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    （北京和利時(shí)自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)技術(shù)有限公司，北京 100176） 胡漢青，于進(jìn)
               
    胡漢青  男，北京和利時(shí)自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)技術(shù)有限公司項(xiàng)目銷售部總經(jīng)理，多年來(lái)一直致力于市政行業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用，曾擔(dān)任和利時(shí)公司水務(wù)總監(jiān)。

    摘要：根據(jù)污水處理廠工藝要求，文章提供了一種降低成本、節(jié)省空間、更優(yōu)化的控制方案，介紹了控制系統(tǒng)組成和軟件設(shè)計(jì)思路。

    關(guān)鍵詞：LK PLC；污水處理廠自控系統(tǒng)

    1 引言

    二十一世紀(jì)被稱為“水的世紀(jì)”，水資源的日趨匱乏已成為影響各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)安定的戰(zhàn)略性問(wèn)題。水資源的短缺，已經(jīng)把污水處理行業(yè)的發(fā)展提升到了前所未有的高度，推動(dòng)著污水處理產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展與市場(chǎng)化。

    永安污水處理廠是咸寧市城區(qū)繼溫泉污水處理廠后的第二個(gè)BOT項(xiàng)目。由業(yè)內(nèi)知名企業(yè)天津創(chuàng)業(yè)環(huán)保股份有限公司投資8000萬(wàn)元建設(shè)，并獲得該廠30年特許經(jīng)營(yíng)權(quán)。永安污水處理廠位于咸安區(qū)向陽(yáng)湖鎮(zhèn)，占地144畝。一期工程建設(shè)規(guī)模為6萬(wàn)噸/日，二期建成后總規(guī)模將達(dá)到12萬(wàn)噸/日。建成投入運(yùn)營(yíng)后，咸寧市污水集中處理量將由3萬(wàn)噸/日提高到9萬(wàn)噸/日，污水處理工藝為改良型氧化溝，廠內(nèi)主要構(gòu)筑物包括粗格柵間、進(jìn)水泵房、細(xì)格柵間、旋流沉沙池、改良型氧化溝、配水排泥井及污泥泵房、二次沉淀池、接觸消毒池、出水泵房和污泥濃縮及脫水車間。

    2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

    2.1 概述

    污水處理廠的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于現(xiàn)代先進(jìn)控制思想，采用分散控制、集中監(jiān)測(cè)管理的控制方式，以和利時(shí)公司LK系列可編程控制器（PLC）為核心的控制系統(tǒng)。LK自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用于污水處理廠，完全能滿足污水處理工藝的要求，提供了一種高可靠性、低成本、更優(yōu)化的控制方案。

    LK是和利時(shí)公司在總結(jié)十多年控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和幾千個(gè)工程項(xiàng)目實(shí)施經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上推出的適用于中、高性能控制領(lǐng)域的產(chǎn)品，CPU模塊集成工業(yè)級(jí)處理器（主頻可達(dá)533MHz），指令處理速度可達(dá)13ns。相對(duì)傳統(tǒng)PLC而言，LK可編程控制器充分融合了DCS和PLC的優(yōu)點(diǎn)，采用了高性能的模擬量處理技術(shù)、小型化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、開(kāi)放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、通用的系統(tǒng)平臺(tái)，使產(chǎn)品不僅具有強(qiáng)大的功能和卓越的性能，而且具有更高的可靠性、更佳的開(kāi)放性和易用性。
                 
    2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
                 
                                  圖1  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
    整個(gè)系統(tǒng)由1個(gè)中央控制室、3個(gè)現(xiàn)場(chǎng)P LC控制站組成。現(xiàn)場(chǎng)PLC控制站，由PLC系統(tǒng)及檢測(cè)儀表組成，對(duì)污水處理廠各工藝過(guò)程進(jìn)行分散控制；再由中央控制室（CCR）對(duì)全廠實(shí)行集中管理。中央控制室、PLC控制站之間的數(shù)據(jù)通訊采用高速的、實(shí)時(shí)的工業(yè)以太網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為環(huán)形，通訊速率為100Mbps，傳輸介質(zhì)為光纖。中央控制站設(shè)于綜合樓中控室；現(xiàn)場(chǎng)控制站設(shè)3個(gè)，分別位于進(jìn)水泵房（1＃PLC控制站）、氧化溝（2＃PLC控制站）、出水泵房（3＃PLC控制站），均采用和利時(shí)公司LK系列PLC。

    整個(gè)系統(tǒng)采用二級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即生產(chǎn)管理網(wǎng)和生產(chǎn)控制網(wǎng)，將過(guò)程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、運(yùn)行操作監(jiān)視數(shù)據(jù)信息同非實(shí)時(shí)信息及共享資源信息分開(kāi)，分別使用不同的網(wǎng)絡(luò)。有效地提高了通訊的效率，降低了通訊負(fù)荷。生產(chǎn)管理網(wǎng)采用工業(yè)以太網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為環(huán)形，傳輸介質(zhì)為光纖。生產(chǎn)控制網(wǎng)采用現(xiàn)場(chǎng)總線形式，采用PROFIBUS國(guó)際通用的開(kāi)放式現(xiàn)場(chǎng)總線，傳輸介質(zhì)為屏蔽雙絞線。

    污水處理廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)為三種控制方式，三種方式的級(jí)別由高到低依次為就地手動(dòng)、遠(yuǎn)程手動(dòng)、遠(yuǎn)程自動(dòng)。

    2.3 工藝控制策略

    ☆ 粗格柵控制

    粗格柵間設(shè)有粗格柵2臺(tái)及皮帶輸送機(jī)1臺(tái)、液位差計(jì)兩套、電動(dòng)閘門4套。

    中央控制室可以對(duì)粗格柵實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視與遠(yuǎn)程控制，開(kāi)、關(guān)控制信號(hào)由上位機(jī)給出，監(jiān)視信號(hào)包括運(yùn)行、故障和自動(dòng)狀態(tài)。

    對(duì)于粗格柵的控制方法包括：1）時(shí)間間隔控制；2）根據(jù)粗格柵前后液位差計(jì)的測(cè)量值，當(dāng)液位差大于設(shè)定值（200mm）時(shí)，格柵開(kāi)始運(yùn)行，直到液位差恢復(fù)為正常設(shè)定值時(shí)，粗格柵停止運(yùn)行；3）兩種自動(dòng)控制方式中，以液位差控制優(yōu)先；4）同時(shí)要求粗格柵與進(jìn)水泵的開(kāi)停實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖控制，即當(dāng)進(jìn)水泵由全停狀態(tài)進(jìn)入開(kāi)啟狀態(tài)（任意一臺(tái)水泵開(kāi)啟）后，開(kāi)始執(zhí)行時(shí)間間隔控制，而當(dāng)進(jìn)水泵由開(kāi)啟狀態(tài)（任意一臺(tái)水泵開(kāi)啟或幾臺(tái)水泵同時(shí)開(kāi)啟）進(jìn)入全部停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，粗格柵退出時(shí)間間隔控制，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。5）時(shí)間及液位控制參數(shù)可在上位機(jī)設(shè)定。6）可以對(duì)粗格柵的運(yùn)行臺(tái)時(shí)累計(jì)。7）粗格柵與皮帶輸送機(jī)聯(lián)鎖控制，啟動(dòng)時(shí)先啟動(dòng)皮帶輸送機(jī)，再啟動(dòng)格柵機(jī)；停止時(shí)先停止格柵機(jī)，再停止皮帶輸送機(jī)。格柵前后的電動(dòng)閘門可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視與遠(yuǎn)程控制，開(kāi)、關(guān)控制信號(hào)由上位機(jī)給出，監(jiān)視信號(hào)包括：故障、開(kāi)到位、關(guān)到位和自動(dòng)狀態(tài)。

    ☆ 進(jìn)水泵房

    進(jìn)水泵房設(shè)有進(jìn)水泵3臺(tái)、超聲波液位計(jì)1套和電動(dòng)閥門一套。

    中央控制室可以對(duì)進(jìn)水泵實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視與遠(yuǎn)程控制，控制信號(hào)由上位機(jī)給出，監(jiān)視信號(hào)包括：運(yùn)行、停止、故障（包括溫度報(bào)警、濕度報(bào)警、泄漏報(bào)警等）和急停。水泵可以手動(dòng)也可由PLC1自動(dòng)控制。在自動(dòng)控制狀態(tài)下，以液位計(jì)測(cè)量值控制水泵開(kāi)停，液位設(shè)定值可在上位機(jī)設(shè)定。可以根據(jù)每臺(tái)進(jìn)水泵的累計(jì)運(yùn)行時(shí)間，自動(dòng)輪換運(yùn)行水泵，并避免同一水泵在短時(shí)間內(nèi)頻繁開(kāi)停。可以使用液位開(kāi)關(guān)為進(jìn)水泵設(shè)置干運(yùn)轉(zhuǎn)保護(hù)。可以在中控室設(shè)置高低水位的聲光報(bào)警。電動(dòng)閘門的控制和粗格柵間電動(dòng)閘門控制相同。

    ☆ 細(xì)格柵間及旋流沉砂池

    細(xì)格柵間設(shè)有細(xì)格柵系統(tǒng)（含無(wú)軸螺旋輸送機(jī)）和1臺(tái)pH計(jì)，細(xì)格柵控制同粗格柵控制相同。旋流沉砂池控制系統(tǒng)由廠家提供，只對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)給予監(jiān)視，不實(shí)行遠(yuǎn)控，就地可控制。監(jiān)視信號(hào)包括：綜合運(yùn)行、綜合故障和急停。旋流沉砂池系統(tǒng)與進(jìn)水泵的開(kāi)停可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖控制，即當(dāng)進(jìn)水泵由全停狀態(tài)進(jìn)入開(kāi)啟狀態(tài)（任意一臺(tái)水泵開(kāi)啟）后，開(kāi)啟旋流沉砂池系統(tǒng)，而當(dāng)進(jìn)水泵由開(kāi)啟狀態(tài)（任意一臺(tái)水泵開(kāi)啟或幾臺(tái)水泵同時(shí)開(kāi)啟）進(jìn)入全部停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，旋流沉砂池系統(tǒng)退出運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。

    可以實(shí)現(xiàn)對(duì)旋流沉砂池系統(tǒng)的運(yùn)行臺(tái)時(shí)進(jìn)行累計(jì)。超越管處安裝有電動(dòng)閘門，控制要求和進(jìn)水泵房電動(dòng)閘門相同。總配電室旁流量計(jì)井安裝有一臺(tái)進(jìn)水流量計(jì)。

    ☆ 改良型氧化溝

    改良型氧化溝設(shè)有轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)7套、溶解氧儀2套、攪拌器10套、電動(dòng)閘門2套和電動(dòng)閥門4套。溶解氧儀分別安裝在氧化溝缺氧區(qū)和出水位置處。用于監(jiān)測(cè)各溝道的溶解氧濃度，并控制轉(zhuǎn)碟的開(kāi)停，可以設(shè)置溶解氧濃度高、低報(bào)警。中央控制室可以對(duì)轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視與遠(yuǎn)程控制，控制信號(hào)由上位機(jī)給出，監(jiān)視信號(hào)包括運(yùn)行、故障、急停和自動(dòng)控制。各溝道內(nèi)轉(zhuǎn)碟最少要有對(duì)稱的兩組轉(zhuǎn)碟運(yùn)行以維持各溝道內(nèi)的水流，且這兩組轉(zhuǎn)碟是輪流交替運(yùn)行的。轉(zhuǎn)碟包括兩種控制方案：

    轉(zhuǎn)碟控制方案一：

    以生物池溶氧值作為控制參數(shù)，溶氧值設(shè)定點(diǎn)應(yīng)由工藝提出，通常情況缺氧區(qū)、好氧區(qū)溶氧值分別設(shè)定為0.5mg/L、2mg/L左右。

    測(cè)定的溶氧值為上位機(jī)對(duì)溶氧儀在一段時(shí)間（1小時(shí)）內(nèi)連續(xù)監(jiān)測(cè)的結(jié)果求取的平均值。上位機(jī)設(shè)定每小時(shí)求取一次平均值，并與設(shè)定的溶氧值進(jìn)行比較，當(dāng)測(cè)定的溶氧值低于設(shè)定值時(shí)應(yīng)增加轉(zhuǎn)碟的運(yùn)行臺(tái)數(shù)（對(duì)稱轉(zhuǎn)碟）；當(dāng)測(cè)定的溶氧值高于設(shè)定值時(shí)應(yīng)減少轉(zhuǎn)碟的運(yùn)行臺(tái)數(shù)（對(duì)稱轉(zhuǎn)碟）。溶解氧的控制滯后時(shí)間一般為20min～30min，控制的非穩(wěn)定性狀態(tài)時(shí)常出現(xiàn)，采用離散的步進(jìn)調(diào)節(jié)方法可避免轉(zhuǎn)碟的頻繁起動(dòng)。轉(zhuǎn)碟起動(dòng)次數(shù)不大于4次/小時(shí)。

    轉(zhuǎn)碟控制方案二：

    根據(jù)工藝要求使用時(shí)間間隔控制曝氣轉(zhuǎn)碟。

    同時(shí)系統(tǒng)可以對(duì)轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)的運(yùn)行臺(tái)時(shí)進(jìn)行累計(jì)。

    可以對(duì)攪拌器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視與遠(yuǎn)程控制，控制信號(hào)由上位機(jī)給出，監(jiān)視信號(hào)包括：運(yùn)行、故障（包括溫度報(bào)警、泄漏報(bào)警等）、急停和自動(dòng)狀態(tài)，可以對(duì)攪拌器的運(yùn)行臺(tái)時(shí)進(jìn)行累計(jì)。

    電動(dòng)閘門的控制和粗格柵處相同。

    ☆ 配水井及污泥泵房

    配水井及污泥泵房設(shè)有電動(dòng)閘門2套、回流污泥泵3臺(tái)、剩余污泥泵2臺(tái)和1套分體式超聲波液位計(jì)。電動(dòng)閘門控制方式同粗格柵電動(dòng)閘門。中央控制室可以對(duì)回流污泥泵實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視與遠(yuǎn)程控制，控制信號(hào)由上位機(jī)給出，監(jiān)視信號(hào)包括：運(yùn)行、故障（包括溫度報(bào)警、濕度報(bào)警、泄漏報(bào)警等）、急停和自動(dòng)狀態(tài)。對(duì)于回流泵，可以根據(jù)時(shí)間控制，可由上位機(jī)根據(jù)工藝要求設(shè)定回流泵的開(kāi)停時(shí)間，并使用污泥泵房的液位開(kāi)關(guān)為回流泵設(shè)置干運(yùn)轉(zhuǎn)保護(hù)。可以根據(jù)每臺(tái)回流泵的運(yùn)行時(shí)間，自動(dòng)輪換運(yùn)行泥泵，使各泥泵的運(yùn)行時(shí)間均等，避免同一泥泵在短時(shí)間內(nèi)頻繁開(kāi)停。系統(tǒng)可以對(duì)回流泵的運(yùn)行臺(tái)時(shí)進(jìn)行累計(jì)。剩余污泥泵可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制，剩余污泥泵的運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行累計(jì)，并使用污泥泵房的液位開(kāi)關(guān)為剩余污泥泵設(shè)置干運(yùn)轉(zhuǎn)保護(hù)。剩余污泥泵可以與儲(chǔ)泥池的液位計(jì)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，當(dāng)儲(chǔ)泥池液位計(jì)高位報(bào)警時(shí)，關(guān)閉剩余污泥泵。超聲波液位計(jì)用于監(jiān)測(cè)污泥泵池的泥位，可以設(shè)置高、低泥位報(bào)警。

    ☆ 二沉池

    二沉池設(shè)有一套刮泥機(jī)，刮泥機(jī)連續(xù)運(yùn)行。可以對(duì)刮吸泥機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視與遠(yuǎn)程控制，控制信號(hào)由上位機(jī)給出。監(jiān)視信號(hào)包括：運(yùn)行、故障、急停和自動(dòng)狀態(tài)，可以對(duì)刮吸泥機(jī)的運(yùn)行臺(tái)時(shí)進(jìn)行累計(jì)。

    ☆ 污泥脫水機(jī)房及儲(chǔ)泥池

    該工藝段設(shè)有攪拌器1臺(tái)、分體式超聲波液位計(jì)1套和污泥脫水系統(tǒng)一套。刮泥機(jī)連續(xù)運(yùn)行。可以對(duì)攪拌器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視與遠(yuǎn)程控制，控制信號(hào)由上位機(jī)給出。監(jiān)視信號(hào)包括：運(yùn)行、故障（包括溫度報(bào)警、泄漏報(bào)警等）、急停和自動(dòng)狀態(tài)。可以對(duì)攪拌器的運(yùn)行臺(tái)時(shí)進(jìn)行累計(jì)，并使用儲(chǔ)泥池的液位計(jì)為攪拌器設(shè)置低液位保護(hù)。超聲波分體液位計(jì)用于監(jiān)測(cè)儲(chǔ)泥池泥位，設(shè)置高、低液位報(bào)警；

    在液位低于剩余污泥泵工作液位報(bào)警時(shí)，停止剩余污泥泵。

    污泥脫水控制系統(tǒng)由脫水機(jī)廠家提供，只對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，不實(shí)行遠(yuǎn)控，并及時(shí)提供報(bào)警信息，以確保脫水系統(tǒng)正常運(yùn)行。監(jiān)視信號(hào)包括：1#帶機(jī)綜合運(yùn)行和1#帶機(jī)綜合故障，可以對(duì)脫水系統(tǒng)的運(yùn)行臺(tái)時(shí)進(jìn)行累計(jì)。

    ☆ 加氯間

    加氯間全套控制系統(tǒng)由廠家提供。上位機(jī)只監(jiān)測(cè)加氯系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，不實(shí)行遠(yuǎn)控。監(jiān)視信號(hào)包括綜合運(yùn)行和綜合故障。可以對(duì)加氯間的運(yùn)行臺(tái)時(shí)進(jìn)行累計(jì)。

    ☆ 出水泵房

    出水泵房設(shè)有排放泵3臺(tái)、回用水泵2臺(tái)、分體超聲波液位計(jì)1臺(tái)和出水流量計(jì)1臺(tái)。可以對(duì)排放泵實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視與遠(yuǎn)程控制，控制信號(hào)由上位機(jī)給出。監(jiān)視信號(hào)包括：運(yùn)行、故障、急停和自動(dòng)狀態(tài)。可以根據(jù)每臺(tái)排放泵的累計(jì)運(yùn)行時(shí)間，自動(dòng)輪換運(yùn)行水泵，使各水泵的運(yùn)行時(shí)間均等，避免同一水泵在短時(shí)間內(nèi)頻繁開(kāi)停。排放泵開(kāi)啟可根據(jù)排放泵房液位進(jìn)行控制。在自動(dòng)控制狀態(tài)下，只有當(dāng)排放泵房出現(xiàn)高液位時(shí)，方可運(yùn)行排放泵。超高液位報(bào)警。可以對(duì)排放泵的運(yùn)行臺(tái)時(shí)進(jìn)行累計(jì)，并使用液位開(kāi)關(guān)為排放泵設(shè)置干運(yùn)轉(zhuǎn)保護(hù)。回用水泵可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視和遠(yuǎn)程控制，可以對(duì)回用水泵的運(yùn)行臺(tái)時(shí)進(jìn)行累計(jì)，并使用液位開(kāi)關(guān)為回用水泵設(shè)置干運(yùn)轉(zhuǎn)保護(hù)。分體式超聲波液位計(jì)用于監(jiān)測(cè)排放泵池液位，并控制排放泵的開(kāi)啟，可設(shè)置高、低液位報(bào)警。出水流量計(jì)安裝于總出水管上，監(jiān)測(cè)污水廠出水流量。

    ☆ 總變高壓柜

    只對(duì)其運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，不進(jìn)行遠(yuǎn)控。

    1#進(jìn)線柜，監(jiān)視信號(hào)包括：電流、有功功率、COSФ、事故跳閘、手車工作位置、斷路器合閘等；2#進(jìn)線柜，監(jiān)視信號(hào)包括：電流、有功功率、COSФ、事故跳閘、手車工作位置、斷路器合閘等。 1#計(jì)量柜，監(jiān)視信號(hào)包括：手車工作位置等，2#計(jì)量柜，監(jiān)視信號(hào)包括：手車工作位置等；1#變壓器出線柜，監(jiān)視信號(hào)包括：電流、有功功率、無(wú)功功率、事故跳閘、手車工作位置、斷路器合閘、接地刀合閘。1#變壓器溫度及高溫報(bào)警等；2#變壓器出線柜，監(jiān)視信號(hào)包括：電流、有功功率、無(wú)功功率、事故跳閘、手車工作位置、斷路器合閘、接地刀合閘、2#變壓器溫度及高溫報(bào)警等。母聯(lián)柜，監(jiān)視信號(hào)包括：電流、事故跳閘、手車工作位置、斷路器合閘等。隔離柜，監(jiān)視信號(hào)包括：手車工作位置等。1#電壓互感器柜，監(jiān)視信號(hào)包括：電壓等；2#電壓互感器柜，監(jiān)視信號(hào)包括：電壓等。同時(shí)可以在上位機(jī)上實(shí)現(xiàn)總變運(yùn)行報(bào)表自動(dòng)生成及打印。

    2.4 系統(tǒng)功能

    ☆ 權(quán)限管理
                
                                 圖2 權(quán)限管理界面
    操作員進(jìn)入系統(tǒng)使用密碼：系統(tǒng)提供分級(jí)的用戶進(jìn)入密碼系統(tǒng)，所以低級(jí)操作員只能進(jìn)入基本操作功能，同時(shí)較高級(jí)別的操作人員，按照不同的密碼，可進(jìn)入不同的系統(tǒng)組態(tài)功能。

    提供12級(jí)的密碼：一旦操作員提供了正確的密碼，他可以修改他的密碼，而他的權(quán)限不能發(fā)生變化。

    ☆ 流程圖顯示
                      
                                     圖3  LCD界面圖
    LCD畫面為操作員了解生產(chǎn)過(guò)程狀態(tài)提供了顯示窗口，并能支持以下幾類畫面：

    總貌畫面：顯示系統(tǒng)各設(shè)備，裝置，區(qū)域的運(yùn)行狀態(tài)以及全部過(guò)程參數(shù)變量的狀態(tài)，測(cè)量值，設(shè)定值，控制方式（手動(dòng)/自動(dòng)狀態(tài)），高低報(bào)警等信息，從各顯示塊可以調(diào)出其它畫面。如圖4所示。

    分組畫面：以模擬儀表的表盤形式按事先設(shè)定的分組，同時(shí)顯示幾個(gè)回路的信息，如過(guò)程參數(shù)變量的測(cè)量值，調(diào)節(jié)器的設(shè)定值，輸出值控制方式等。變量每秒更新一次，分組可任意進(jìn)行，操作員可從分組畫面調(diào)出任一變量（模擬量或離散量）的詳細(xì)信息。

    單點(diǎn)畫面（調(diào)整畫面）：顯示一個(gè)參數(shù)，控制點(diǎn)的全部信息以及實(shí)時(shí)趨勢(shì)和歷史趨勢(shì)，從調(diào)整畫面也可直接對(duì)模擬回路進(jìn)行設(shè)定，調(diào)整操作。

    ☆ 趨勢(shì)功能

    操作員可通過(guò)菜單或按鈕進(jìn)入實(shí)時(shí)曲線畫面或歷史曲線畫面，可選擇需要的工藝參數(shù)查看實(shí)時(shí)曲線或歷史曲線，可同時(shí)顯示多條實(shí)時(shí)曲線，可對(duì)曲線進(jìn)行放大或縮小，可任意選擇需要查看的時(shí)間段。

    根據(jù)采集到的信息，建立各類信息數(shù)據(jù)庫(kù)并對(duì)各類工藝參數(shù)值作出趨勢(shì)曲線（含歷史數(shù)據(jù)），供調(diào)度員分析比較，以便找出污水處理廠的最佳運(yùn)行規(guī)律，分析事故原因，改進(jìn)管理方法，保證出水水質(zhì)，提高經(jīng)濟(jì)效益。

    記錄生產(chǎn)所要求的所有參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)，記錄時(shí)間不小于一個(gè)月，并可根據(jù)要求任意設(shè)置。對(duì)重要的數(shù)據(jù)進(jìn)行在線存儲(chǔ)。可以通過(guò)歷史報(bào)表或者歷史趨勢(shì)曲線的方式來(lái)檢索歷史數(shù)據(jù)。

    ☆ 報(bào)警功能

    報(bào)警設(shè)有優(yōu)先級(jí)管理，任意管理均在屏幕上顯示，顯示所有報(bào)警列表及報(bào)警的詳細(xì)內(nèi)容。監(jiān)控計(jì)算機(jī)的顯示畫面的頂部或底部應(yīng)設(shè)置一個(gè)報(bào)警條。在報(bào)警條內(nèi)顯示最近三個(gè)報(bào)警未消失未被確認(rèn)報(bào)警的詳細(xì)內(nèi)容，操作員通過(guò)畫面切換選擇報(bào)警表，報(bào)警表內(nèi)顯示中控操作站計(jì)算機(jī)中配置的所有報(bào)警列表及報(bào)警的詳細(xì)內(nèi)容。報(bào)警的詳細(xì)內(nèi)容包括：

    報(bào)警的當(dāng)前狀態(tài)；

    每個(gè)“未消失”的報(bào)警發(fā)生時(shí)間；

    每個(gè)“消失”的報(bào)警發(fā)生時(shí)間及“消失”的時(shí)間；

    每個(gè)“已確認(rèn)”報(bào)警的確認(rèn)時(shí)間和用戶；

    當(dāng)報(bào)警出現(xiàn)時(shí)，報(bào)警打印機(jī)立即打印報(bào)警信息。

    ☆ 操作記錄

    系統(tǒng)發(fā)生的較大情況（如設(shè)備故障、越限報(bào)警、大型設(shè)備的啟停等情況）或操作人員對(duì)設(shè)備的操作、參數(shù)的調(diào)整，可通過(guò)事件記錄功能記錄下這些情況和操作過(guò)程作為今后分析事故的基礎(chǔ)資料。事件記錄的內(nèi)容包括各種事件信息、事件發(fā)生時(shí)的用戶、事件發(fā)生的時(shí)間等。

    ☆ 報(bào)表打印

    系統(tǒng)自動(dòng)記錄各種工藝運(yùn)行數(shù)據(jù)，將所有數(shù)據(jù)歸納匯總形成報(bào)表，報(bào)表可定時(shí)打印或召喚打印，操作員也可通過(guò)菜單或按鈕進(jìn)入報(bào)表畫面查看歷史報(bào)表。如表1所示。
                                     表1  歷史報(bào)表
                 
    自動(dòng)生成的生產(chǎn)報(bào)表（班/日/月）供生產(chǎn)管理之用，機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)六個(gè)月的信息量。采用了DDE技術(shù)，從而使用戶能夠直接使用Excel編制報(bào)表，借助Excel的強(qiáng)大功能，用戶可以隨心所欲地編制各種各樣的報(bào)表。可以是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的報(bào)表，也可以是歷史數(shù)據(jù)的報(bào)表。

    ☆ 數(shù)據(jù)上傳

    咸寧市永安污水廠自控控制系統(tǒng)與天津創(chuàng)業(yè)環(huán)保股份有限公司運(yùn)營(yíng)調(diào)度監(jiān)控中心及武漢天創(chuàng)環(huán)保有限公司運(yùn)營(yíng)部實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通訊，將咸寧市永安污水處理廠的內(nèi)部生產(chǎn)動(dòng)態(tài)、設(shè)備狀態(tài)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)等傳送至創(chuàng)業(yè)環(huán)保公司運(yùn)營(yíng)調(diào)度監(jiān)控中心，并配合天津創(chuàng)業(yè)環(huán)保股份有限公司ERP系統(tǒng)完成工業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)和管理數(shù)據(jù)庫(kù)之間的數(shù)據(jù)交換與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)公司內(nèi)部的遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)監(jiān)控和網(wǎng)上信息發(fā)布。

    3 應(yīng)用特點(diǎn)

    基于LK系列PLC的污水處理系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：

    ☆ 可用性和可靠性

    系統(tǒng)組件的設(shè)計(jì)符合真正的工業(yè)等級(jí)，控制系統(tǒng)能在嚴(yán)格的工業(yè)環(huán)境下長(zhǎng)期、穩(wěn)定地運(yùn)行，盡可能降低控制系統(tǒng)故障風(fēng)險(xiǎn)，保證能源收益，確保水處理廠7×24小時(shí)的不間斷供水服務(wù)。

    LK冗余方案可確保工藝過(guò)程高度可靠地運(yùn)行，如果主CPU模塊出現(xiàn)故障，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)快速、穩(wěn)定地?zé)o擾切換到備用CPU模塊，可以避免因?yàn)榭刂茖映霈F(xiàn)問(wèn)題而導(dǎo)致的負(fù)面效應(yīng)以及生產(chǎn)過(guò)程停頓。

    PLC控制站一般設(shè)于高電磁干擾環(huán)境，如提升泵房、鼓風(fēng)機(jī)房、變配電所等， 我們的控制系統(tǒng)具有較強(qiáng)的電磁兼容性，系統(tǒng)采用各種隔離、抗干擾設(shè)計(jì)，保證系統(tǒng)能在強(qiáng)電磁干擾環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行。

    水處理環(huán)境可能因遭受污染并加速設(shè)備中電子元件的老化，可提供特殊的保護(hù)工藝（保護(hù)涂層）的模塊，提高元件在腐蝕性化學(xué)品和腐蝕性環(huán)境中的使用壽命，避免意外停機(jī)，降低維護(hù)成本。

    ☆ 節(jié)能降耗方案

    電能成本占水處理設(shè)施總運(yùn)營(yíng)成本的1/3，主要耗電設(shè)備為水泵和風(fēng)機(jī)，可提供優(yōu)化的變頻控制方案，使被損耗的電能可以降低到額定值的50%到80%。

    對(duì)于非變頻電機(jī)設(shè)備，如格柵、螺旋輸送器、攪拌器，可提供工藝優(yōu)化控制庫(kù)，如定時(shí)控制與設(shè)定參數(shù)相結(jié)合的控制，使這些設(shè)備在相應(yīng)工藝條件下，發(fā)揮最大的效率，最大程度地降低電能的損耗。

    在數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控層（SCADA），可以使用數(shù)據(jù)分析等工具來(lái)創(chuàng)建報(bào)告，并分析過(guò)程數(shù)據(jù)，從而對(duì)過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)，最終降低電能消耗。

    ☆ 開(kāi)放性和兼容性

    基于標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的通訊網(wǎng)絡(luò)可非常方便地將第三方設(shè)備接入，如污泥脫水機(jī)、加氯加藥系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)，可以顯著提高針對(duì)復(fù)雜工藝過(guò)程的控制能力，且允許大量過(guò)程反饋信息傳輸，支持設(shè)備參數(shù)訪問(wèn)功能，可提高系統(tǒng)的性能與診斷能力。

    支持與各種上位監(jiān)控軟件（如iFIX、INTOUCH、組態(tài)王、MCGS、力控等），以及主流品牌觸摸屏（如Pro-Face、HITECH、eView、Weinview、nTouch）通訊，只要HMI支持標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議，都可以很方便的進(jìn)行連接。

    強(qiáng)大的擴(kuò)展功能可為遠(yuǎn)期擴(kuò)容、升級(jí)改造預(yù)留接口及容量。

    ☆ 過(guò)程診斷和在線維護(hù)

    提供的強(qiáng)大診斷功能，能夠方便、高效訪問(wèn)相關(guān)信息，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致故障的根本原因以及需要修正的過(guò)程參數(shù)等，以便提前發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中存在的問(wèn)題，可以避免設(shè)備意外停機(jī)，從而降低運(yùn)營(yíng)成本。

    所有模塊支持帶電插拔，可以在系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)下更換故障模塊，不會(huì)因?yàn)閱蝹€(gè)模塊的更換而使整個(gè)系統(tǒng)停機(jī)等待，大大降低了系統(tǒng)的維護(hù)成本。

    防混銷設(shè)計(jì)防止插錯(cuò)模塊引起不必要的損壞，確保系統(tǒng)順利運(yùn)行，且更換模塊時(shí)只需直接更換模塊，無(wú)需重新接線，維護(hù)更方便。

    支持SD卡功能，在不方便使用計(jì)算機(jī)的情況下，可進(jìn)行系統(tǒng)恢復(fù)、升級(jí)，使維護(hù)更加方便、快捷。

    操作站安裝上位監(jiān)控組態(tài)軟件及LK編程軟件Powe rProV4，具有強(qiáng)大的功能，可方便、直觀地進(jìn)行上位機(jī)組態(tài)和PLC編程，且支持在線下載、在線修改以及離線仿真調(diào)試等功能。

    4 結(jié)語(yǔ)

    本文論述了基于LK系列PLC的污水處理廠自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，充分發(fā)揮了LK可編程控制器配置靈活、控制可靠、開(kāi)放性強(qiáng)和在線維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，為整個(gè)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了可靠保障。基于LK的自動(dòng)控制系統(tǒng)已在多個(gè)污水處理廠得到實(shí)際應(yīng)用，為企業(yè)帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會(huì)效益。

    參考文獻(xiàn)：

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    [ 3 ] 胡壽松. 自動(dòng)控制原理[M]. 科學(xué)出版社，2009.

    [ 4 ] 顧戰(zhàn)松. 可編程控制器原理與應(yīng)用[M]. 國(guó)防工業(yè)出版社.

    摘自《自動(dòng)化博覽》2010年第八期