中,整个系统必须安全可靠,系统在选择过程设备,仪器,电气自动控制系统,计算机和网络系统,电视监控系统,系统设计,软件设计等性别是设计考虑的第一原则。作为控制系统核心设备的plc,选用西门子s7-300系列产品及其相应的开发软件。

(2)污水处理厂自控系统采用PC + plc分层分布式控制方式,以集中监控为主,分散控制为辅。在中央控制室运行监控计算机中,可以实时监控整个工厂的全过程。该过程的自动控制采用本地控制原理,西门子mp270b触摸屏(人机界面hmi)在污水处理过程的关键过程中配置为现场工程操作站。

(3)为确保污水处理厂的安全运行,自动控制系统建立了三级控制层:本地手动控制,现场控制和远程监控。本地手动控制是指通过设备的本地控制箱手动控制设备的开启或关闭;现场控制意味着每个子控制站plc执行其自己的控制程序以完成控制功能;远程监控是指中央控制室通过工业以太网高速冗余光环网控制,监控和记录整个工厂的生产过程。实现了过程现场设备对象的状态转换管理。三层控制层之间的关系如下::控制室的中心局可以通过各站点的plc变电站直接控制相关设备和主设备。如果中央控制室或网络出现故障,则不会受到影响。每个plc变电站的控制功能,如果plc网络中的plc变电站发生故障,运营商可以通过本地控制箱控制设备。

(4)当设备发生异常,故障或报警时,系统可自动清除相关故障设备或切换到现场手动操作模式,记录事故内容,并对相关参数进行事故召回。(5)上位机集成应用程序的开发选用德国西门子公司的wincc5.1组态软件,重点监控过程操作的图形界面,控制网络的通信,操作和归档数据库开发操作参数和说明。

(6)集成生物反应器控制系统的设计根据生产过程的具体要求,监控集成生物反应器各工艺设备的运行,实现处理过程的时空控制,形成好氧,厌氧或缺氧条件。完成具体的流程目标。

(7)为了对生产场地和重型设备进行远程监控,将摄像机安装在鼓风机房,集成生物反应器,污泥脱水机房和工厂环境等重型部件上,形成可以使用的远程电视监控系统。在中央控制室。该设备每天24小时监控。

2城市污水处理自动控制系统的总体结构

中央控制室的地理分布和项目第二阶段的各个部分如图1所示。中央控制室的建筑物使用项目第一阶段的建筑设施,并与之共用一个监控大厅。第一阶段中央监测设备。 

工业以太网是一个基于ieee802.3(interment)的强大的区域和单元网络。作为西门子tia(全集成自动化架构)的一个组成部分,simaticnet基于经过现场验证的技术,适用于恶劣的工业环境,包括高强度电磁干扰区域。

3simaticnet工业以太网网络组件

典型的工业以太网网络环境中,有三种类型的网络设备:

(1)网络组件

包括:连接部件,fc快速连接插座,els(工业以太网电气开关),esm(工业以太网电气开关),sm(工业以太网光纤交换机,mctpll(工业以太网光纤和电气转换模块)。

城市污水处理自动控制系统总体设计

(2)通信介质:普通双绞线,工业屏蔽双绞线和光纤。

simaticplc控制器上的工业以太网通信处理器,用于将simaticplc连接到工业以太网

(3)pg/pc上的工业以太网通信处理器,用于将pg/pc连接到工业以太网。

通过工业以太网,simaticnet可以无缝集成到全方位服务功能(管理和控制的集成以及集成的信息处理)。 4过程控制plc控制站组成(1)组成.

s7-300系列是模块化的中小型plc系统,可满足中等性能应用。由于简单实用的分散式结构和多接口网络,各种功能模块可以满足并适应自动控制任务。能够使应用程序灵活,用户友好且易于无风扇设计,在控制任务增加时可自由扩展,由于具有广泛的集成功能,因此功能非常强大。

如果用户的自动控制系统任务需要8个以上的信号模块或通信处理器模块,那么s7-300机架可以扩展((cpu314或更高):(1)最多32个模块可以安装在4个机架中:最多3个扩展机架(er)可以连接到中央机架(cr),每个机架(cr/er)可以插入8个模块。(2)通过接口模块a。(cr/er)连接到:它自己的接口模块。它总是插在cpu旁边的插槽中,负责与其他扩展机架的自动通信; b。可以通过im365扩展扩展1个机架,最长1米,电源也由此扩展。 c。使用im360/361扩展,它可以扩展3个机架,中央机架(cr)扩展机架,但扩展机架之间的距离可达10米。(3)可以安装独立的海架安装远离其他机架。两个机架之间的距离(主机架和扩展机架,扩展架n机架和扩展机架)可达10米。 (4)布局灵活:机架(cr/er)可根据最佳布局水平或垂直安装

(2)诊断

诊断可以确定模板获取的信号(例如数字模板)或模拟处理(例如模拟模板)是否正确。在诊断评估中,可参数化的诊断信息与不可参数化的诊断信息不同。可参数化的诊断信息:可用于通过相应的参数传输诊断信息; 2不可参数化的诊断信息:无论参数化如何,都可以发送诊断信息。

如果发送诊断消息(例如无编码器电源),模板将执行诊断中断。此时,cpu中断执行用户程序或中断低优先级中断的执行以处理相应的诊断中断功能块(ob82)。

5plc运行程序设计

plc自动过程操作程序有四个主要功能模块,即:时钟模块,操作参数更新,综合故障确定和自动操作模块。(1)变量设计

我们的变量设计尽可能接近保存原则

设定时间计数变量tcount

32个进程使用统一的时间计数,并为每个进程分配一个运行时变量tn(n=1,2,... 32)。 plc自动过程运行程序根据运行时变量确定每个过程步骤的时间。 

27组过程设备中的每一组都分配有32位操作状态标记,对应于32个过程步骤。 plc自动过程操作程序基于每个(设定)过程设备的操作状态。符号和设备操作互锁(故障和手动控制)确定设备是否可操作。

为27组过程设备中的每一组建立故障状态标志(综合故障)和控制状态标志(手动/自动)。

建立过程操作参数的二维表,包括32个过程的运行时间参数和27组过程设备的运行状态标志参数。

建立过程操作参数改变标志。如果过程操作参数被操作监控上位机改变并授权确认,程序将根据过程操作参数二维表刷新32个操作时间变量和27组过程设备。运行状态标志

建立流程运行的当前状态变量,包括当前流程步骤和当前流程运行的剩余时间。

(2)自动工艺设计

时钟模块使用计时器自动计算时间的增加,其值存储在变量tcount中以供自动处理模块使用。

如果过程操作参数改变并且操作监控上位机确认授权,则过程操作参数更改标志设置为1,程序将根据过程刷新32个过程和27组(组)的运行时变量操作参数二维表。过程设备操作状态标志并将过程操作参数更改标志重置为0。

集成故障确定模块集成了过程设备的各种故障(如泄漏,短路,开路等)和报警(如过热,过转矩等),以确定设备是否可以放入正常处理,并将故障状态标志设置为0/1。 

自动操作模块实时更新过程操作的当前状态,包括当前操作步骤和当前操作的剩余时间。当前操作操作剩余时间为0时,切换到下一操作步骤,复位当前操作步骤和操作剩余时间,并根据设备故障状态标志(0/1),控制状态标志(自动/手动)和运行状态标志(1/0)启动或停止相应的过程设备。6结果

由于lier-poolk城市污水处理5000吨/日试验工厂已建成并投入运行,具体出水效果(各指标去除率)为: bss85-98%,codcr85-95%,ss80-90% ,Tn50-70%,tp80-97%,完全符合gb8978-1996《污水综合排放标准》的第一个标准;经济指标为:单位投资1000元/吨水,建筑面积0.40平方英尺水,直接运营成本0.25元/吨水,员工人数为8人/吨水。该项目正式投入运行后,自动控制系统运行可靠,自动化程度高,控制软件设计先进,完全满足过程操作和日常管理的要求。

引用

[1]周明。现场总线控制[m]。北京:中国电力出版社,2005。

[2]孙慧修。排水工程[m]。北京:中国建筑工业出版社,2004。

[3]碑常初。可编程控制器编程方法和工程应用[m]。重庆:重庆大学出版社,2001。