污水处理厂微机监控方案Word文档下载推荐.docx
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组态；
人机界面；
控制过程；
上位机；
下位机
Themunicipalsewagesellsfactoryautocontrolsystemdesignatreducedprices
Abstract
InordertosolvetheproblemthatourChinaarefacetotheproblemwearelackofwaterseriously.Wecannotwaitaminutetodesignasolutiontoclearthewaterthatarepollutedinourcities.Beginningwiththispoint,Itrymybesttoworkoutaplantosolvethisquestion.Idreamthissolutionwillbegoodefficiency、convenientandeconomized.Inthisdesign,IusedtheuppercomputerfromGEofAmerican.It’snamediFIX,ItofferedHMI（human/machineinterface）andSCADA（SupervisoryControlandDataAcquisition）.Meanwhileinthelowercomputerdesign,IcheesethesoftwarefromFrancethatnamedUnitypro.Thesetwokindsofsoftwarearesogreatlydevelopedthattheycouldsatisfiedallthedemands.
Iinsistthatthedesignshouldberecise、convenient、economized、aftermyparticularitydesignandpatientdebugging.
Keyword:
configuration:
Human/machineinterface;
controlprocess;
uppercomputer;
lowercomputer
1.1污水处理监控概述
城市生活污水是城市发展过程中的产物,随着我国国民经济的迅猛发展,城市规模不断扩大,人口数目增长迅速,随之而来的是城市生活污水的水量不断加大,水质也越来越复杂,仅仅依靠稀释及水体自净作用处理过的污水已经无法满足达标排放的要求,会对下游水体产生较大的污染和影响。
在这种情况下,我们就不得不采取措施加大对城市生活污水的处理力度,以改善不断恶化的水环境污染趋势。
随着我国工业化进程的迅速发展，自动控制系统渐渐应用到污水处理工艺过程监测过程当中，并且取得了相当好的效果，既节省了人力资源又节约了能源，有着广阔的发展前景。
中国是一个干旱缺水严重的国家。
淡水资源总量为28000亿立方米，但人均只有2200立方米，仅为世界平均水平的1/4，在世界上名列121位，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。
面对水资源紧缺这一状况，中国正在致力于开展一项有远大的开发计划以发展其污水处理的基础建设。
据有关资料，我国目前已建成投入生产运行的污水处理厂，自动控制监制技术，大致有几种情况：
一种情况是建立中央控制室，中控室双机热备系统通过通信介质（如双绞线、光纤等）连接厂内几个PLC控制子站，各PLC控制子站控制现场的仪器仪表执行机构，从而达到监测控制的目的；
第二种情况是在各污水处理厂直接通过各PLC子站控制各现场的仪器仪表；
第三种情况是由于建厂时间较早或经费投入不足，厂内没有控制系统。
无论何种情况，有待于采用新的自动控制技术对污水处理厂自动控制系统进行改造、改建、甚至重建，以满足污水处理厂生产运行的需要；
同时国家宏观经济建设政策明确提出，要广泛推广科学技术在各行各业的应用，使传统产业，朝着生产过程自动化、管理信息化、高质量、高效率、节能的方向发展。
污水处理厂采用先进的组合交替式活性污泥法工艺，采用周期运行，连续进水、连续出水的工作方式。
整个污水工艺涉及大量的阀门、泵、风机等设备，需要根据一定的程序、时间和逻辑关系定量或定时开停，对自动化仪表及电气控制系统具有很高的要求。
建成后的微机监控系统将全部实现网络互联，统一协调仪表检测分析系统及高、低压供配电传动系统，实现真正意义上的电、仪一体化，对污水处理厂的全工艺流程实现集散式监控。
第二章污水处理监控系统总体设计
2.1建设规模及工艺
假设一期1.25万m³
/d，近期2.5万m³
/d，远期2020年5万m³
/d。
出水达到《城镇污水处理污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级B标准，即化学需氧量低于60mg/l、生化需氧量低于20mg/l悬浮物低于20mg/l、动植物油低于20mg/l、石油类低于10mg/l、氨氮低于15mg/l、总磷低于0.5mg/l、PH6~9。
尾水通过出水泵房提升后排入抚河。
本污水处理厂拟采用组合交替式活性污泥生物池系统，它能连续进水，周期交替运行。
整个工艺处理流程大致如下：
污水首先进入回转式机械粗格栅，实现污水中较大颗粒悬浮物的拦截，保护水泵和其它机械免受损坏。
经过提升泵站提升泵输送，进入沉砂池。
在沉砂池前设细格栅，以实现污水中较小颗粒悬浮物的拦截。
沉砂池采用旋流式沉砂池，利用水力和机械搅拌造成的旋流，使泥砂和有机物分离，以达到除砂的目的，同时去除砂粒上粘附的有机物。
经沉砂处理后的污水进入分配井，通过二根总管向二个生化池输送。
上述过程就是以物理处理技术为主的第一级处理。
一级处理后的污水进入组合交替式生物池。
本期工程建组合交替式生物反应池2组，每组2条处理线。
每条处理线的处理主体是由三个矩形池组成的组合反应池。
三个池水力相连通，每个池中均设有供氧设备，采用充氧搅拌机曝气；
在两侧的矩形池内，设有固定出水堰及剩余污泥排放口，两侧池可作反应池，也可作沉淀池；
中间一只矩形池只用作反应池。
进入系统的污水，可通过进水闸门控制分周期分别进入三个矩形池中的任意一池。
运行过程中，有两个池处于生物处理阶段，而其中的一个侧池是处于沉淀状态，处理后的水由固定堰排出，剩余污泥从池底排出。
工艺流程决定了其控制系统具有如下特点：
开关量多、模拟量少。
以逻辑顺序控制为主、闭环回路控制为辅。
主工艺流程图如下
图2-1主工艺流程图
2.2监控系统环境条件
①环境温度
建筑物内：
-5º
C~+40º
C。
露天场地：
-15º
C~+55º
②结构和材料
电子设备是模块化结构，其排布可防止插在不恰当位置中。
电路板的设计符合IEC326,能防止污水厂环境腐蚀及湿、粉尘及热对电路的影响。
③湿度
所有设备在相对湿度5%~95%范围内任何环境中操作满足规定的性能。
④干扰、电磁场和射频
所有设备具有良好的抗电磁场、射频干扰的能力。
⑤太阳辐射
仪表及控制装置在现场受到太阳光照射时，其强度在直射时，从暗到最大强度时，将满足规定的性能要求。
自控系统按分散控制、集中显示的原则设置。
设1个中央控制站，3个现场控制站和1个电力监控站。
中央控制站计算机系统位于中央控制室，采用具有C/S（客户端/服务器）结构形式的计算机网络，並可以与上级系统和周边系统链接，3个现场控制站分别设在加药间控制室、变配电所控制室和出水仪表间控制室。
现场控制站与中央控制室之间通过工业以太网进行数据通讯，中央控制站主要完成全厂的数据通讯和调度管理。
全厂主要机械设备的控制采用就地手动控制、自动控制、中央控制站遥控的三层控制模式，其他设备采用现场控制，中央控制的两层控制模式。
控制方式描述
手动控制：
设备的现场控制箱或MCC控制柜上的“手动/自动”开关选择“手动”方式时，通过现场控制箱或MCC控制柜上的按钮实现对设备的启/停操作。
中央控制站遥控：
现场控制箱或MCC控制柜上的“手动/遥控”开关选择“遥控”方式时，操作人员通过中控系统操作站的监控画面用鼠标器或键盘选择“遥控”方式並对设备进行启/停操作。
自动模式：
现场控制箱或MCC控制柜上的“就地/自动”开关选择“自动”方式时，操作人员通过中控系统操作站的监控画面用鼠标器或键盘选择“自动”方式，设备的运行完全由各PLC根据污水处理厂的工况及生产要求来完成对设备的运行控制，而不需人工干预。
控制级别由高到低为：
现场手动控制、遥控控制、自动控制。
除了由中央控制室直接控制的关系到全厂运行调度的设备，中央控制室一般不直接参与设备的控制，而主要进行运行调度、参数分配和信息管理，中央控制室向PLC控制站分配所在单体或节点的运行控制目标，指令工艺设备投入或退出，监控全厂生产过程，对中央控制站允许投入运行或退出的设备或设备组，其具体的控制过程由PLC现场控制站管理。
对生产过程的自动控制和报警、自动保护、自动操作、自动调节以及各工艺流程中的重要参数、设备工况等都将进行在线实时监控。
设立全厂管理信息系统，便于全厂优化调度，另外，为了使经营管理人员能及时了解掌握现场情况，提前发现隐患，及时处理，以保证污水厂正常运行，设立摄像系统，监视厂内生产及安全保卫状况，在围墙外设立红外入侵探测系统，防止外人非法入侵。
污水处理厂监控系统结构如下图
图2-2监控系统结构图
2套20”LCD宽频操作员站/工程师站计算机，热备冗余结构，中文版WINDOWXP或以上版本操作系统，计算机操作系统将具有在系统崩溃后一键恢复的功能，或安装两套独立的操作系统。
1套网络及数据服务器，中文WINDOWXP或以上版本操作系统，将具有在系统崩溃后一键恢复的功能，或安装两套独立的操作系统。
1台激光黑白A3打印机用作报警打印；
1台喷墨彩色A3打印机用作图形打印；
1套打印服务器（PRT03）用于管理打印机。
1套24口以太网交换机设于中央控制室，以组成监控系统通讯网络。
1套投影仪，带电动屏幕，用以显示操作员站相关信息。
1套UPS不间断电源装置：
200VAC3KVA60min,用于计算机控制系统的供电。
1套网络通讯柜：
2100*800*600mm,安装交换机、UPS等设备。
1套操作台椅。
5套管理计算机，分别设于厂长室、副厂长室、总工程师室、化验室、生产科室，以WEB方式对生产运行工况、工艺过程参数的实时查询。
3套喷墨打印机，分别设于厂长室、总工程师室、生产科室。
1套管理信息系统软件，包括实验室管理系统、生产报表处理系统、信息管理系统等。
①每个现场管理站包括以下主要控制设备：
②可编程序逻辑控制器（PLC）；
③I/O模块；
④总线连接器；
⑤操作员面板；
⑥隔离装置；
⑦PLC柜；
⑧不间断电源（UPS）及电源SPD保护装置；
⑨仪表信道及通讯信道SPD保护装置
3套现场控制站（PLC1~PLC3）通过光纤冗余环网与中央控制站通讯，信号采集系统结构如下图
图3-1信号采集系统结构图
3.1.4.11#现场控制站
1#现场控制站（PLC1）负责：
粗格栅及进水泵房；
细格栅及曝气池；
2#除臭装置；
加药间等构筑物设备的监控及相关检测仪表的供电，包括如下设备
①可编程控制器PLC
CPU模块
电源模块
通讯模块
数字量输入/输出（I/O）模块（预留20%余量）：
DI＝128DO＝32
模拟量输入/输出（I/O）模块（预留20%余量）：
AI＝32DO＝8
②1套PLC柜：
2200*1000*600mm
③1套UPS电源：
2KVA30min
3.1.4.22#现场控制站
2#现场控制站（PLC2）负责：
初沉淀池、AAO池、二沉池配水井、二沉池、鼓风机房等构筑物设备的监控和工艺检测仪表的数据采集和相关检测仪表的供电，包括如下设备
DI＝160DO＝48
AI＝48DO＝12
3.1.4.33#现场控制站
3#现场控制站（PLC3）负责：
紫外线消毒池、储泥池及污泥房、污泥脱水机房、出水泵房、出水仪表间、除臭装置等构筑物设备的监控和工艺检测仪表的数据采集和相关检测仪表的供电，包括如下设备
DI＝160DO＝64
3.2系统的基本硬件
3.2.1操作站计算机
规格型号
DC7800CMT
制造商
HP
CPU
IntelCore2DuoE6750
标称频率
2660MHZ
二级缓存
4096KB
前端总线
1333MHZ
主板芯片
965
内存
DDRⅡ1024MB
硬盘
SATA250GB
显卡
NvidiaGeforce8400GS256MB独立显卡
键盘
Ps2键盘
鼠标
Ps2OpticalMouse
操作系统
Windowsxp中文专业版
3.2.2数据及网络服务器
ML150G5
IntelXeonE5405四核处理器
2.0GHZ
12MB（2*6MB）
5100芯片组
1GB（2*512MB）PC2—5300（DDR2—667）内存
最高支持16GB
插槽
六个扩展槽：
2个PCI—Express*8
3个PCI—Express*4（*8接口）
1个PCI（32—bit/33MHZ）
HPSc40Ge4口SAS阵列控制器，支持RAID/1,最多支持4个热插拔SAS控制器和第二个硬盘笼，支持另4块热插拔硬盘
电源
650W
其他
DVD—ROM，8个USB2.0端口，塔式（5U）；
支持IPMI
3.2.3激光打印机
规格型号
LaserJet5200
打印分辨率（dpi）
1200*1200
黑白打印速度（ppm）
35
最大打印幅面
A3
介质类型
打印纸、投影胶片、标签、信封、卡片
供纸方式
自动进纸
进纸盒容量
100页多用途纸盒、250页纸盒
首页输出时间
〈10S
最大打印能力
65000页/月
48MB最大可扩展512MB
字体
103种内置可扩展PCL字体
93种内置POSTSCRIPT字体
3.2.4喷墨打印机
K8600
制造商
最高分辨率（dpi）
4800*1200
最大打印幅面
A3+
墨盒类型
四色墨盒
彩色打印速度（ppm）
最大打印能力
6250页/月
介质类型
喷墨打印纸、相纸、普通纸、明信片
信纸、信封、贺卡、透明胶片
供纸方式
自动
纸盒容量
250张
接口类型
USB2.0
内存
32MB
3.2.5打印服务器
HPJetdirect175
设备类型
外置打印服务器
传输速率
10/100Mbps
网络接口
IEEE802.3IEEE802.3u
端口类型
RJ45USB2.0
最大支持打印机数
1
4MB
MicrosoftWindows98/ME/NT4.0/2000/XP
Nove11Netware
3.2/4.2/5.x/6（NDPS）AppleMacOs8.6及更高版本
3.2.6中央以太网交换机
DES-1024R
DLINK
交换机类型
单面级二层非网管交换机工作组交换机
10/100BASE-TX端口RJ45
端口数目
24
10M/100Mbps
模块化插槽数
3.2.7投影仪
PDG-DSU2000C
SANYO
投影技术
DLP
技术类型及规格
0.55”DMD*1
标称亮度（ISO流明）
2000
标准分辨率
800*600
最大分辨率
1280*1024
投影镜头
F2.51~2.69f=21.95~24.18
投影画面尺寸
30~300寸
投影距离
1.2~12m
屏幕宽高比例
4∶3（兼容16∶9）
色彩
1677万
投影方式
正/背投桌上/吊挂
调整功能
垂直±
15度梯形校正
有效扫描频段
水平：
31~79KHZ垂直：
50~85HZ
视频带宽
135MHZ
输入端子
D-Sub:
15pin、音频输入Mini-Jack、复合视频、S-video
输出端子
RS232USB
3.2.8管理计算机
1024MBDDR11
硬盘
光驱
DVD-RW
显卡
键盘
PS2键盘
鼠标
PS2OpticalMouse
WindowsXP中文专业版
3.2.9可编程控制器
本控制系统可编程控制器拟采用施耐德（Schneider）公司的UnityPremiumPLC。
UnityPremiumPLC作为工业控制领域的知名进口品牌，支持MOBUS/TCP通讯协议，为现地PLC控制站和中央监控系统之间提供了无缝快速的工业以太网通讯连接，保证了整个系统构架的可靠性。
图3-2模块面板接口
TSXP573634带有4或5个LED的显示面板。
用于请求取出PCMCIA卡和存储SRAM文件的按钮。
必须按下该按钮之后才能取出卡，会有一个LED指示请求的状态。
终端口（TER连接器-8针mini-DIN）：
它用于连接FTX类型或PC兼容的终端，或将PLC通过TSXPACC01绝缘单元连接到Uni-Telway总线。
此连接器用于向与其连接的外设提供5V电压（受电源提供的可用电流限制）。
终端口（AUX连接器-8针mini-DIN）：
它用于连接外设和其自己的电源（终端、操作员对话控制台或打印机），对此连接器不提供电压。
用于类型1PCMCIA存储器扩展卡的插槽。
如果无存储卡，此插槽会配有护盖，必须将护盖安装在正确的位置以避免灰尘进入插槽。
用于将Fipway、Fipio代理、Uni-Telway、串行链路、Modbus或ModbusPlus通讯通道链接至处理器的类型3PCMCIA通讯卡插槽。
用于以太网连接的RJ45连接器。
USB端口按下时可导致冷启动的凹陷复位按钮。
处理器正常工作：
在停止或运行模式下冷启动，取决于配置时定义的过程。
处理器出错：
在停止模式下强行启动。
PremiumTSXP57自动化平台处理器管理整个PLC工作站，PLC工作站由"
离散量"
输入/输出模块、模拟量输入/输出模块和应用专用模块组成。
这些模块可以分布在与X总线或现场总线连接的一个或多个机架上。
通过计数应用，可以使用耦合器、UnityPro屏幕和专门语言对象执行快速计数。
TCP/IP或Ethway以太网网络、
Modbus/JBus总线
字符模式串行链路
CANopen现场总线
Interbus现场总线
Profibus现场总线
USB标准快速终端口
在不必对服务器设备进行编程的情况下，使一台设备（客户端）能够向该设备（服务器）发送消息并获取响应。
对应用进行同步，或透明地获取多个远程PLC上系统的实时映像以透明、自动的方式管理网络上的远程I/O。
以太网模块所支持的全局数据服务的目标是为PLC应用程序的协调提供自动数据交换。
根据设备之间的发布/订阅方法共享数据。
通讯模块集合在一起组成分发组。
每个通讯模块为分发组中的其他通讯模块发布一个本地应用程序变量。
每个通讯模块也可以订阅属于分发组的其他所有模块所发布的应用程序变量。
全局数据服务应配置为确定每个通讯模块的应用程序变量的位置和数量。
在配置模块后，如果PLC处于运行模式，则属于同一个组的各通讯模块之间的交换会自动执行。
IO扫描器在不需要任何特定编程的情况下，可以定期对以太网网络上的远程输入/输出进行读取或写入。
公共字服务由一组专用的%NW字组成。
在读取或写入模式中，网络上的每个工作站都可以根据其软件配置访问数据库。
PLC模拟量输入模块
TSXAEY810模块是一种高电平8路隔离输入工业测量设备。
该设备与传感器或发射器相关联，可执
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