污水处理自动控制系统的应用

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1、污水处理自动控制系统的应用摘要：介绍了ＰＬＣ自动控制系统结构及配置，并对控制系统的５种操作方式和控制程序的设计进行了论述。关键词：ＰＬＣ；污水处理；控制系统中图分类号：Ｘ７０３文献标识码：Ａ随着我国工业化进程的迅速发展，自动控制系统已渐渐应用到污水处理工艺过程监测过程中，结束了以往污水处理全部用人工或简单的电器控制的落后局面。云冈热电２×２２０ＭＷ机组污水处理自动控制系统为了适应机组总体自动化水平的要求，在设计中采用了ＰＬＣ自动控制系统的设计方案，其工艺过程主要分为污水的引入处理、氧化沟生物反应池处理、沉淀池处理、污泥处理、过滤器及超滤处理等，其工艺流程见图１。１控制系统结构及配置

2、由于该厂的污水处理设备相对比较分散，为减少大量现场走线、有效对生产过程进行监控、分析、管理和优化，自动控制系统采用“集中管理，分散控制”的原则，由中央控制室、２个ＰＬＣ现场控制站和工业以太网组成全厂计算机分布式控制系统，其控制的系统结构见图２。其中上位机、集线器ＨＵＢ、打印机位于中央控制室，２个ＰＬＣ位于现场控制站。采用这种结构可以实现中央操作站两台上位机互为热备，主要现场控制站ＰＬＣ１，ＰＬＣ２主机热备和电源热备以及工业以太网网络冗余。这种关键环节的冗余设计可以大大提高系统的可靠性和稳定性。１．１可编程序控制器１号和２号ＰＬＣ柜采用美国ＭｏｄｉｃｏｎＴＳＸＱｕａｎｔｕｍ系列，此系

3、列的ＰＬＣ为满足开放的、基于标准的网络连接和现场总线连接等应用技术提供了多种网络选择，支持具有较强的灵活性，可实现双机热备和无扰切换，所有模块均能带电拔插，能够确保无值守安全运行。这种可编程序控制器适用于中、小规模的过程自动化，标准化的硬件技术、模块式结构和具有很强功能的编程器，使得该自动化装置在实际应用时具有如下特点：第一，装配和连接简单，容易使用；第二，采用插件式模板，更换容易；第三，通过各种不同的输入输出电压，以及对输入点、输出点和存储器的精细分级，使得该装置具有较强的配置适应能力；第四，在所有符合标准的应用中，不需要通风冷却装置；第五，因程序在结构上进行了分块，以及标准程序

4、块的应用，使得编程工作大大简化；第六，通过它自己的通信处理器和局部网，可方便地同其他自动化装置及计算机进行通信。现场各个监控点的参数，包括水位、温度、流量、溶解氧浓度等模拟量，由对应的一次仪表传感器或变送器检测出来并转变为４ｍＡ～２０ｍＡ电流信号，经屏蔽电缆送至各个子系统的输入模件，由ＰＬＣ通过各种模块接口采电流信号，同样模拟量控制信号由ＰＬＣ控制单元输出模件输出，以后以４ｍＡ～２０ｍＡ电流形式送到执行机构，控制执行机构的动作。１．２操作员工作站操作员工作站硬件采用两台研华ＩＰＣ—６１０工业计算机，软件采用ＩＦＩＸ软件。ＩＦＩＸ是ＩｎｔｅｌｌｕｔｉｏｎＤｙｎａｍｉｃｓ工业自动化软件

5、解决方案家族中的ＨＭＩ／ＳＣＡＤＡ软件组件。ＩＦＩＸ专为Ｗｉｎｄｏｗｓ２０００而设计，可以准确地监视和控制生产过程的所有环节。ＩＦＩＸ可以实时收集数据并且将重要的信息传输给操作员和管理人员，同时通过容易理解的画面将数据反映出来，用户可对生产过程作出迅速有效的决定。１．３系统网络通信ＭｏｄｉｃｏｎＴＳＸＱｕａｎｔｕｍ系列的ＰＬＣ模块兼有Ｅｔｈ．Ｅｍｅｔ，ＴＣＰ／ＩＰ和Ｍｏｄｂｕｓ三种开放的、通用的网络标准。上位机和各分控站之间通过总线冗余工业以太网进行通信，网络通信协议采用ＴＣＰ／ＩＰ。通信介质是抗干扰能力强的四芯多模光纤，传输速度是１００Ｍｂ／ｓ。若系统需要扩展管理计算机，只需增加

6、１个网络适配器，便可与监控计算机共享资源。１．４双机热备系统的实现双机热备其实是一种容错冗余系统，冗余系统按工作方式分为并联冗余和旁待冗余，本系统上位机采用旁待冗余，两套系统互为备份，负责两个数据库，主机和从机通过ＴＣＰ／ＩＰ网络连接，正常情况下主机处于工作状态，从机处于监视状态，一旦从机发现主机异常，就会在很短的时间内代替主机，进行检测并保护历史数据。ＰＬＣ１和ＰＬＣ２现场控制站各有两套硬件配置相同的系统，分为主系统和后备系统，正常情况下，主系统进行控制工作，并通过ＣＨＳ（热备处理模件）把远程Ｉ／Ｏ数据和数据表数据送到后备系统中，使两个系统的数据库有相同的内容。当主系统发生故障时

7、，ＣＨＳ将在很短的时间内将控制工作从主系统切换到后备系统。切换之后，整个ＰＬＣ系统进入备份系统进行工作。ＣＨＳ提供两个系统之间的高速通信和故障切换功能，即负担着主处理器和后备处理器之间的数据传递和信息交换作用，确保后备系统中的数据表是主系统的拷贝。２ＰＬＣ系统控制模式及控制程序设计２．１系统的控制模式本控制系统采用程控、远控及就地操作相结合的控制方式，程序控制设置必要分步，成组或单独操作等功能，还设有必要的步骤、时间和状态指示以及连锁和闭锁。本控制系统共设就地手操、程