一,、系統(tǒng)綜述
污水處理的方法一般有氧化溝法﹑SBR法﹑鼓風(fēng)曝氣法﹑AB法﹑A2O法等工藝方法,，針對不同的工藝需要制定相應(yīng)的控制方案,，采用生產(chǎn)管理監(jiān)控級﹑現(xiàn)場控制級和就地控制級三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),，要求系統(tǒng)具備在線監(jiān)測及數(shù)據(jù)采集顯示、遠(yuǎn)程自動控制和網(wǎng)絡(luò)通訊,、檢測數(shù)據(jù)分析﹑管理,、系統(tǒng)監(jiān)測及故障報警等功能。本污水處理項目電氣自控系統(tǒng)以三菱Q系列PLC和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為控制系統(tǒng)主干,，并配以人機(jī)界面來提升操作友好度,，同時通過安裝在上位工控機(jī)的力控監(jiān)控組態(tài)軟件來監(jiān)控整個系統(tǒng)的運行狀況,。該系統(tǒng)設(shè)計要求采用集散型控制系統(tǒng)，采取“集中監(jiān)測,，分散控制”的原則,，由廠級中央監(jiān)控工作站和現(xiàn)場分散就地PLC控制站組成全廠工業(yè)控制網(wǎng)。
這是一套完整的面向水處理行業(yè)的自控解決方案,，各就地控制站通過Q-PLC所提供眾多型號的I/O模塊、AD/DA模塊和高速通訊的人機(jī)界面實現(xiàn)現(xiàn)場實時控制,，而各就地控制站之間通過已獲得國標(biāo)認(rèn)證的CC-Link現(xiàn)場總線連接實時傳輸重要數(shù)據(jù)實現(xiàn)柔性控制,，上位工控機(jī)系統(tǒng)則通過工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)與控制層連接，采集實時數(shù)據(jù)并監(jiān)控整個系統(tǒng)的可靠運行,。該自控解決方案通過CC-Link現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建了現(xiàn)場控制層和信息管理層的兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),，其特點是數(shù)據(jù)量大、實時性高,、可靠性高,、整體造價低。
系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如下：
1,、CC-Link現(xiàn)場總線簡介
以三菱電機(jī)為主導(dǎo)的多家公司以"多廠家設(shè)備環(huán)境,、高性能、省配線"理念開發(fā),、公布和開放了現(xiàn)場總線CC-Link,，并開始正式向市場推出了CC-Link這一全新的多廠商、高性能,、省配線的現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò),。CC-Link現(xiàn)場總線已于2004年獲得中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/Z的審核，成為為數(shù)不多在中國市場上推廣的國標(biāo)產(chǎn)品,。其具備了一些特點：
減少配線,，提高效率。CC-Link顯著減少了當(dāng)今復(fù)雜生產(chǎn)線上的控制線和電源線,，更有利于系統(tǒng)維護(hù),。
高速的輸入輸出響應(yīng)，CC-Link實現(xiàn)了10Mbps的高速通訊速度,，輸入輸出響應(yīng)可靠,、迅速、具有確定性,。
CC-Link總延長距離高達(dá)1.2km(156kbps),。另外，通過使用中繼器（T型分支）或光纖中繼器,，可進(jìn)一步延長傳輸距離,，適用于網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)張時需遠(yuǎn)距離設(shè)置的設(shè)備,。
豐富的RAS功能（Reliability可靠性, Availability有效性, Serviceability可維護(hù)性）。
2,、力控監(jiān)控組態(tài)軟件簡介
率先在國產(chǎn)組態(tài)軟件中推出完整的軟件冗余和熱備體系,，支持分布式網(wǎng)絡(luò)訪問，支持多層網(wǎng)絡(luò)冗余,，極大的提高了軟件的安全性和穩(wěn)定性,。
在支持網(wǎng)絡(luò)冗余體系的國內(nèi)組態(tài)軟件開發(fā)商中，是高性價比軟件,。
在國產(chǎn)軟件廠家中適合DCS,、PLC、RTU,、DDC等控制器廠家進(jìn)行監(jiān)控軟件配套,，可以在過程自動化、制造自動化項目中廣泛應(yīng)用,。
分布在網(wǎng)絡(luò)中不同節(jié)點的力控軟件,，節(jié)點之間可以任意通訊，構(gòu)成了完整的分布式網(wǎng)絡(luò)體系,，由力控軟件組成的C/S和B/S網(wǎng)絡(luò)體系都支持雙網(wǎng)容錯切換,。
能有效的管理多個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點狀態(tài)，數(shù)據(jù)采用變化傳輸,，節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)開銷,，故障和容錯機(jī)制更完善。
適合企業(yè)信息化的信息集成,軟件不僅有大數(shù)據(jù)量處理功能,，而且組態(tài)更便捷,。
二、自控系統(tǒng)方案說明
根據(jù)設(shè)計要求,，采用“集中監(jiān)測,，分散控制”的原則構(gòu)建整個自控系統(tǒng)，其系統(tǒng)拓?fù)鋱D如下,。
1,、電氣自控部分系統(tǒng)拓?fù)鋱D
2、電氣自控部分系統(tǒng)構(gòu)成
為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性,，設(shè)計中采用了CC-Link現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò),，構(gòu)建了現(xiàn)場控制層和信息管理層的兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)控制方案，對整套污水處理系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控,。中央控制站選用研華工業(yè)控制計算機(jī)并安裝力控監(jiān)控組態(tài)軟件,，通過工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)與就地站控制層通訊連接，采集實時數(shù)據(jù)并監(jiān)控整個系統(tǒng)可靠運行。各就地控制站通過Q-PLC所提供眾多型號的I/O模塊,、AD/DA模塊和高速通訊的人機(jī)界面實現(xiàn)現(xiàn)場實時控制,，而各就地控制站之間通過CC-Link現(xiàn)場總線連接實時傳輸重要數(shù)據(jù)實現(xiàn)柔性控制。
3,、中央控制站監(jiān)控組態(tài)軟件
力控監(jiān)控組態(tài)軟件集控制技術(shù),、實時數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù),、人機(jī)界面技術(shù),、圖形技術(shù)于一身，包含動態(tài)顯示,、報警,、控件、趨勢,、網(wǎng)絡(luò)通訊等組件，用戶只需編寫少量代碼即可生成高質(zhì)量的控制系統(tǒng),。整套系統(tǒng)建設(shè)有多幅實時監(jiān)控畫面,，包括系統(tǒng)總貌、提升泵站與除砂池,、1#氧化溝,、2#氧化溝、二沉池,、泥路,、加藥脫水間。其通過指示燈表明設(shè)備運行狀態(tài),。在電機(jī)運行方式為手動時,，用鼠標(biāo)點擊畫面下排電機(jī)啟動按鈕可遠(yuǎn)程啟動現(xiàn)場設(shè)備。傳感器的瞬時值依據(jù)實際安裝位置被分別標(biāo)注到不同的分布工藝流程圖中,，其實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)被做成相應(yīng)分布圖的子畫面,，可在分布工藝流程圖中直接點擊按鈕進(jìn)入。整個軟件界面呈樹狀排列,，查閱,、操作簡便。數(shù)據(jù)庫是上位機(jī)監(jiān)控軟件的核心所在,，因此依據(jù)實際需要首先將其建設(shè)好,，然后將各功能模塊進(jìn)行恰當(dāng)?shù)慕M合。實際編程過程中在定義變量時,，記錄可設(shè)定為不記錄,、數(shù)據(jù)變化時記錄和定時記錄，要根據(jù)實際情況選擇相應(yīng)的設(shè)置,，從而節(jié)省存儲空間,。報表分為實時報表和歷史報表兩種,。
三、系統(tǒng)配置說明
1,、中央控制站
整個系統(tǒng)核心部分的監(jiān)控組態(tài)軟件選用力控監(jiān)控組態(tài)軟件,，該軟件具企業(yè)級實時歷史數(shù)據(jù)庫，可從容面對大數(shù)據(jù)量的監(jiān)控管理,。該軟件開發(fā)界面友好,，由于采用了通訊層-數(shù)據(jù)層-界面層的三層結(jié)構(gòu)設(shè)計，整體運行性能和穩(wěn)定性都較好,。
2,、自控1#站
選用三菱Q01CPU，它直接處理的I/O點數(shù)是1024點,、程序容量14K步,，基本指令處理速度高達(dá)0.10us。它通過開關(guān)量輸入輸出模塊和模擬量輸入輸出模塊采集現(xiàn)場信號,，根據(jù)PLC程序判斷控制現(xiàn)場設(shè)備,，并配以GOT900系列觸摸屏人機(jī)界面通方便現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)運行狀況，提升操作友好度,。通過CC-Link主站模塊分別與自控2#站和自控3#站實時通訊,，并通過串行通訊模塊與上位工控機(jī)實時通訊。這種雙層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)還可方便地實現(xiàn)柔性化控制,，即在運行一段時期后,，若工藝要求發(fā)生變化，可通過上位工控軟件的參數(shù)設(shè)定傳遞到各相關(guān)的就地控制站,，從而方便地實現(xiàn)工藝調(diào)整,。
3．自控2#站
同樣選用三菱Q01CPU，它直接處理的I/O點數(shù)是1024點,、程序容量14K步,，基本指令處理速度高達(dá)0.10us。它通過開關(guān)量輸入輸出模塊和模擬量輸入輸出模塊采集現(xiàn)場信號,，并根據(jù)PLC程序判斷控制現(xiàn)場設(shè)備,，通過CC-Link主站模塊與自控1#站和自控3#站實時通訊。
1#遠(yuǎn)程站,。選用三菱Q00CPU,，它直接處理的I/O點數(shù)是1024點、程序容量8K步,，基本指令處理速度高到0.16us,。它通過開關(guān)量輸入輸出模塊和模擬量輸入輸出模塊采集現(xiàn)場信號，根據(jù)PLC程序判斷控制現(xiàn)場設(shè)備，并配以GOT900系列觸摸屏人機(jī)界面通方便現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)運行狀況,，提升操作友好度,。通過CC-Link主站模塊分別與自控1#站和自控2#站實時通訊。
四,、結(jié)束語
現(xiàn)場總線技術(shù)與監(jiān)控軟件技術(shù)在該項目的綜合運用,，有效地實現(xiàn)了整個污水處理廠的管控一體化，助力工廠穩(wěn)定運營,，大大降低了工人的勞動強(qiáng)度,。同時，該系統(tǒng)整體造價不高,，是現(xiàn)代污水處理項目的一種理想選擇,。
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