摘 要:自控系統(tǒng)組態(tài)軟件運(yùn)行于污水處理廠中控室的計(jì)算機(jī)中,通過現(xiàn)場檢測儀表和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備完成對(duì)主要工藝參數(shù)的數(shù)據(jù)采集并對(duì)生產(chǎn)流程進(jìn)行監(jiān)控,從而幫助企業(yè)更快捷、更準(zhǔn)確的的實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化。
關(guān)鍵詞:自動(dòng)控制;設(shè)計(jì)目標(biāo);升級(jí)改造
1概述
衡水市污水處理廠始建于1999年,占地面積約十萬平方米,日處理污水能力為10萬噸。原有自控系統(tǒng)是1999年設(shè)計(jì),2002年投入使用,由于沒有進(jìn)行較好的維修保養(yǎng)和升級(jí)更新,導(dǎo)致自控系統(tǒng)軟硬件設(shè)施老化問題嚴(yán)重,已不能適應(yīng)環(huán)保部門對(duì)污水處理廠中控系統(tǒng)監(jiān)督管理的要求,升級(jí)改造勢在必行。
2014年開始升級(jí)改造,此次升級(jí)改造工程生物處理工藝為:部分反硝化A/O +后置速分池反硝化工藝,升級(jí)改造后出水水質(zhì)達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。
2自控系統(tǒng)簡介
衡水市污水處理廠原有自控系統(tǒng)采用二級(jí)分布式(集散型)計(jì)算機(jī)測控管理系統(tǒng)方案,系統(tǒng)由監(jiān)控管理計(jì)算機(jī)操作站OPS二套,通訊裝置(星形結(jié)構(gòu))及現(xiàn)場測控級(jí)PLC可編邏輯控制器組成。升級(jí)改造是在原有自控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,充分利用已有的設(shè)備和資源,進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)升級(jí)、設(shè)備更換、軟件更新。升級(jí)改造后自動(dòng)化系統(tǒng)是由檢測執(zhí)行級(jí)、區(qū)域現(xiàn)場級(jí)、中央監(jiān)控管理級(jí)組成的三級(jí)計(jì)算機(jī)分散控制系統(tǒng)。自控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)改造為100M/bps全雙工環(huán)型工業(yè)以太網(wǎng)。
3總體要求
應(yīng)用于污水和污泥處理現(xiàn)場的自控設(shè)備要求穩(wěn)定可靠、易操作、易維護(hù)、能長期連續(xù)運(yùn)行。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)“分控站無人職守,中控室值班監(jiān)控”為目的,設(shè)備裝置的啟、停及聯(lián)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)均可由中央控制室遠(yuǎn)程操縱與調(diào)度。
為實(shí)現(xiàn)正常工作時(shí)的全自動(dòng)化運(yùn)行,整個(gè)系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì),分布式結(jié)構(gòu),控制、保護(hù)、測量之間既互相獨(dú)立又互相聯(lián)系,既考慮正常工作時(shí)的全自動(dòng)化運(yùn)行,又考慮多種非正常運(yùn)行狀態(tài)下的輔助策略。
4設(shè)計(jì)目標(biāo)
4.1集中管理、分散控制
由可編程序控制器(PLC)及自動(dòng)化儀表組成的檢測控制系統(tǒng)——現(xiàn)場分控站,對(duì)污水處理廠各過程進(jìn)行分散控制;再由通訊系統(tǒng)、數(shù)據(jù)服務(wù)器、監(jiān)控計(jì)算機(jī)組成的中央控制系統(tǒng)——中央控制室,對(duì)全廠實(shí)行集中管理。
4.2功能完善、管理有序
中央控制室實(shí)施全廠的運(yùn)行監(jiān)視、生產(chǎn)調(diào)度、數(shù)據(jù)服務(wù)和設(shè)備管理;通過顯示屏和計(jì)算機(jī)CRT,同時(shí)顯示靜態(tài)和動(dòng)態(tài)運(yùn)行工況。
4.3設(shè)備配置合理
儀表配置簡潔、可靠、實(shí)用,滿足污水和污泥處理工藝的要求,連續(xù)監(jiān)測污水和污泥處理過程;成套設(shè)備的控制系統(tǒng)利用廠商配套提供的成熟設(shè)備。
5系統(tǒng)方案
5.1自控系統(tǒng)
全廠自動(dòng)化系統(tǒng)采用集散控制系統(tǒng),對(duì)生產(chǎn)過程中的信息能夠?qū)崟r(shí)采集、集中管理,實(shí)現(xiàn)整體操作、管理和優(yōu)化。也使得控制危險(xiǎn)分散,提高系統(tǒng)可靠性。具體設(shè)計(jì)方案如下:
5.1.1中央控制系統(tǒng)
中央控制系統(tǒng)以數(shù)據(jù)服務(wù)器為核心,監(jiān)控工作站冗余配置,設(shè)置,采用具有客戶機(jī)/服務(wù)器(C/S)結(jié)構(gòu)形式100M交換式的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò),并可與市排水信息中心鏈接;中央控制室通過光纖環(huán)和工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)與各現(xiàn)場分控站連接,同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)和視頻,傳輸速率為100Mbps。中央控制室主要設(shè)備全部更新?lián)Q代,設(shè)有操作員站、工程師站、數(shù)據(jù)服務(wù)器、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、圖像顯示、數(shù)據(jù)圖表打印記錄等裝置。拆除現(xiàn)已停用的馬賽克模擬屏,改用液晶拼接顯示屏,滿足升級(jí)改造后的全廠集中監(jiān)控的需要,同時(shí),也可適應(yīng)視頻監(jiān)控的需求。
5.1.2區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)
利用現(xiàn)有資源,重新整合現(xiàn)有3個(gè)現(xiàn)場分控站PLC1~3。升級(jí)改造后仍為3個(gè)區(qū)域監(jiān)控的現(xiàn)場分控站。具有PLC的區(qū)域現(xiàn)場分控站,為“無人職守”工作模式,可以獨(dú)立運(yùn)行?,F(xiàn)場分控站采用10/100M工業(yè)以太網(wǎng)連接升級(jí)改造工程的現(xiàn)場控制箱/柜。
5.1.3現(xiàn)場測控系統(tǒng)
采用數(shù)字化分布式控制,使污水處理廠的自動(dòng)化控制不依賴于一個(gè)控制裝置或系統(tǒng),有利于提高控制系統(tǒng)的整體可靠性。即使中央控制室因故障停止運(yùn)行,各現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)仍可按照原來的模式獨(dú)立運(yùn)行。采用穩(wěn)定的先進(jìn)的智能化的儀表和控制設(shè)備,利用其自檢、自校和故障隔離功能,進(jìn)一步提高設(shè)備故障的檢出率,縮小局部故障的影響范圍。在極端情況時(shí),如控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障,造成局部設(shè)備運(yùn)行失控,通過現(xiàn)場的手動(dòng)操作仍可以維持全廠的生產(chǎn)過程。
5.2儀表系統(tǒng)
采用在線式智能儀表,具有在線式連續(xù)檢測、自動(dòng)運(yùn)算、線性校正、自動(dòng)溫度補(bǔ)償、現(xiàn)場數(shù)字顯示、故障診斷、傳送標(biāo)準(zhǔn)的模擬、數(shù)字信號(hào)等智能化功能。直接與污水、污泥接觸的儀表傳感器具有自清洗裝置或功能。變送器增設(shè)保護(hù)箱,保證儀表運(yùn)行安全,也有利于管理、維護(hù)。
5.3防雷系統(tǒng)及其他
對(duì)于更新和新增的自控儀表,按照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,補(bǔ)充防雷過電壓保護(hù)器件,完善防雷及接地保護(hù)系統(tǒng)。更新全部現(xiàn)有電纜橋架、電纜保護(hù)管及支架,更新部分外露老化電纜。
5.4視頻監(jiān)控系統(tǒng)
在主要生產(chǎn)、管理、重點(diǎn)設(shè)備區(qū)域安裝攝像機(jī),使運(yùn)行人員在控制中心便可監(jiān)視整個(gè)污水處理廠內(nèi)外的情況。視頻監(jiān)控系統(tǒng)除起到正常的監(jiān)視作用,還可及時(shí)提醒值班人員觀察并自動(dòng)錄下報(bào)警時(shí)相關(guān)的現(xiàn)場及設(shè)備運(yùn)行情況外,對(duì)可能出現(xiàn)的任何異常情況盡早發(fā)現(xiàn)、盡早處理、并在事后重放分析。
攝像機(jī)分戶外和戶內(nèi)一體化全天候彩色低照度型,具有電動(dòng)云臺(tái)和變焦鏡頭,能夠看清設(shè)備或裝置的細(xì)節(jié)。中控室配有視頻顯示控制器、彩色監(jiān)視器、數(shù)字式視頻存儲(chǔ)器等設(shè)備,可控制、切換在投影屏上的視頻圖像和顯示模式,以及控制攝象機(jī)的方位和視角,巡視或定點(diǎn)監(jiān)視生產(chǎn)區(qū)域或設(shè)備。并且,還可以將選擇的視頻圖像送入中央控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng),鑲嵌到主控界面中。
6結(jié)語
該自控系統(tǒng)已投入運(yùn)行,能夠滿足工藝及設(shè)備運(yùn)行的需要,通過監(jiān)視器操作人員就能了解工藝過程中各工藝參數(shù)的變化情況,并通過聲光報(bào)警、語音報(bào)警,對(duì)所發(fā)生的事故能夠及時(shí)處理,最大限度的保障生產(chǎn)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。
參考文獻(xiàn)
[1]章文華.翟健.徐曉建 城市污水處理廠自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析[期刊論文]-魅力中國2010(20)
[2]尚愛安.工藝優(yōu)化診斷技術(shù)用于污水廠的改造[期刊論文]-中國給水排水 2006(02)
作者簡介
田培,1975年生,女,河北科技大學(xué)電氣及自動(dòng)化專業(yè),本科,現(xiàn)就職于衡水市污水處理廠,工程師,研究方向?yàn)樽詣?dòng)化控制及設(shè)備維護(hù)。
(作者單位:衡水市污水處理廠)