基于DCS控制系統(tǒng)在污水處理廠中的應(yīng)用課件

1、基于DCS控制系統(tǒng)在污水處理廠中的應(yīng)用姓名：麻麗明摘要簡介介紹基于PLC的DCS 控制系統(tǒng)在污水處理廠的應(yīng)用。與傳統(tǒng)的DCS 系統(tǒng)相比, 以該方式搭建的DCS控制系統(tǒng)滿足了污水處理廠自動(dòng)化生產(chǎn)的需要, 實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)配置的靈活性, 降低了造價(jià)。目錄背景介紹生產(chǎn)工藝簡介DCS控制系統(tǒng)選型及硬件配置基于PLC為基礎(chǔ)的DCS系統(tǒng)污水處理廠DCS系統(tǒng)配置及構(gòu)成自控系統(tǒng)功能結(jié)語背景介紹重慶市奉節(jié)污水處理廠采用CASS 工藝對(duì)生活污水進(jìn)行處理, 日處理量為3萬噸。其DCS 系 統(tǒng)以高性價(jià)比的PLC 為控制單元, 采用商用計(jì)算機(jī)為監(jiān)控站。整個(gè)系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化的情況下, 有效降低了系統(tǒng)成本, 從2004年投產(chǎn)

2、至今運(yùn)行情況良好。生產(chǎn)工藝簡介污水處理是一種連續(xù)的生化反應(yīng)過程, 有氧化溝工藝、AO、SBR、CASS 等眾多不同的處理工藝。奉節(jié)污水處理廠所采用的污水處理工藝為新型改良 CASS( Cyclic A ctivated S ludge System, 循環(huán)式活性污泥法)工藝, 屬于改進(jìn)型SBR 工藝的一種, 由格柵井、CASS池、鼓風(fēng)機(jī)房、加藥間、儲(chǔ)泥池、脫水機(jī)房、接觸消毒池組成。該生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)可升降的潷水器最大限度降低了排水水流對(duì)底部沉淀污泥擾動(dòng)。抗沖擊力強(qiáng), 對(duì)難降解有機(jī)物的去除效率高, 同時(shí)具有脫氮除磷功能。工藝流程短, 占地面積小, 建設(shè)費(fèi)用低, 運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用省。管理簡單, 運(yùn)行可靠,

3、出水水質(zhì)好, 無異味。污泥產(chǎn)量低, 污泥性質(zhì)穩(wěn)定, 不發(fā)生污泥膨脹。DCS控制系統(tǒng)選型及硬件配置DCS系統(tǒng)的選型 重慶市奉節(jié)口前污水處理廠為三峽庫區(qū)國債項(xiàng)目建設(shè)的第一批污水處理廠, 根據(jù)實(shí)際的工藝要求及建設(shè)特點(diǎn), 該項(xiàng)目對(duì)控制系統(tǒng)提出了如下要求: 受控設(shè)備控制點(diǎn)數(shù)在800 點(diǎn)內(nèi)?？刂乒に囕^為復(fù)雜, 但是我們所需要的算法并不復(fù)雜, 基本以時(shí)間控制和位式控制為主?？刂葡到y(tǒng)須成熟可靠, 便于調(diào)試和維護(hù)?？紤]到會(huì)有第三方產(chǎn)品, 網(wǎng)絡(luò)通訊及其協(xié)議須具備開放性和標(biāo)準(zhǔn)性。測(cè)量設(shè)備和受控設(shè)備均為傳統(tǒng)設(shè)備, 基本不帶現(xiàn)場總線通訊能力, 所以輸入、輸出控制還是以傳統(tǒng)的I/O 點(diǎn)為基礎(chǔ)。作為國債投資項(xiàng)目, 盡可能在

4、滿足要求的前提下降低造價(jià)。所以綜上所述：經(jīng)過比較, 該廠的自動(dòng)化控制系統(tǒng)采用以PLC為基礎(chǔ)的DCS 控制系統(tǒng), 該系統(tǒng)在滿足生產(chǎn)要求的基礎(chǔ)上其性能和價(jià)格上取得了很好的平衡?；赑LC為基礎(chǔ)的DCS系統(tǒng)傳統(tǒng)DCS是針對(duì)流程工業(yè)的儀表控制系統(tǒng)發(fā)展起來的, 主要功能是實(shí)現(xiàn)連續(xù)物理量的監(jiān)視與調(diào)節(jié)。PLC是針對(duì)傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)而發(fā)展起來的, 主要功能是實(shí)現(xiàn)開關(guān)量的邏輯控制。一般來說, PLC 是一種局部的控制器, 但隨著應(yīng)用規(guī)模的擴(kuò)大以及工業(yè)以太網(wǎng)的出現(xiàn), 多臺(tái)PLC能夠互連起來而形成的較大控制系統(tǒng)。與單個(gè)的PLC 相比有幾點(diǎn)重大的改變:重大改變主要體現(xiàn)在一下幾點(diǎn)；在網(wǎng)絡(luò)上掛接了在線的通用計(jì)算機(jī),

5、其作用一是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)組態(tài)、編程和下裝, 二是在線監(jiān)視被控過程的狀態(tài)。這樣, 一個(gè)具有現(xiàn)場控制層和協(xié)調(diào)控制層的DCS雛形就出現(xiàn)了。在PLC 中增加了模擬量I /O 接口和數(shù)值計(jì)算功能, 這樣, PLC就不僅可以完成邏輯控制, 也可以完成模擬量監(jiān)測(cè)及控制和混合控制的功能。越來越多的PLC 廠家把專用的網(wǎng)絡(luò)改成為通用的網(wǎng)絡(luò), 這樣就使PLC 有條件和其它各種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和設(shè)備實(shí)現(xiàn)集成, 以組成大型的控制系統(tǒng)。綜上得出：系統(tǒng)是基于PLC的DCS控制系統(tǒng)上述幾點(diǎn)改變使得PLC 組成的系統(tǒng)具備了DCS的形態(tài)。由于PLC 產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入市場多年,其I /O 接口、編程方法、網(wǎng)絡(luò)通信都趨于標(biāo)準(zhǔn)化和適應(yīng)開放系統(tǒng)的要求

6、, 同時(shí)通過擴(kuò)展能夠增加現(xiàn)場總線通訊功能。加上PLC 在價(jià)格上的優(yōu)勢(shì), 使得PLC在分布式控制系統(tǒng)領(lǐng)域有著很重要的地位, 在很多應(yīng)用領(lǐng)域具有相當(dāng)大的競爭優(yōu)勢(shì)。污水處理廠DCS系統(tǒng)配置及構(gòu)成DCS控制系統(tǒng)以工業(yè)以太網(wǎng)這種開放式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ), 由三個(gè)下位控制站PLC0、PLC1、PLC2站, 1 個(gè)上位工程師站、1 個(gè)上位操作員站組成。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下圖：污水處理廠系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖解：PLC0，PLC1，PLC2PLC0控制站安裝在中央管理中心的大屏幕馬塞克模擬顯示屏內(nèi), 通過以太網(wǎng)采集各設(shè)備的狀態(tài)信號(hào)并用RS232的通訊方式與馬賽克屏通訊, 將生產(chǎn)的整個(gè)流程以及設(shè)備狀態(tài)顯示出來。PLC1安裝在變配

7、電所, 負(fù)責(zé)控制格柵井、污水提升泵、沉砂池、1 號(hào)CASS 池、2 號(hào)CASS 池、3 號(hào)CASS池、鼓風(fēng)機(jī)房、儲(chǔ)泥池及流量井流量檢測(cè)、接觸消毒池的部分檢測(cè)控制、配電室的部分電力參數(shù)監(jiān)測(cè)。PLC2安裝于加藥間。用于控制加藥間的電磁閥、攪拌器、隔膜泵在內(nèi)的全套加藥設(shè)備。中央管理中心中央管理中心的兩臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)采用DELL公司的OptiP lex系列臺(tái)式機(jī)。OptiPlex 系列臺(tái)式機(jī)定位于初級(jí)服務(wù)器應(yīng)用, 在高性能的前提下其專門設(shè)計(jì)的鋼絲屏蔽層結(jié)構(gòu)以及散熱系統(tǒng)保證了系統(tǒng)的高可靠性和穩(wěn)定性。所采用的監(jiān)控軟件是基于微軟的W indow s 2000 平臺(tái)的, 商用機(jī)對(duì)操作系統(tǒng)的兼容性比工控機(jī)略好。該

8、廠整個(gè)控制的系統(tǒng)信息交換層和控制層兩層合一。采用先進(jìn)的工業(yè)以太網(wǎng), 具有高速可靠的特點(diǎn)。工業(yè)以太網(wǎng)是以傳統(tǒng)以太網(wǎng)為基礎(chǔ), 針對(duì)工業(yè)控制的要求, 改良后的一種信息及控制網(wǎng), 具有一網(wǎng)到底和降低網(wǎng)絡(luò)造價(jià)的特點(diǎn)。自控系統(tǒng)功能監(jiān)控軟件 監(jiān)控軟件采用開物2000軟件, 開物2000為北京華富慧通開發(fā)的一款通用監(jiān)控軟件, 該軟件對(duì)OPC 通訊方式支持較好。OPC ( OLE for ProcessCon tro l)是基于COM ( C omponent Ob ject Model) 和DCOM ( D istribu ted ComponentOb jectModel)技術(shù)的面向?qū)ο筌浖f(xié)議。OPC為現(xiàn)

9、場設(shè)備、自動(dòng)控制應(yīng)用軟件和企業(yè)管理應(yīng)用軟件之間提供了開放、一致的接口規(guī)范,為來自不同供應(yīng)商的軟、硬件提供 即插即用的連接。本系統(tǒng)的監(jiān)控軟件和DCS 硬件之間的通訊協(xié)議采用OPC 方式, ROCKWELL 的RSLINX 軟件為OPC SEVER端而監(jiān)控軟件作為OPC CLIENT 讀取數(shù)據(jù), 采用該方式通訊避免了監(jiān)控軟件對(duì)DCS 系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序支持不完善的情況發(fā)生。控制方式X為便于操作調(diào)試和事故的緊急處理, 系統(tǒng)控制方式分為三種:就地手動(dòng)方式。即通過就地控制箱或MCC 上的按扭、開關(guān)操縱設(shè)備。遙控方式。通過中央管理中心的兩臺(tái)計(jì)算機(jī)在手動(dòng)模式下控制設(shè)備。自動(dòng)方式。系統(tǒng)根據(jù)工況自動(dòng)完成設(shè)備的啟停、調(diào)

10、節(jié)控制。綜述：遙控和就地控制方式的切換由MCC 柜或就地控制箱完成; 自動(dòng)方式和遙控方式的切換由兩臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)完成。監(jiān)控功能兩臺(tái)計(jì)算機(jī)分別作為操作站和工程師站相互備用, 設(shè)置于中央管理中心, 對(duì)全廠工藝設(shè)備運(yùn)行狀況、運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行集中監(jiān)控, 遙控現(xiàn)場設(shè)備。監(jiān)控計(jì)算機(jī)通過集成的1000M 網(wǎng)卡與PLC 系統(tǒng)經(jīng)工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。主要功能:( 1) 工藝流程監(jiān)控功能。系統(tǒng)能按工藝要求對(duì)污水處理的各環(huán)節(jié)參數(shù)及設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視, 同時(shí)根據(jù)工藝要求選擇自動(dòng)、順序、定時(shí)等控制方式。( 2) 報(bào)警及報(bào)警記錄功能。當(dāng)設(shè)備發(fā)生事故時(shí), 系統(tǒng)將在計(jì)算機(jī)、馬賽克大屏幕、就地控制箱上進(jìn)行報(bào)警指示。同時(shí)計(jì)算機(jī)將對(duì)所發(fā)

11、生的報(bào)警內(nèi)容、時(shí)間及確認(rèn)時(shí)間進(jìn)行記錄。在計(jì)算機(jī)上還可進(jìn)行語音報(bào)警。 ( 3) 聯(lián)鎖保護(hù)功能。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到局部故障后啟動(dòng)相應(yīng)的聯(lián)鎖保護(hù)程序。( 4) 參數(shù)設(shè)定功能?？稍谥醒牍芾碇行牡娜魏我慌_(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)或現(xiàn)場控制站的人機(jī)界面上進(jìn)行報(bào)警上下限、調(diào)節(jié)參數(shù)、運(yùn)行時(shí)間等參數(shù)的設(shè)定。( 5) 數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)功能。系統(tǒng)可對(duì)重要數(shù)據(jù)如工藝參數(shù)、工況、設(shè)備運(yùn)行時(shí)間等進(jìn)行記錄儲(chǔ)存,以備調(diào)用。( 6) 操作記錄功能。系統(tǒng)自動(dòng)保存重要操作記錄, 如改動(dòng)參數(shù), 操作設(shè)備的操作員代號(hào)、時(shí)間、內(nèi)容等。( 7) 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線和歷史數(shù)據(jù)曲線。對(duì)重要工藝參數(shù)可以進(jìn)行實(shí)時(shí)曲線顯示, 并記錄歷史數(shù)據(jù)曲線。( 8) 多級(jí)口令保護(hù)功能。在中

12、央管理中心的任何一臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)上可設(shè)定不同操作權(quán)限, 只有相應(yīng)操作權(quán)限的操作員, 在輸入正確的口令后才可訪問該級(jí)畫面。( 9) 打印功能?？蛇M(jìn)行報(bào)表打印、曲線打印、圖形打印。工程效果該工程于2003年5 月份開始實(shí)施, 2004 年4月份設(shè)備移交廠方運(yùn)行, 其DCS 系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠無損壞情況。系統(tǒng)投入使用后, 操作人員在中央管理中心就能夠全面了解整個(gè)工廠的運(yùn)行情, DCS系統(tǒng)對(duì)泵及潷水器等主要設(shè)備能夠根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)控制。整個(gè)系統(tǒng)只需中央管理中心操作人員就能夠保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行, 大大降低了值班員的勞動(dòng)強(qiáng)度。該系統(tǒng)的投運(yùn)解決了以往污水處理廠自動(dòng)化程度低, 所有設(shè)備均需手動(dòng)操作, 值班人員勞動(dòng)強(qiáng)度大、操作易出錯(cuò), 出水水質(zhì)不穩(wěn)定、生產(chǎn)過程無法集中監(jiān)控的問題。該廠作為三峽庫區(qū)第一批興建的污水處理廠, 對(duì)三峽庫區(qū)水質(zhì)的保護(hù)起到了積極的作用。各級(jí)政府領(lǐng)導(dǎo)多次對(duì)該廠進(jìn)行視察和工作指導(dǎo), 對(duì)該廠的生產(chǎn)以及工藝水平給予了良好的評(píng)價(jià), 取得了很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。結(jié)語PLC 作為成熟的控制器其編程語言及系統(tǒng)