污水处理实时监控软件.docx

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污水处理实时监控软件

系统概述 

污水处理实时监控软件不但能够实时采集和显示出各设备的运行工况及各项工艺运行参数，而且能够合理解决和协调运行中各工艺单元之间的优化配合，以提高整个污水处理厂的的运行管理水平，使整个系统能够正常、稳定、安全、高效、低耗运行，并取得最佳效益。

控制功能简述 

通过1000M光纤工业以太网环网将中央监控工作站、PLC现场控制站连接起来，实现了集中管理、分散控制。

避免了集中控制系统危险度集中、可靠性差、不易扩展和控制电缆用量大等缺点，实现了信息、调度、管理上的集中和功能及控制危险上的分散；网络设备为工业极产品，能适应严酷的工业环境，同时，由于传输介质的冗余，大大提高了控制系统的可靠性。

系统具有强大的信息处理功能，可以将生产过程数据进行记录和储存，对于关键运行参数采用趋势显示及预报，并且可以通过报表方式对生产数据和故障报警信息进行查询； 

系统的维护和操作 

一、 系统维护、保养 

1．  柜内维护 

保持柜内清洁、干燥、空气流通。

2．  硬件维护 

定期观察PLC，确保运行和硬件灯亮。

二、 系统运行的必要检查 

1．  设备状态检查 

1.1 按图纸的用电顺序合上断路器和保险开关，检查各电源和各用电单元是否正常。

（直流24V电源，通讯单元，PLC，加热器）。

1.2 打开柜门，柜内照明灯应亮，关闭柜门，柜内照明灯应灭。

1.3 通过短接线，在开关量输入端子相应回路24V公共端和信号端上逐个短接导通，测试开关量输入信号回路是否导通，PLC程序是否均读出正确的信号； 

1.4 通过程序在开关量输出模块上逐个加载信号，测试开关量输出信号到继电器及继电器到端子回路是否有效； 

1.5 通过电流发生器在模拟量输入端子上逐个加载4~20mA电流信号，测试模拟量输入信号回路是否有效，PLC程序数值是否准确； 

1.6 通过PLC程序在模拟量输出信号上逐个加载4~20mA信号，用万用表测试电流是否对应准确； 

1.7 触摸屏与PLC通讯是否正常，操作是否正确； 

1.8 对上位机操作，测试其信号能否及时准确传达给PLC，且PLC信号能否通过程序模拟强制传给上位机。

三、 维护保养要求 

1．  电器元件的维护保养 

每3个月检修一次，每次检修时所有功能和动作至少必须正确试验1遍，重要的保护必须进行模拟动作。

设备闲置不用或停用时，仍需要定期检查。

2．  UPS操作注意事项 

在UPS不工作时，请断掉UPS的输入电源，拔掉电池线，以保证UPS安全和电池容量。

 UPS开机顺序：

a.合上UPS供电断路器，UPS风扇开始工作；连接好后备电池接线；b.按下前面板“开机”按钮2秒以上，UPS面板旁路指示灯、电池容量指示灯、负载指示灯亮，表示UPS处于旁路向逆变转换过程，逆变灯亮后，旁路指示灯熄灭，UPS处于正常工作状态；c.由大到小打开各负载断路器，UPS处于不间断供电状态。

 UPS关机顺序：

a.由小到大关掉负载；b. 按下前面板“关机”按钮2秒以上，

即关闭逆变器，逆变指示灯熄灭，旁路指示灯不亮，表示UPS无输出； c.断开为UPS供电的断路器。

如超过3个月以上不使用，则每隔3个月让UPS运转24小时以保持电池满电位，延长电池寿命。

使用维护详细说明请参阅UPS不断电电源的使用手册。

集中管理、分散控制、数据共享； 

具有高度的开放性、可靠性、稳定性和安全性； 具有较强的兼容性、扩充性、可扩展性； 易于操作使用、可修改； 

所有标志性、提示性、警告性、显示性的部分采用中文简体。

废水处理自动化控制系统必须在充分考虑本工程污水处理工艺特性的基础上，按照具有先进技术水平的现代化污水处理厂进行设计。

设计方案中，既要考虑操作、管理水平的先进性，同时也考虑到高新技术应用的合理性、经济性，在保证生产管理要求的前提下，尽可能节约投资，获得良好的技术经济指标，并能保证系统长期稳定高效地运行。

1.2 自动化系统功能综述  

本着技术先进，性价比高，实用可靠的原则进行设计。

依据集中监测为主，分散控制为辅的基本原则，本工程采用PLC（可编程控制器）为基础的监测控制和数据采集系统，在中央控制室利用PC（工业级PC）机对厂内各工况进行实时监控，并有信号报警和联锁等设施以保证生产正常运行。

生产的过程自动控制采用独立控制，即设备控制层PLC各个子站与上位监控计算机相互独立，可以不依靠上位机独立运行，保证了生产过程的独立性和安全性。

本方案采用的集散型计算机控制系统设计方案满足如下要求：

（1） 根据工艺流程及设备运行要求配置仪表、检测装置，建立监控系统； 

（2） 采用分散控制，集中管理的方式，建立污水处理厂中央控制系统，管理整个污水处理厂的运行； 

（3） 中控系统采用具有开放的符合TCP/IP协议的计算机网络，并可以与管理系统以及与上级系统和周边系统链接； 

（4） 主要机械设备的控制采用就地控制、现场控制、中央控制的三层控制模式，现场控制站设置PLC及控制操作人机界面； 

（5） 其它设备采用现场控制、中央控制的两层控制模式；  

（6） 在每个工艺节点处设置基于PLC的智能控制装置，各PLC之间及PLC与中央控制系统之间以高速数据通讯网络——光纤EtherNet（以太网）连接。

污水处理厂工程自动化系统实现的以下基本功能：

（1）具有实时监测全厂的生产过程参数（如流量、液位等）、水质参数（如PH值、SS、DO等）、电量参数（如电流、电压、功率因数、有功电度、无功电度等），并对其进行采集、处理、储存、显示和打印；实时监测全厂主要设备的运行状态（如格栅机、提升泵、鼓风机、阀门等），并对其信号进行采集显示。

对污水厂重要设备（如提升泵、鼓风机、阀门等）的开/关次数和运行时间进行累计并生成设备管理报表，使用户能够科学合理的安排生产设备检修时间。

（2）全自动控制现场设备（如格栅机、提升泵、鼓风机、阀门等）。

（3）在中控室可以实现对全厂设备和仪器仪表的监测和控制。

（4）上位机采用全中文操作界面。

界面友好美观，操作简便易学，响应迅速，可以实现实时动态显示过程参数、水质参数、电气参数的趋势图；可以动态显示全厂生产工艺流程图和各工艺单元流程图，并且可以在流程图上选择弹出多级细部详图。

具有自动生成各种生产统计报表。

（5）具有自动进行越限报警和设备故障报警，并可根据相应的报警数据进行分析。

具有故障追忆功能，能够自动记录系统或某台设备故障前和故障过程中的状态信息。

（6）本自控系统具有以下三种控制方式  

手动模式：

通过就地控制箱或MCC上的按钮实现对设备的启停操作，这种操作模式主要在单机调试、单机检修或非正常情况下常用。

遥控模式：

操作人员通过操作面板或中控系统操作站的监控画面用鼠标器或键盘来控制现场设备，也称为“半自动控制”，主要是指操作人员通过对受控对象（系统或过程）的某一环节或设备进行简单的参数设定或发出控制指令，这一环节或设备即按照控制要求执行控制，操作人员只需查看其状态以及有无报警显示等。

如鼓风机远程风量调整、提升泵房的一步化控制等。

根据操作人员是否在受控系统或过程的现场来看，半自动控制有远程（通过中央控制室操作员站上实现）和就地（通过PLC控制柜上的人机界面触摸屏上实现）两种操作方式。

自动方式：

也称为“全自动控制”，主要是指操作人员通过对受控对象（系统或过程）的关键运行参数进行简单的设定或发出控制指令，系统或过程即按照要求进行闭环自动控制，操作人员只需观察系统或过程的状态以及有无报警显示等。

例如全自动粗格栅机控制、提升泵房的机组优化控制、BAF生化处理池自动控制等。

根据操作人员是否在受控系统或过程的现场来看，全自动控制有远程（通过中央控制室操作员站上实现）和就地（通过PLC控制柜上的人机界面触摸屏上实现）两种操作方式。

三种方式的控制级别由高到低为：

手动控制、遥控控制、自动控制。

2 控制流程图及各部分功能见后附图详述  

2.1 生产过程监测系统（中控室）  

在办公楼设立中央控制室。

中央控制室内设有两台21”纯平高分辨率计算机工作站等，且两台计算机工作站互为备用（分为主操作站和备用操作站），其中主操作站安装有PLC编程软件，具有远程编程功能，程序可方便地通过网络分别下载到指定现场控制站，以便在调试过程中在中央控制室远程随时修改程序。

中央控制室可对整个分布式控制系统进行系统组态管理、系统监测、数据实时监测、显示、处理、控制各PLC子站的状态、通信、数据和信息等完成报警和报表打印，在厂级管理层可以通过Internet将结果、效益分析等发往有关部门。

中控子系统主要由以下几个部分组成：

1）二台配置了实时监控软件的工业计算机（互为备用）,工业控制计算机作为中控室人机接口，并通过网络适配器与工业控制系统及全厂管理网系统无缝链接；  

2）用于与现场PLC子站相连的网络通讯接口适配器——以太网卡； 

 3）用于数据库的WINCC 服务器软件；  

4）报表打印机和事故报警打印机，互为备用；  

5）以太网交换机；  

6）办公打印机；  

7）生产管理网使用的若干台电脑； 

 8）不间断UPS电源。

  其主要功能：

远控各PLC现场子站，实时接收PLC采集的各种数据，建立全厂检测参数数据库，处理并显示各种数据；  

监测全厂工艺流程和各细部的动态图形；  

从检测项目中，按需要显示历史记录和趋势分析曲线；  重要设备主要参数的工况及事故报警、打印制表；  编制和打印生产日、月、年统计报表；  对各种数据实时存储；  

实现通过服务器对工艺流程、历史记录、各种设备工作状态、报表等的浏览。

  应用工程软件包括：

整个污水厂的监测控制、在线测试、离线测试、硬件测试软件、显示功能。

其主要完成以下功能：

  完善的Internet 功能；  

采用标准的Windows NT平台；包含支持世界主要硬件厂商的各种网络驱动程序，支持Ethernet、现场总线监控；  

有系统员和操作员安全保密功能；  

支持1600×1280高分辨率彩色图形显示器；

支持各种Windows标准打印机及外围设备；  

为了便于用户功能的定制，监控软件内嵌完全的VBA，而不只是VBA的一个子集；  

能够支持友善的中文化界面；  

支持开放的、符合ODBC特征的数据库，并能与编程软件及其他的专业数据库软件共享数据库；  

为用户提供丰富方便的图形组态、系统组态功能，易于构成各种服务器、图形工作站；  

丰富的报警功能、分析报表功能，在线编辑功能、打印功能。

实时数据、历史数据分析、综合功能，数据记录保存功能；  

易于实现多用户、多任务、多终端；  在线、离线切换功能，自动手动切换功能。

中央控制室能随时监视整个污水厂的运行状态、显示各种检测值及参数，从图形、表格形式显示现行及历史值给因各种临界提示及错误、越限报警、显示及打印分板报表并通过Internet将结果、效益分析等发往有关部门。

中央控制室与厂级管理层之间采用100Mbps的以太网通讯，该网有E-mail功能，能向mail server发送用户自定义信息，故障信息，状态信息等，通过网关（以太网交换器）或PLC可与其他控制网络、现场总线相连。

网络具备如下特性：

  传输率：

 100Mbps；  

传输协议：

TCP/IP、UDP/IP、FTP；  

传输距离：

双较线10Base-T--100米、光纤100Base-F—40Km；  

传送媒体方式：

光纤；  

通过PLC可与其它控制网络、现场总线相连；  

不间断电源（UPS）：

为保证在供电发生意外时，系统能有足够的反应时间进行应急处理，设计上中央控制室和各子站均设有在线不间断电源（UPS），UPS为在线式运行，自动切换旁路工作，无切换时间。

实现的主要功能：

本单元