B&R豐富的控制部件和DCS系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在各大先進(jìn)的污水處理控制系統(tǒng)中,目前已有上千套貝加萊的污水處理系統(tǒng)運(yùn)行在全球的各個(gè)國家,系統(tǒng)性能有口皆碑。
1．污水工藝及特點(diǎn)
污水處理的工藝流程大體分為:格柵處理、泵房提升、沉砂處理、一次沉淀池、曝氣池處理、二次沉淀池處理、泥漿制備、昭氣利用。需要控制的區(qū)域主要有進(jìn)水泵房,鼓風(fēng)機(jī)房,脫水機(jī)房,變電所,加藥間等區(qū)域。有柵格、總泵房、沉砂池、生物反應(yīng)池、沉淀池、加氯間、污泥處理裝置、變電站等控制對象。
在進(jìn)水泵房,系統(tǒng)需要檢測粗、細(xì)格柵前后的液位,及設(shè)備的故障工況,手動(dòng)/自動(dòng)控制粗、細(xì)格柵的運(yùn)行；采集泵房內(nèi)及水泵運(yùn)行工況及液位參數(shù),并根據(jù)泵的運(yùn)行時(shí)間,先后開啟水泵機(jī)組。
在鼓風(fēng)機(jī)房,系統(tǒng)需要控制鼓風(fēng)機(jī)組的開關(guān)機(jī)順序,檢測鼓風(fēng)機(jī)組的故障報(bào)警,根據(jù)生化池中溶氧的濃度調(diào)節(jié)出風(fēng)閥開啟度,檢測生化池等相關(guān)儀表的參數(shù)。在脫水機(jī)房系統(tǒng)需要采集脫水機(jī)房、污泥池內(nèi)電氣設(shè)備運(yùn)行工況及附近的儀表參數(shù)并對相應(yīng)電氣設(shè)備進(jìn)行控。在變電所需要采集鼓風(fēng)機(jī)房高壓變配電所設(shè)備的運(yùn)行工況及對附近電氣設(shè)備進(jìn)行控制等。具有現(xiàn)場設(shè)備查詢,故障記錄及報(bào)警,各項(xiàng)數(shù)據(jù)曲線等功能。
2．貝加萊控制系統(tǒng)方案
根據(jù)項(xiàng)目的需求及特點(diǎn),貝加萊方案為監(jiān)控中心采用先進(jìn)的管理控制技術(shù),系統(tǒng)設(shè)計(jì)為控制層、監(jiān)控層、管理層三層進(jìn)行監(jiān)測和控制。控制層分若干個(gè)PCC子站分別對廠內(nèi)設(shè)備、及監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行控制、監(jiān)測,采集信號,控制生產(chǎn)設(shè)備；監(jiān)控層,在廠內(nèi)設(shè)中心控制室,對于獨(dú)立運(yùn)行的污水處理廠,中控室有二個(gè)功能,一是監(jiān)控全廠的整個(gè)生產(chǎn)過程,二是將有關(guān)污水處理廠的運(yùn)行狀況上傳污水處理廠監(jiān)控中心；將污水處理廠監(jiān)控中心執(zhí)行指令下傳各PCC,由PCC控制各現(xiàn)場儀器及儀表；管理層主要在污水處理廠監(jiān)控中心完成。系統(tǒng)同時(shí)還充分考慮設(shè)計(jì)了特殊情況下的現(xiàn)場手動(dòng)控制。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)在現(xiàn)場采用貝加萊的PP400系列控制器,貝加萊的PP400是一款集成觸摸屏,控制器于一身的高性能控制器.一個(gè)設(shè)備同時(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場的監(jiān)控和操作以及I/O的處理.提高整個(gè)污水系統(tǒng)的靈活度.支持100米I/O擴(kuò)展的X20系統(tǒng)。各PCC站的通訊,采用CPU自帶的以太網(wǎng)接口,實(shí)現(xiàn)個(gè)站間的通訊和與監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)交換。設(shè)計(jì)自控系統(tǒng)的組成主要包括:
1)1#PCC,2#PCC,3#PCC控制站
主控制器選用X20的高性能X20CP1485控制器,自帶以太網(wǎng),和RS232或CAN通訊接口,其處理頻率達(dá)到Celeron400MHZ,達(dá)到400US的任務(wù)執(zhí)行時(shí)間。通過預(yù)先編制好的控制程序,對現(xiàn)場控制站I/O模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析、運(yùn)算并相應(yīng)的輸出結(jié)果。通過自帶以太網(wǎng)接口實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)通訊,并且采用容易擴(kuò)展的X20的I/O單元,采用CAN,X2X通訊方式實(shí)現(xiàn)I/O的通訊,采集遠(yuǎn)程設(shè)備的數(shù)據(jù)信號。12路的I/O寬度僅為,長為.結(jié)構(gòu)緊湊,功能齊全,性價(jià)比高,安裝方便。
3個(gè)PCC站分別位于預(yù)處理站,鼓風(fēng)機(jī)室,濾池和沉淀池。鼓風(fēng)機(jī)房現(xiàn)場HMI采用貝加萊的PP100觸摸屏,PP100采用266MH高性能處理器,128MBDRAM,TFT640*480真彩10.4寸的大尺寸,IP65的防水等級。全金屬外殼。模擬電阻式觸摸屏其特性決定了長壽命,正常使用可達(dá)6年以上。并且具有很強(qiáng)的抗干擾能力,并集成RS232,以太網(wǎng),USB接口,方便用戶的通訊或擴(kuò)展。主控制器與觸摸屏的通訊采用RS232。
2)變電站
控制器選用貝加萊的PP400,貝加萊的PP400是一款集成觸摸屏,PCC控制器于一身的高性能控制器,采用高速266MHZCPU,可達(dá)8GB的大容量的存儲器,具有IP65的防護(hù)等級,USB,以太網(wǎng),RS232通訊接口豐富,256色真彩顯示。10.4寸的PP400作為控制主站的控制器和人機(jī)界面的同時(shí)。還可通過屏查詢設(shè)備狀態(tài),工作記錄,數(shù)據(jù)報(bào)表,修改系統(tǒng)參數(shù)等功能。滿足在變電站本地監(jiān)控本地操作的功能,一體化的設(shè)計(jì)緊湊而小巧。I/O模塊支持多種遠(yuǎn)程擴(kuò)展方式,如CAN,X2X,POWERlink,ProfibusDP,DeviceNet等。
3)ECU01-ECU10現(xiàn)場控制站
現(xiàn)場控制站的主要功能是遠(yuǎn)程I/O模塊和通訊的功能,它主要包括模擬輸入模塊、數(shù)字輸入模塊、數(shù)字輸出模塊、以及通訊模塊。采集10個(gè)濾池的信號監(jiān)控等。控制器選用貝加萊的X20自帶以太網(wǎng),RS232,CAN接口緊湊型X20CP0291,達(dá)到2MS的快速掃描周期。采集10個(gè)濾池的控制信號,通過100M的以太網(wǎng)傳輸上下位的數(shù)據(jù)信息。I/O部分采用貝加萊的X20I/O系統(tǒng)。如果濾池控制部分離其余控制部分有一定距離,并且I/O點(diǎn)不多。我們采用貝加萊的具有12M通訊速度,站間距離可達(dá)100米的X2X通訊總線,進(jìn)行遠(yuǎn)程擴(kuò)展。方便現(xiàn)場的安裝,滿足實(shí)際客戶要求。并且X20系統(tǒng)支持熱插拔,即使個(gè)別模塊或外圍設(shè)備的故障也不會(huì)影響其余模塊的正常工作,避免因一些小故障而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)癱瘓。節(jié)省維護(hù)和使用成本。
4)監(jiān)控中心
采用貝加萊無風(fēng)扇無線纜,可免硬盤運(yùn)行的工控機(jī)APC620,采集現(xiàn)場PCC的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和記錄狀況報(bào)表及報(bào)警等。實(shí)現(xiàn)全廠的綜合調(diào)度。兩臺工控機(jī)互為主備,提高系統(tǒng)可靠性。控制系統(tǒng)具有全自動(dòng)邏輯控制、在線工藝狀態(tài)顯示及參數(shù)記錄、運(yùn)行故障診斷記錄、生產(chǎn)報(bào)表顯示記錄等功能。系統(tǒng)能長周期安全無故障運(yùn)行。
5)網(wǎng)絡(luò)通訊及結(jié)構(gòu)
利用各PCC自帶的以太網(wǎng)接口實(shí)現(xiàn)PCC站站以及ECU各站的通訊,以及與監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)通訊.光纖連接現(xiàn)場和監(jiān)控中心。遠(yuǎn)程I/O的擴(kuò)展采用12M速率的X2X總線。通過RS485接口模塊控制現(xiàn)場變頻器的運(yùn)轉(zhuǎn),以及與儀器儀表的通訊連接。
貝加萊的控制系統(tǒng)支持分時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng),觸摸屏和PCC均采用一個(gè)開發(fā)軟件來開發(fā),面向?qū)ο蟮木幊谭绞?除常規(guī)編程語言外,并且支持C語言,BASIC語言等多種高級編程語言。以及完善的PID算法完成生產(chǎn)過程壓力、溫度、流量等工藝參數(shù)的PID回路調(diào)節(jié)。高性能的控制器和支持帶電插拔的X20I/O系統(tǒng),單個(gè)模塊或部件的損壞不會(huì)影響其他設(shè)備的正常運(yùn)行,提高污水系統(tǒng)可靠性,利于系統(tǒng)維護(hù)。I/O的就地接入,再通過通訊上送,通訊介質(zhì)為屏蔽雙絞線,減少布線成本,提高電氣系統(tǒng)可靠性。實(shí)現(xiàn)就近接線,遠(yuǎn)程監(jiān)控。接口豐富,太網(wǎng)通訊接口,Modbus接口,CAN通訊,RS485總線等與三方設(shè)備通訊的接口都包含在系統(tǒng)中,方便用戶的擴(kuò)展和使用。
3．結(jié)束語
貝加萊的污水控制系統(tǒng)是以PCC、工控計(jì)算機(jī)、管理計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及軟件系統(tǒng)為核心的污水處理廠實(shí)時(shí)管理控制系統(tǒng),自動(dòng)監(jiān)測或監(jiān)控污水處理廠設(shè)備及生產(chǎn)運(yùn)行,達(dá)到污水處理廠遠(yuǎn)程監(jiān)測或監(jiān)控自動(dòng)化、管理信息化。使污水處理廠內(nèi)自動(dòng)化控制及技術(shù)水平得到全面顯著提升,可以安全、可靠地實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的污水處理工藝流程,減少人為因素帶來的可能事故和隱患,保證污水處理的質(zhì)量,同時(shí)減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,提高工作效率和經(jīng)濟(jì)效益。使傳統(tǒng)污水處理廠生產(chǎn)運(yùn)行及管理產(chǎn)生了質(zhì)的變化。
