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污水處理系統基于PLC的現場總線結合

2019-02-23 15:13:58 合肥鴻昇自動化科技有限公司 閱讀


   建立智能污水處理控制系統是污水處理廠高效運行的有效保障,也是污水處理研究的一個重要課題.從污水處理的工藝流程出發,利用PLC與現場總線相結合建立具有現地和中控兩種控制模式的自動化污水處理控制系統,重點探討了系統的硬件構成和軟件編程的特點.采用PLC控制器為核心的自動污水處理系統,利用現場總線實現了與中控室PC機實時通信的功能,提高了污水處理的效率,促進了污水處理系統智能控制、動態監控等多方面的全面發展.

  常規的污水處理控制系統是由多個現地單元組成的,即在污水處理的每個車間均設控制室,并在控制室內設計對應的控制箱來控制電機的啟閉.在機組現地加設現地控制箱將系統運行的二次信號通過復雜的屏蔽信號電纜傳輸至控制室進行顯示和二次保護.常規控制系統占地面積大、控制分散,造成了大量的人力和物力浪費,而且通常采用機械手動控制方式,系統的自動化程度遠跟不上現代自動生產線的發展要求.現場總線能將分散的污水處理控制信號按照統一的通訊協約傳輸到中控室實現集中控制,節省了大量勞動力和能源,同時提高了污水處理的綜合自動化水平,在工業發展領域得到了廣泛的應用.

  為了實現污水處理控制系統經濟、安全穩定的運行,根據污水處理控制的基本要求,本次設計選用S7-300型PLC作為系統的下位機系統,選用中控室PC計算機作為系統的上位機系統,并利用Profibus-DP現場總線連接上位機與下位機系統.

污水處理控制系統.jpg

  下位機系統PLC通過傳感器信號或控制面板開關信號將各類觸發脈沖轉換為對應的數字信號,完成對高、中、低液位信號、污水瞬時流量、污水水質、pH值、電機啟閉、風機啟閉等信號的采集、分析判斷,并利用PLC內部的程序邏輯控制和運算分析形成對應的電機、風機控制命令,按照預設程序實時、動態地控制電機啟閉和工況間的相互切換,保證機組高效經濟的運行.以PC計算機為核心的上位機系統通過現場總線獲得PLC采集的數據信息,并可以通過可視化界面了解控制電子按鈕的運行工況,并能通過軟電子按鈕完成遠程控制風機、水泵的啟閉.

  3.1輸入信號

  現地機組控制箱是機組現地控制的主要設備,在控制面板上通常可以為系統提供兩類信號,一類是現地操作控制按鈕信號,包括故障緊急停機、手動啟閉、手動自動狀態切換開關等信號,便于在中控自動操作系統出現故障或現地單元出現緊急故障需要停車時實現現地停機或運行工況切換.另一類是液位信號,包括高、中、低3種.液位信號是污水處理系統自動控制的觸發脈沖,根據預設的邏輯程序自動啟動電機或風機系統.兩類信號相互匹配后通過現場總線傳輸給上、下位機系統.系統在給下位機提供命令信號的同時,給上位機提供實時動態的監控信號,從而實現污水處理系統中控與現地相互協同的功能.

  3.2 PLC下位機系統

  PLC下位機系統是污水處理控制系統現地監控的核心.除了上述的信號采集、數據分析、命令控制等功能外.PLC下位機系統還具備系統故障自檢測功能.PLC內部單元按巡檢周期動態檢測系統中各部件運行工況特性,當發現有不合理的運行特性數據時,就會啟動故障報警單元,通過聲、光或語音等提示操作人員對相關部位進行檢測,并通過自動判別機構,初步判斷故障類型及故障點,便于操作人員快速排查故障,保證污水處理系統安全可靠運行.

  視頻時長:04:49光伏供電:家庭廁所和污水處理系統 播放:8601次 評論:8793人

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  3.3PC上位機系統

  上位機系統實現了分散單元集中控制的目的.PC上位機系統將PLC處理后的數據通過現場總線進行分享,并利用相關的仿真軟件形成可視化人機互通界面,在計算機屏幕上動態顯示系統各核心部件的運行工況,動態顯示液位、流量、pH值等信號參數.在上位機系統中,操作人員可以通過調取主界面的嵌套界面,及時了解系統的歷史運行數據報表及曲線,并可以根據故障報警信息進行故障排除和運行模式的調整.

  污水處理控制系統的軟件編程設計,在保證污水處理系統安全有效運行的同時,為了使整個操作控制系統在實際工程運用中具有較強的靈活性,采用了中控與現地相互貫通、各自獨立的設計模式.即上位機系統處于正常運行時,可以利用遠程控制方式對現地單元進行軟控制:當上位機系統出現故障時,下位機系統可以通過現地控制命令實現對單元的獨立控制:當出現上位機和下位機同時發生故障的極端情況時,系統還設立了一套手動檢修系統,運行人員通過現地操作控制面板就能實現對現地單元的控制.

  PLC和現場控制總線相結合形成的自動污水處理控制系統取代了傳統的繼電接觸器分車間控制系統,實現了現地與中控相互協調互補的實時監控功能.該系統具有設備自動化水平高、集中控制、運行安全可靠、管理靈活方便、檢修維護簡單等優點,不僅達到了現代企業生產綜合自動化水平,提高了污水處理的效率和速率,同時節約了大量的人力,節省了單位的污水處理成本,為污水處理企業創造了較好的經濟效益,在城市污水處理領域具有較好的發展前景.

 



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