污水處理改擴(kuò)建工程---自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)

一、系統(tǒng)概述
本工程自控系統(tǒng)的控制級(jí)別設(shè)置為三層：
第一層 現(xiàn)場手動(dòng)控制
在各電氣站點(diǎn)設(shè)置現(xiàn)場手動(dòng)控制箱，可單獨(dú)啟停各測試設(shè)備及各執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
第二層 PLC邏輯聯(lián)動(dòng)控制
由PLC根據(jù)現(xiàn)場各測試設(shè)備采集的數(shù)據(jù)及系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行邏輯關(guān)系，自動(dòng)控制各站點(diǎn)內(nèi)的電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。
第三層 中央控制
計(jì)算機(jī)監(jiān)測、修改PLC控制參數(shù)、上位機(jī)點(diǎn)動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。
手動(dòng)控制及自動(dòng)控制可以分別通過機(jī)房或中央控制室的“手自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)”進(jìn)行切換。這樣的控制方式能最大限度地保證污水處理裝置安全操作的需要。
中央控制計(jì)算機(jī)能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的污水處理過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測與控制，隨時(shí)跟蹤接收PLC的數(shù)據(jù)信號(hào)，能對(duì)各種類型模擬量進(jìn)行巡回檢測，對(duì)各種類型故障進(jìn)行報(bào)警或不達(dá)標(biāo)報(bào)警。
并具備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的分析及處理能力，對(duì)主要工藝流程進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬、趨勢分析、制表打印、繪制曲線；對(duì)主要數(shù)據(jù)永久性保存。且在CRT上顯示整個(gè)工藝流程或局部環(huán)節(jié)的直觀動(dòng)態(tài)彩色畫面，并通過嵌入式大屏幕，動(dòng)態(tài)顯示工藝流程各主要部件的運(yùn)行狀態(tài)。
借助電話線路及MODEM卡可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測，監(jiān)視整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，便于快速解決問題排除故障。

二、硬件系統(tǒng)配置

現(xiàn)場總線技術(shù)
本系統(tǒng)采用最先進(jìn)的現(xiàn)場總線技術(shù)（PROFIBUS），它可將現(xiàn)場所有的分布式自動(dòng)化設(shè)備，包括自動(dòng)化智能儀表、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和變送器，通過公共總線直接構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。其最大優(yōu)點(diǎn)是：
1、盡管現(xiàn)場的儀表、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)總數(shù)多至數(shù)百點(diǎn)，也只需要鋪設(shè)一根通訊電纜就能將所有的測點(diǎn)數(shù)據(jù)傳送到目的地。這就大大地減輕布線工作量，降低線纜成本，便于安裝和便于維修保養(yǎng)。
2、在過程控制中具有更高的可靠性和透明性，更快的數(shù)據(jù)交換速度，即使距離遠(yuǎn)至數(shù)公里，所有信息也能在毫秒級(jí)時(shí)間內(nèi)傳送到目的地。
3、實(shí)現(xiàn)開放式現(xiàn)場總線后，系統(tǒng)內(nèi)所有自動(dòng)化設(shè)備（PLC機(jī)、PC機(jī)、人-機(jī)接口系統(tǒng)、以及傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)）都可以經(jīng)過統(tǒng)一的總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和通信。
4、連網(wǎng)及擴(kuò)展性能超群：可通過SIMATIC網(wǎng)絡(luò)能將企業(yè)管理層、污水處理控制層、現(xiàn)場自動(dòng)化設(shè)備層天衣無縫地集成為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。今后如需要增加現(xiàn)場測點(diǎn)或控制點(diǎn)，可直接掛接在總線上，也不必更改原來的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及布線框架。

監(jiān)控內(nèi)容簡介
根據(jù)用戶提供的控制儀表清單：
· 超聲波液位計(jì)（PROSONIC FDU81） 8臺(tái)；
· 在線氨氮儀（PHOX625/100/01） 1臺(tái)；
· 氨氮儀過濾裝置（PHOX750-665） 1臺(tái)；
· 電磁流量計(jì)（IFM4100 DN250） 2 臺(tái)；
· 在線溶氧儀（CYH101-D） 4 臺(tái)；
· 在線流量計(jì)（LZB-50） 3 臺(tái)；
· 在線PH/T計(jì)（CPM152） 3 臺(tái)；
· 電磁流量計(jì)（IFM4100 DN25） 2 臺(tái)；
· 電磁流量計(jì)（IFM4100 DN32） 2 臺(tái)；
上述儀表數(shù)量可大致確定輸入模擬量約為21點(diǎn)，輸入與輸出開關(guān)量分別約為32點(diǎn)，輸出模擬量約為21點(diǎn)。
在線實(shí)時(shí)工藝控制
內(nèi)容包括：
磷鹽加藥量控制 根據(jù)電磁流量計(jì)輸入量，由PLC的輸出模塊，控制調(diào)節(jié)池的磷營養(yǎng)鹽加藥量（控制定量投加泵），構(gòu)成閉環(huán)控制。
pH值控制 由PLC根據(jù)在線PH計(jì)測定的輸入量，控制純堿加藥量，構(gòu)成閉環(huán)控制。
甲醇加藥量控制 根據(jù)電磁流量計(jì)輸入量，由PLC的輸出模塊，控制缺氧池的甲醇加藥量（控制定量投加泵），構(gòu)成閉環(huán)控制。
純堿加藥量控制 根據(jù)電磁流量計(jì)輸入量，由PLC的輸出模塊，控制氧化池的純堿加藥量（控制定量投加泵），構(gòu)成閉環(huán)控制。
進(jìn)水氨氮濃度控制 由PLC根據(jù)在線氨氮儀輸入量，控制甲醇加藥量，構(gòu)成閉環(huán)控制。
好氧池溶解氧控制 由PLC根據(jù)在線氧氣流量計(jì)輸入量，控制供氧泵供氧量。
進(jìn)水溫度控制 由PLC根據(jù)水溫測定探頭輸入量，控制進(jìn)水溫度。
污泥泵啟仃控制 由PLC輸出控制污泥泵的啟仃開關(guān)。
加藥泵液位控制 由PLC根據(jù)超聲波液位計(jì)輸入量，控制水泵啟停時(shí)間。
二沉池排泥程序控制
主要設(shè)備運(yùn)行參數(shù)監(jiān)控等
聲光報(bào)警
可實(shí)時(shí)顯示最新報(bào)警點(diǎn)的報(bào)警信息，同時(shí)伴有聲光報(bào)警，按下消警按鈕后，可消除報(bào)警聲音。并按時(shí)間順序排列，自動(dòng)記錄在計(jì)算機(jī)的報(bào)警數(shù)據(jù)庫中。
報(bào)警級(jí)別可分三級(jí)：一般報(bào)警；嚴(yán)重報(bào)警；致命故障；
一般報(bào)警時(shí)，僅給出警告，以供參考，設(shè)備仍舊按即定程序進(jìn)行。
嚴(yán)重報(bào)警時(shí)，系統(tǒng)除報(bào)警外，該部分設(shè)備自動(dòng)切換到備用設(shè)備，其余設(shè)備仍舊按即定程序進(jìn)行。
致命故障時(shí)，系統(tǒng)除報(bào)警外，自動(dòng)將系統(tǒng)切換到手動(dòng)狀態(tài)。

三、軟件系統(tǒng)編制
操作系統(tǒng)軟件包（Intouch 5.6 組態(tài)軟件及動(dòng)態(tài)鏈接庫）
1、Intouch 5.6 組態(tài)軟件
InTouch 的設(shè)計(jì)支持建立獨(dú)立式和分布式應(yīng)用程序。獨(dú)立式應(yīng)用程序指的是每個(gè)監(jiān)視的系統(tǒng)只使用一個(gè)操作者界面（OI），如污水處理控制，獨(dú)立式的應(yīng)用程序通常更容易配置，小到?jīng)]有網(wǎng)絡(luò)，只需要簡單的維護(hù)。而分布式應(yīng)用程序復(fù)雜得多，常常有好幾層網(wǎng)絡(luò)。典型的分布式應(yīng)用程序有一個(gè)中央控制室計(jì)算機(jī)，集中式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和一群與中央控制室計(jì)算機(jī)互相作用的客戶站， InTouch 提供許多建立和維護(hù)分布式應(yīng)用程序非常便利的功能。最強(qiáng)有力的一個(gè)是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序開發(fā)（ NAD ）。NAD 允許許多客戶站共同擁有一個(gè)應(yīng)用程序的備份而不限制對(duì)這個(gè)應(yīng)用程序的開發(fā)。InTouch NAD 在應(yīng)用程序變化時(shí)也提供向這些客戶站的自動(dòng)通知的功能。
InTouch 5.6包括以下功能：
· 分布式報(bào)警系統(tǒng):
新的分布式系統(tǒng)可同時(shí)支持多個(gè)報(bào)警服務(wù)器或“報(bào)警供應(yīng)器”。使操作人員可以同時(shí)觀察、了解多個(gè)遠(yuǎn)程地點(diǎn)的信息。
· 分布式歷史記錄:
分布式歷史趨勢系統(tǒng)使你能動(dòng)態(tài)地給趨勢圖表的每個(gè)筆確定不同的歷史文件數(shù)據(jù)源。
· 動(dòng)態(tài)分辨率轉(zhuǎn)換
可以在一種分辨率下開發(fā)應(yīng)用程序，而無需改動(dòng)應(yīng)用程序就能在另一種分辨率下運(yùn)行它。應(yīng)用程序還可以不按顯示分辨率而按用戶定義的分辨率運(yùn)行。
·動(dòng)態(tài)引用定址
可以通過改變數(shù)據(jù)源的引用字段來動(dòng)態(tài)地尋址標(biāo)記名的多個(gè)數(shù)據(jù)源。
·網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序開發(fā)
新的遠(yuǎn)程開發(fā)功能提供了大型、多節(jié)點(diǎn)的安裝，包括從一個(gè)開發(fā)工作站上修改網(wǎng)上的所有節(jié)點(diǎn)的能力。
2、動(dòng)態(tài)鏈接庫
PLC與PC機(jī)的I/O通訊編程：
數(shù)據(jù)的更新通過通訊模塊傳送到各個(gè)數(shù)據(jù)處理輸入輸出接點(diǎn)上，實(shí)現(xiàn)各個(gè)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)共享與數(shù)據(jù)刷新，當(dāng)通訊發(fā)生故障應(yīng)具有故障判斷和故障恢復(fù)功能，要考慮數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的安全保證措施，即提供“冗余（redundancy）”存儲(chǔ)方式。
動(dòng)態(tài)鏈接庫可供各種應(yīng)用程序調(diào)用動(dòng)態(tài)鏈接庫中的過程，完成窗口與圖形的顯示、內(nèi)存管理等任務(wù)。應(yīng)用程序編程接口（Application Programming Interface）使操作系統(tǒng)能支持并供應(yīng)用程序?qū)υO(shè)計(jì)窗口、設(shè)計(jì)控件進(jìn)行控制。

3、運(yùn)行及監(jiān)控軟件包（過程指令模塊）
運(yùn)行及監(jiān)控軟件的模塊功能：
a) 提供對(duì)模擬數(shù)據(jù)量及開關(guān)量讀寫，允許用戶設(shè)置報(bào)警極限并確認(rèn)報(bào)警；
b) 將模擬輸入量與用戶自定義值進(jìn)行比較，調(diào)節(jié)過程變量接近設(shè)定值；
c) 根據(jù)各路模擬量值或操作員輸入，輸出相應(yīng)的數(shù)字式開關(guān)量；
d) 提供動(dòng)態(tài)過程仿真，包括根據(jù)數(shù)字近似值或經(jīng)驗(yàn)值產(chǎn)生提前或滯后量；
e) 從不同的數(shù)據(jù)源采集數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)庫需要的格式；
f) 執(zhí)行邏輯控制，檢測事件，根據(jù)需求對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行寫操作；
g) 可以根據(jù)報(bào)警定義檢測數(shù)據(jù)產(chǎn)生報(bào)警，讀取網(wǎng)絡(luò)報(bào)警啟動(dòng)隊(duì)列并使用報(bào)警匯總。

4、編制應(yīng)用程序顯示界面
利用InTouch 5.6 組態(tài)軟件及VB 5.0 應(yīng)用軟件編制以下動(dòng)態(tài)顯示界面：
a) 污水處理監(jiān)控系統(tǒng)總圖；
b) 污水處理裝置動(dòng)態(tài)工藝流程圖；
c) 污水處理裝置自動(dòng)控制系統(tǒng)圖；
d) 污水處理裝置動(dòng)力配電系統(tǒng)圖；
e) 各主要設(shè)備運(yùn)行動(dòng)態(tài)圖；
f) 各主要單體工藝運(yùn)行動(dòng)態(tài)圖；
g) 歷史紀(jì)錄顯示表圖；
h) 報(bào)警記錄顯示表圖；
i) 系統(tǒng)自診斷圖等。

5、編制數(shù)據(jù)庫：調(diào)用數(shù)據(jù)庫對(duì)象鏈接接口（ODBC）
a) 根據(jù)用戶測點(diǎn)表編制數(shù)據(jù)字典，定義各類變量及其作用域；
b) 創(chuàng)建表結(jié)構(gòu)和查詢方式，運(yùn)用SQL語言，支持ODBC；
c) 編寫和調(diào)試表單、報(bào)表、菜單、報(bào)警界面、趨向組圖界面及工具欄；
d) 為維護(hù)數(shù)據(jù)庫的安全性，創(chuàng)建類庫（包括：應(yīng)用程序級(jí)、表單級(jí)、控制級(jí)）；
e) 定時(shí)處理數(shù)據(jù)流，并設(shè)定不同層次操作員的權(quán)限。

6、PLC編程
在PC機(jī)上，根據(jù)工藝運(yùn)行流程的邏輯關(guān)系，可借助SYSMAC支持軟件及CVM1系列梯形圖支持軟件的程序和數(shù)據(jù)進(jìn)行再次開發(fā)與編程。