一、系統(tǒng)的要求:

1. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  控制網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備容量 >128臺,通訊波特率>5MB,通訊距離>2KM,在出現(xiàn)故障時增加或刪除一個節(jié)點,都不會影響其它設(shè)備的運行和通訊。

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、準確地反映出故障狀態(tài)、故障時間、故障地點、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)采用國際標準的工業(yè)環(huán)形冗余結(jié)構(gòu)。還應(yīng)具有與其它控制系統(tǒng)通訊功能和標準的對外通訊接口,網(wǎng)絡(luò)連接應(yīng)無特殊要求。

4. 擴展性和兼容性  為了保證在工廠擴建或改造時滿足工廠的控制要求,控制系統(tǒng)應(yīng)具有較強擴展能力,并且系統(tǒng)的關(guān)鍵部件如主機、電源及通訊網(wǎng)絡(luò)均可進行擴展。

5. 控制網(wǎng)絡(luò)要求  安全可靠、迅捷高效的控制網(wǎng)絡(luò)是成功的過程自動控制系統(tǒng)的先決條件,對于分布式自動化控制系統(tǒng)更是如此。本項目的通信系統(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)場總線,傳輸速率為／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)和各個現(xiàn)場控制站。

二、系統(tǒng)設(shè)計

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

控制系統(tǒng)組成圖

如上所示,自控系統(tǒng)的組成主要包括:

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

3. 控制網(wǎng)絡(luò)

自控系統(tǒng)系統(tǒng)包括如下網(wǎng)絡(luò):

3.1工業(yè)以態(tài)網(wǎng)

工業(yè)以態(tài)網(wǎng)是一種帶有沖突檢測的多點數(shù)據(jù)通訊方法(CSMA/CD),使用國際標準的TCP/IP協(xié)議,大慶東城污水處理廠自控系統(tǒng)采用工業(yè)以態(tài)網(wǎng)來完成中央控制站和現(xiàn)場控制站之間的數(shù)據(jù)傳遞,利用工業(yè)以態(tài)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,因為它采用國家標準的TCP/IP協(xié)議,所以它可以方便地進行連接和擴充,并且可以在國際互連網(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,來實現(xiàn)在以態(tài)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),用于對時間有苛刻要求的應(yīng)用場合的信息傳輸,它為對等通訊提高了實時的控制和報文傳送服務(wù)。CONTROLLOGIX系統(tǒng)的控制網(wǎng)絡(luò)對同一鏈路上的I/O、實時互鎖、對等通訊等,均具有相同的帶寬。對離散和連續(xù)的過程控制應(yīng)用場合,均具有確定性和可重復性的功能。在控制網(wǎng)絡(luò)內(nèi),可以實現(xiàn)輸入數(shù)據(jù)的多信道廣播、對等數(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。

3.3中央控制室計算機

中央控制室計算機采用力控組態(tài)軟件來完成實時控制和監(jiān)測功能。

三、控制方案概述  儀表和動力設(shè)備均設(shè)有兩種控制方式,即現(xiàn)場手動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控制臺上由值班操作員進行。集中控制方式又分為自動控制方式和手動控制方式。雖然在中央控制室也可對現(xiàn)場儀表和設(shè)備進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)督功能和對重要設(shè)備的運行及停止給出允許指令。

1 調(diào)節(jié)池控制

1.1 進入污水處理廠的污水首先進入調(diào)節(jié)池,以對水量和水質(zhì)進行調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)池內(nèi)的4個潛水泵對應(yīng)有4個電動碟閥。潛水泵和電動碟閥的控制分手動方式和自動方式。在自動方式下,當調(diào)節(jié)池水位高于75%時,4臺潛水泵和其對應(yīng)的電動蝶閥全都起動和打開。當調(diào)節(jié)池水位在50~75%時,只起動3臺潛水泵并打開和其對應(yīng)的3臺電動蝶閥。當調(diào)節(jié)池水位在25~50%時,只起動2臺潛水泵并打開和其對應(yīng)的2臺電動蝶閥。當調(diào)節(jié)池水位在低于25%時,只起動1臺潛水泵并打開和其對應(yīng)的1臺電動蝶閥。當調(diào)節(jié)池水位低于低限設(shè)定值時潛水泵停泵,電動蝶閥全關(guān)。在手動方式下,操作員可根據(jù)情況對每臺潛水泵和其對應(yīng)的電動蝶閥單獨操作。

1.2 調(diào)節(jié)池的攪拌機可根據(jù)潛水泵運行信號自動起動,也可由操作員手動起動。自動起動方式下,攪拌機可分組起動或全部起動。手動起動方式下,每臺攪拌機均可單獨操作。

1.3 流量計FI-101增加進水流量累計軟功能塊,對進水流量進行累計,數(shù)據(jù)存在中央監(jiān)控計算機的數(shù)據(jù)庫中,可隨時調(diào)用和打印。

2 細格柵間與沉砂池的控制

2.1 細格柵間設(shè)回轉(zhuǎn)式機械格柵2 臺(1用1備)。細格柵間前后各裝有啟閉機和液位差計。去渣設(shè)備可根據(jù)液位差(如大于某設(shè)定值)或定時自動起動,也可由操作員手動起動。

2.2 沉砂池的行車式刮砂機和砂泵可根據(jù)設(shè)定的時間自動同步運行或由操作員手動控制運行。當刮砂機在池上往返運行一個來回后,刮砂機和砂泵自動停機。

2.3 流量計FI-102增加進水流量累計軟功能塊,對進水流量進行累計,數(shù)據(jù)存在中央監(jiān)控計算機的數(shù)據(jù)庫中,可隨時調(diào)用和打印。

3 初沉池及配水井的控制

3.1 初沉池配水井有3個啟閉機,2個啟閉機分別控制到2個初沉池的進水,第3個啟閉機控制跨越初沉池的旁路。

3.2 初沉池裝有液位計,以指示其液位變化。當液位超過設(shè)定的上限時,自動打開啟閉機將水送入對應(yīng)的A/O生化反應(yīng)池。

3.3 刮泥機的運行狀態(tài)由PLC進行監(jiān)控。刮泥機可自動或手動運行。

4 廠區(qū)排水泵池的控制

4.1 廠區(qū)排水泵池的控制分手動控制方式和自動控制方式。

4.2 在自動控制方式下,當廠區(qū)排水泵池水位在50~75%時,起動一臺排水泵。當廠區(qū)排水泵池水位在75%以上時,起動另一臺排水泵。

4.3 當廠區(qū)排水泵池水位回落到75%以下時,停一臺排水泵。當廠區(qū)排水泵池水位回落到50%以下時,停另一臺排水泵。

4.4 在手動控制方式下,操作員可指定任一排水泵的起、停。

5 A/O生化反應(yīng)池與鼓風機的控制

5.1 每座生化反應(yīng)池分五個廊道,每個廊道都裝有溶解氧指示儀表。在好氧段有送風管,送風管入口設(shè)有電動蝶閥。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蝶閥的開啟。

5.2 在絕氧段設(shè)水下攪拌器3臺。水下攪拌器設(shè)定為“自動”運行狀態(tài)后將連續(xù)運行,除非故障或手動停機。

5.3 一期工程設(shè)3臺鼓風機,2用1備,每個鼓風機出口設(shè)一電動蝶閥。

5.4 當溶解氧值還未達到要求時,自動起動第2臺鼓風機以增加風量,直至滿足要求。

6 二沉池的控制

6.1 監(jiān)視二沉池的泥位,溫度,溶解氧和出水量。

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

7 污泥池控制

7.1 污泥泵池設(shè)4臺回流污泥泵,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,還受進水量大小變化的控制,原則上污泥回流量與進水量為1:1。

7.2 每臺泵在上述任一條件滿足后起動；反之,當兩個停機控制條件同時滿足時方可停泵。

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

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

8 污泥間控制

8.1 監(jiān)視剩余污泥的流量和污泥累計量。

8.2 監(jiān)視污泥液位和MLSS值。

8.3 當污泥液位高于上限值時,起動螺桿泵,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),實現(xiàn)了系統(tǒng)的要求。