基于工業(yè)以太網(wǎng)(PROFINET)的 SBR工藝污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)
| 需要的時(shí)間進(jìn)行自動(dòng)控制。該方法不是根據(jù)污水的水質(zhì)變化來(lái)改變某些運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)控制。對(duì)于進(jìn)水時(shí)間、曝氣時(shí)間、 沉淀時(shí)間、排水時(shí)間及閑置時(shí)間均可由上位機(jī)設(shè)定。SBR反應(yīng)池的各段工藝過(guò)程及其執(zhí)行時(shí)間均嚴(yán)格按時(shí)序進(jìn)行，每個(gè)反應(yīng)池的任何設(shè)備均可通過(guò)電氣柜上的手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)改變其狀態(tài)，但均不能改變PLC所設(shè)定的工作時(shí)序，并且一旦切入自動(dòng)狀態(tài)后便進(jìn)入PLC所設(shè)定的時(shí)序。在自動(dòng)狀態(tài)下，操作人員在中心控制室可以通過(guò)人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控操作?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的工作狀態(tài)均送往上位機(jī)顯示。 3.3 控制程序特點(diǎn) 根據(jù)以上情況，對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)了多種控制模式，可根據(jù)實(shí)際情況由上位機(jī)選擇運(yùn)行。 (1)生物濃度法控制程序 生物濃度法采用反饋控制，利用在線(xiàn)測(cè)得的進(jìn)水水質(zhì)參數(shù)作為輸入，按照預(yù)先確定好的控制模型進(jìn)行運(yùn)算，然后用計(jì)算的結(jié)果作為輸出控制現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備，動(dòng)態(tài)控制反應(yīng)時(shí)間，以達(dá)到控制反應(yīng)的目的。 (2)時(shí)間控制程序 ?、俦?a >控制系統(tǒng)嚴(yán)格按照時(shí)序、按順序工作。 ?、谠试S在工作過(guò)程中任意進(jìn)行遙控、自控切換且不影響工作時(shí)序。 (3)分組工作程序 由于該污水處理廠(chǎng)來(lái)水水量不均衡,造成生物處理池的負(fù)荷無(wú)法平衡,同時(shí)噸能量消耗大,運(yùn)行極不經(jīng)濟(jì)。故我們采用了分組運(yùn)行的辦法,每?jī)蓚€(gè)生物處理池為一組，既可以?xún)山M同時(shí)運(yùn)行，又可以一組投運(yùn)自動(dòng)運(yùn)行，另一組備用手動(dòng)控制的方式。一方面解決了生物處理池的負(fù)荷問(wèn)題，另一方面也解決了處理池相關(guān)設(shè)備的檢修問(wèn)題。 4 上位機(jī)組態(tài)軟件 對(duì)SCADA（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)）系統(tǒng)要求：通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)PROFINET，具有與多臺(tái)下位機(jī)系統(tǒng)通訊的能力，實(shí)時(shí)監(jiān)控多臺(tái)下位機(jī)的工作狀態(tài) ，顯示生產(chǎn)過(guò)程中的工作曲線(xiàn)；具有遠(yuǎn)程控制能力；向下位機(jī)采集數(shù)據(jù)，對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、查詢(xún)、顯示、打印等。因此，在一個(gè)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)中，運(yùn)行的監(jiān)控組態(tài)軟件是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集處理中心、遠(yuǎn)程監(jiān)視中心和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)中心，與各種控制、檢測(cè)設(shè)備（如PLC、智能儀表等）共同構(gòu)成能快速響應(yīng)的控制中心。 本系統(tǒng)選用了Siemens公司W(wǎng)inCC(Windows Control Center)6.0組態(tài)軟件。WinCC具有控制自動(dòng)化過(guò)程的強(qiáng)大功能，是基于個(gè)人計(jì)算機(jī)，同時(shí)具有極高性?xún)r(jià)比的SCADA級(jí)操作監(jiān)視系統(tǒng) 。 在兩臺(tái)服務(wù)器上安裝服務(wù)器版和冗余軟件包，工作站上安裝運(yùn)行版。 監(jiān)控系統(tǒng)的功能及特點(diǎn)： ?。?） 界面顯示 具有全中文顯示，界面友好，操作方便。操作畫(huà)面采用主菜單的形式，在每幅畫(huà)面下通過(guò)按鈕進(jìn)行切換。在中心控制室能對(duì)全系統(tǒng)被控設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)控制， 如啟停設(shè)備，在線(xiàn)設(shè)置PLC中程序的某些工藝參數(shù)等。 ?。?）實(shí)時(shí)畫(huà)面顯示功能 用圖形實(shí)時(shí)地顯示各現(xiàn)場(chǎng)被控設(shè)備的運(yùn)行工況，以及現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)參數(shù)。用模擬儀表、趨勢(shì)圖、曲線(xiàn)、柱狀圖動(dòng)態(tài)顯示參數(shù)的實(shí)時(shí)變化情況。根據(jù)閥門(mén)開(kāi)閉及水泵的啟停狀態(tài)，生產(chǎn)管理人員能夠快速、清晰地了解整個(gè)系統(tǒng)的生產(chǎn)運(yùn)行情況。 （3）數(shù)據(jù)管理 數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)，供統(tǒng)計(jì)分析使用。工作人員可以定期把歷史數(shù)據(jù)庫(kù)備份到其它存儲(chǔ)介質(zhì)，以便于歷史數(shù)據(jù)的查詢(xún)。利用數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較和分析 ，得出一些有用的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，有利于優(yōu)化SBR工藝的閉環(huán)控制。 ?。?）報(bào)警功能 當(dāng)參數(shù)超過(guò)設(shè)定范圍或設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，可根據(jù)組態(tài)發(fā)出不同等級(jí)的聲光報(bào)警。在每幅畫(huà)面的最下方都有一個(gè)報(bào)警框，顯示最近發(fā)生的報(bào)警事件。所有報(bào)警信息都可顯示在報(bào)警綜合監(jiān)視畫(huà)面，所有的報(bào)警信息均被記錄在報(bào)警數(shù)據(jù)庫(kù)中，通過(guò)此畫(huà)面可以查看當(dāng)前系統(tǒng)的所有報(bào)警信息，也可查看長(zhǎng)達(dá)幾個(gè)月的報(bào)警歷史數(shù)據(jù)，便于以后的事故分析使用。 ?。?）報(bào)表打印功能 可以實(shí)現(xiàn)報(bào)表和圖形打印以及各種事件和報(bào)警實(shí)時(shí)打印。打印方式分為定時(shí)打印和事件實(shí)時(shí)觸發(fā)打印。 ?。?）通訊功能 WinCC是基于標(biāo)準(zhǔn)的Windows平臺(tái)開(kāi)發(fā)的SCADA系統(tǒng)軟件，充分考慮了與其它系統(tǒng)交換信息的必要性，支持如DDE，OLE，ODBC，OPC和SQL等標(biāo)準(zhǔn)?？梢蕴峁┒喾N方式與上層系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換。 ?。?）冗余功能 兩臺(tái)裝有WinCC組態(tài)軟件的服務(wù)器互為冗余，確保數(shù)據(jù)完整，提高了系統(tǒng)的可靠性。 5 結(jié)束語(yǔ) 在污水處理控制系統(tǒng)中采用工業(yè)以太網(wǎng)(PROFINET)改變了傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)及全模擬量傳輸?shù)臄?shù)據(jù)交換方式，在現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)級(jí)實(shí)現(xiàn)了Ethernet數(shù)字傳輸，達(dá)到了提高信息傳送距離、傳送數(shù)據(jù)量和傳送精度的目的，增強(qiáng)了現(xiàn)場(chǎng)控制靈活性，降低了數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)初裝費(fèi)和設(shè)計(jì)施工費(fèi)用，達(dá)到了減少電纜敷設(shè)，易于維護(hù)和擴(kuò)展的目的。該控制系統(tǒng)2006年底在中科國(guó)益涿州污水處理廠(chǎng)已投入正常運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了污水處理SBR工藝的自動(dòng)控制，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換及控制功能十分穩(wěn)定,污水處理的效率和效果十分理想，同時(shí)降低了能耗，得到了用戶(hù)的認(rèn)可,從而取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 參考文獻(xiàn) 1 西門(mén)子ProfiNET系統(tǒng)說(shuō)明書(shū). A5E00879148_01 2006/10 2 尹朝 朱歷 電氣時(shí)代.終結(jié)還是重生_現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)E路前行,2004/7期 3 陽(yáng)憲惠.現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)及其應(yīng)用.北京：清華大學(xué)出版社，1999 4 高艷玲 馬達(dá)等 污水生物處理新技術(shù) 北京：建材工業(yè)出版社 2006 |
