污水處理系統(tǒng)基于PLC的現(xiàn)場總線結(jié)合

　  建立智能污水處理控制系統(tǒng)是污水處理廠高效運(yùn)行的有效保障,也是污水處理研究的一個(gè)重要課題.從污水處理的工藝流程出發(fā),利用PLC與現(xiàn)場總線相結(jié)合建立具有現(xiàn)地和中控兩種控制模式的自動化污水處理控制系統(tǒng),重點(diǎn)探討了系統(tǒng)的硬件構(gòu)成和軟件編程的特點(diǎn).采用PLC控制器為核心的自動污水處理系統(tǒng),利用現(xiàn)場總線實(shí)現(xiàn)了與中控室PC機(jī)實(shí)時(shí)通信的功能,提高了污水處理的效率,促進(jìn)了污水處理系統(tǒng)智能控制、動態(tài)監(jiān)控等多方面的全面發(fā)展.

　 常規(guī)的污水處理控制系統(tǒng)是由多個(gè)現(xiàn)地單元組成的,即在污水處理的每個(gè)車間均設(shè)控制室,并在控制室內(nèi)設(shè)計(jì)對應(yīng)的控制箱來控制電機(jī)的啟閉.在機(jī)組現(xiàn)地加設(shè)現(xiàn)地控制箱將系統(tǒng)運(yùn)行的二次信號通過復(fù)雜的屏蔽信號電纜傳輸至控制室進(jìn)行顯示和二次保護(hù).常規(guī)控制系統(tǒng)占地面積大、控制分散,造成了大量的人力和物力浪費(fèi),而且通常采用機(jī)械手動控制方式,系統(tǒng)的自動化程度遠(yuǎn)跟不上現(xiàn)代自動生產(chǎn)線的發(fā)展要求.現(xiàn)場總線能將分散的污水處理控制信號按照統(tǒng)一的通訊協(xié)約傳輸?shù)街锌厥覍?shí)現(xiàn)集中控制,節(jié)省了大量勞動力和能源,同時(shí)提高了污水處理的綜合自動化水平,在工業(yè)發(fā)展領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用.

　　為了實(shí)現(xiàn)污水處理控制系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、安全穩(wěn)定的運(yùn)行,根據(jù)污水處理控制的基本要求,本次設(shè)計(jì)選用S7-300型PLC作為系統(tǒng)的下位機(jī)系統(tǒng),選用中控室PC計(jì)算機(jī)作為系統(tǒng)的上位機(jī)系統(tǒng),并利用Profibus-DP現(xiàn)場總線連接上位機(jī)與下位機(jī)系統(tǒng).

　　下位機(jī)系統(tǒng)PLC通過傳感器信號或控制面板開關(guān)信號將各類觸發(fā)脈沖轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的數(shù)字信號,完成對高、中、低液位信號、污水瞬時(shí)流量、污水水質(zhì)、pH值、電機(jī)啟閉、風(fēng)機(jī)啟閉等信號的采集、分析判斷,并利用PLC內(nèi)部的程序邏輯控制和運(yùn)算分析形成對應(yīng)的電機(jī)、風(fēng)機(jī)控制命令,按照預(yù)設(shè)程序?qū)崟r(shí)、動態(tài)地控制電機(jī)啟閉和工況間的相互切換,保證機(jī)組高效經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行.以PC計(jì)算機(jī)為核心的上位機(jī)系統(tǒng)通過現(xiàn)場總線獲得PLC采集的數(shù)據(jù)信息,并可以通過可視化界面了解控制電子按鈕的運(yùn)行工況,并能通過軟電子按鈕完成遠(yuǎn)程控制風(fēng)機(jī)、水泵的啟閉.

　　3.1輸入信號

　　現(xiàn)地機(jī)組控制箱是機(jī)組現(xiàn)地控制的主要設(shè)備,在控制面板上通常可以為系統(tǒng)提供兩類信號,一類是現(xiàn)地操作控制按鈕信號,包括故障緊急停機(jī)、手動啟閉、手動自動狀態(tài)切換開關(guān)等信號,便于在中控自動操作系統(tǒng)出現(xiàn)故障或現(xiàn)地單元出現(xiàn)緊急故障需要停車時(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)地停機(jī)或運(yùn)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(tǒng)自動控制的觸發(fā)脈沖,根據(jù)預(yù)設(shè)的邏輯程序自動啟動電機(jī)或風(fēng)機(jī)系統(tǒng).兩類信號相互匹配后通過現(xiàn)場總線傳輸給上、下位機(jī)系統(tǒng).系統(tǒng)在給下位機(jī)提供命令信號的同時(shí),給上位機(jī)提供實(shí)時(shí)動態(tài)的監(jiān)控信號,從而實(shí)現(xiàn)污水處理系統(tǒng)中控與現(xiàn)地相互協(xié)同的功能.

　　3.2 PLC下位機(jī)系統(tǒng)

　　PLC下位機(jī)系統(tǒng)是污水處理控制系統(tǒng)現(xiàn)地監(jiān)控的核心.除了上述的信號采集、數(shù)據(jù)分析、命令控制等功能外．PLC下位機(jī)系統(tǒng)還具備系統(tǒng)故障自檢測功能.PLC內(nèi)部單元按巡檢周期動態(tài)檢測系統(tǒng)中各部件運(yùn)行工況特性,當(dāng)發(fā)現(xiàn)有不合理的運(yùn)行特性數(shù)據(jù)時(shí),就會啟動故障報(bào)警單元,通過聲、光或語音等提示操作人員對相關(guān)部位進(jìn)行檢測,并通過自動判別機(jī)構(gòu),初步判斷故障類型及故障點(diǎn),便于操作人員快速排查故障,保證污水處理系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行.

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

　　3.3PC上位機(jī)系統(tǒng)

　　上位機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了分散單元集中控制的目的.PC上位機(jī)系統(tǒng)將PLC處理后的數(shù)據(jù)通過現(xiàn)場總線進(jìn)行分享,并利用相關(guān)的仿真軟件形成可視化人機(jī)互通界面,在計(jì)算機(jī)屏幕上動態(tài)顯示系統(tǒng)各核心部件的運(yùn)行工況,動態(tài)顯示液位、流量、pH值等信號參數(shù).在上位機(jī)系統(tǒng)中,操作人員可以通過調(diào)取主界面的嵌套界面,及時(shí)了解系統(tǒng)的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)報(bào)表及曲線,并可以根據(jù)故障報(bào)警信息進(jìn)行故障排除和運(yùn)行模式的調(diào)整.

　　污水處理控制系統(tǒng)的軟件編程設(shè)計(jì),在保證污水處理系統(tǒng)安全有效運(yùn)行的同時(shí),為了使整個(gè)操作控制系統(tǒng)在實(shí)際工程運(yùn)用中具有較強(qiáng)的靈活性,采用了中控與現(xiàn)地相互貫通、各自獨(dú)立的設(shè)計(jì)模式.即上位機(jī)系統(tǒng)處于正常運(yùn)行時(shí),可以利用遠(yuǎn)程控制方式對現(xiàn)地單元進(jìn)行軟控制：當(dāng)上位機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí),下位機(jī)系統(tǒng)可以通過現(xiàn)地控制命令實(shí)現(xiàn)對單元的獨(dú)立控制：當(dāng)出現(xiàn)上位機(jī)和下位機(jī)同時(shí)發(fā)生故障的極端情況時(shí),系統(tǒng)還設(shè)立了一套手動檢修系統(tǒng),運(yùn)行人員通過現(xiàn)地操作控制面板就能實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)地單元的控制.

　　PLC和現(xiàn)場控制總線相結(jié)合形成的自動污水處理控制系統(tǒng)取代了傳統(tǒng)的繼電接觸器分車間控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)地與中控相互協(xié)調(diào)互補(bǔ)的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能.該系統(tǒng)具有設(shè)備自動化水平高、集中控制、運(yùn)行安全可靠、管理靈活方便、檢修維護(hù)簡單等優(yōu)點(diǎn),不僅達(dá)到了現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)綜合自動化水平,提高了污水處理的效率和速率,同時(shí)節(jié)約了大量的人力,節(jié)省了單位的污水處理成本,為污水處理企業(yè)創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)效益,在城市污水處理領(lǐng)域具有較好的發(fā)展前景.