基于LK冗余方案的纪庄子污水处理厂自控系统升级改造 - 焦点水网.DOC

基于LK冗余方案的纪庄子污水处理厂自控系统升级改造 葛立福1） 江晓川2）于进2） （天津市滨海水业集团，300381） 和利时LK系列PLC应用于天津纪庄子污水处理厂升级改造工程，根据污水处理厂工艺要求，提供了一种降低成本、节省空间、更优化的控制方案。本文介绍了控制系统的组成和软件设计思路。该污水处理厂自动化控制系统的全套硬件设备及软件设计工作由北京和利时自动化驱动技术有限公司完成，其自动化控制系统由一个中央控制室和4个PLC现场控制站组成。 和利时LK系列PLC；污水处理厂自控系统 引言 纪庄子污水处理厂位于天津市河西区卫津河以西、津港运河以北、纪庄子排污河以南的区域，占地面积30公顷。纪庄子污水处理厂的污水处理工艺采用多级AO处理工艺。纪庄子污水处理厂升级改造工程是天津市污水处理工程项目之一，主要内容包括污水处理厂的工艺设备、电气设备和自控仪表设备等的升级改造。纪庄子污水处理厂服务于天津市纪庄子排水系统，升级改造工程的设计处理能力为45万吨/日。 污水处理自控系统的总体设计 系统总体设计 为了保证生产过程的安全可靠性和生产连续性，两个增补站继续使用欧姆龙CS1系列PLC，两个新增站采用基于和利时LK系列PLC的集中和分散相结合的自动化控制系统，实现对全厂工艺参数、电气参数和设备运行状态的监测、控制、连锁、报警以及报表打印等。通过主站和远程站间的通讯，完成整个工艺流程所必需的数据采集、数据通讯、顺序控制、时间控制、回路调节、上位监视和管理等功能。不仅满足了工艺流程的要求，而且还能实现安全生产，提高生产管理水平。整个系统由1个中央控制室和4个现场控制站组成。现场控制站由PLC系统和检测仪表组成，对各个工艺过程进行分散控制，再由中央控制室对全厂实行集中管理。 系统网络结构 本系统网络结构高效﹑开放的，将以前的五层简化为管理层﹑控制层和设备层具有优异通信功能的三层。管理层采用Ethernet网络实现第三方的数据通信控制层采用网络负责各个控制器设备层网络Ethernet网络网络网络用于实现开关﹑和人机界面等现场设备与PLC之间的通信系统结构与配置根据水处理工艺的控制要求，分为三级管理，包括中央控制室、就地控制。现场各种数据通过PLC采集，并通过主干网络传送到中央控制室集中监控和管理中央控制室和PLC控制站之间的数据通讯采用高速实时工业以太网，网络结构为环形，传输介质为光纤，通讯速率为100Mbps。同样，中央控制室的控制命令也通过上述传送到PLC，实施各单元的分散控制。水自动化控制拓扑结构与功能配置 图1 污水厂自动化控制系统的拓扑结构与配置该项目需要进行历史数据存储的变量点数达8000多点，同时对数据的存储频率要求很高，普通变量要求30秒钟记录一个数据，对于数据精度要求较高的变量，例如“瞬时流量”，要求10秒钟记录一次。所存储的数据包括各监测点水质数据、瞬时流量、累计流量，提升泵、闸门、污泥泵、刮泥机、搅拌机、鼓风机等各设备电压、电流、功率、耗电量，各设备启停时间、启停次数、累计运行时间、故障次数等。控制层是的关键，现场参数压力、流量、温度、PH等，管理层。画面为操作员了解生产过程状态提供了显示窗口，并能支持以下几类画面： 总貌画面：显示系统各设备，装置，区域的运行状态以及全部过程参数变量的状态，测量值，设定值，控制方式（手动/自动状态），高低报警等信息，从各显示块可以调出其它画面。 分组画面：以模拟仪表的表盘形式按事先设定的分组，同时显示几个回路的信息，如过程参数变量的测量值，调节器的设定值，输出值控制方式等。变量每秒更新一次，分组可任意进行，操作员可从分组画面调出任一变量（模拟量或离散量）的详细信息。 单点画面（调整画面）：显示一个参数，控制点的全部信息以及实时趋势和历史趋势，从调整画面也可直接对模拟回路进行设定，调整操作。 趋势功能 操作员可通过菜单或按钮进入实时曲线画面或历史曲线画面，可选择需要的工艺参数查看实时曲线或历史曲线，可同时显示多条实时曲线，可对曲线进行放大或缩小，可任意选择需要查看的时间段。 根据采集到的信息，建立各类信息数据库并对各类工艺参数值作出趋势曲线（含历史数据），供调度员分析比较，以便找出污水处理厂的最佳运行规律，分析事故原因，改进管理方法，保证出水水质，提高经济效益。 记录生产所要求的所有参数的历史数据，记录时间不小于三年，并可根据要求任意设置。对重要的数据进行在线存储。可以通过历史报表或者历史趋势曲线的方式来检索历史数据。 报警功能 报警设有优先级管理，任意管理均在屏幕上显示，显示所有报警列表及报警的详细内容。监控计算机的显示画面的顶部或底部应设置一个报警条。在报警条内显示最近三个报警未消失未被确认报警的详细内容，操作员通过画面切换选择报警表，报警表内显示中控操作站计算机中配置的所有报警列表及报