某水處理控制系統的結構及控制功能方案 洛克王國舞會廳在哪_中華水網
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某水處理控制系統的結構及控制功能方案

來 源:中華水網   發布時間:2013-10-18 移動版

  3.1系統結構

  3.1.1需求分析

  該廠水處理控制系統由幾部分組成:MBR處理系統、R0處理系統、電氣設備系統。每個系統均配1個遠程站,在MBR及R0系統遠程站分别配有1台觸摸屏,以方便現場巡檢員直接在現場遠程就地櫃上安裝的觸摸屏進行緊急操作,而無需再跑到主控室操作,提高系統的安全性能。

  3.1.2系統控制設備層次

  國内污水廠自動控制系統一般采用兩種方式,第一種是數據監控釆集方式,即SCADA系統,數據監控采集方案一般采用分散式數據采集終端(RTU)+工控機(IPC)。SCADA系統主要特點在于數據采集,對生産過程的參數進行實施監視,功能較為簡單,不能實現全廠生産的自動化控制。第二種是全廠自動控制方式,釆用可編程邏輯控制器(PLC)+交換機(SWITCH)+工控機(IPC),該方式數據采集及控制功能均可實現,組态靈活,界面友好,是目前技術上普遍采用的方案。但是PLC控制器有其局限性,如各系列PLC相互獨立,整合代價高;無統一的組态平台,可擴展能力差等。PAC的誕生在PLC的原有的優點基礎上又很好地解決了PLC的這些局限性,因此近幾年,PAC系統已被越來越多的用戶應用于自控系統中。

  水處理控制系統所監控的設備,在PAC系統中采用硬接線的方式,即幵關量信号及模拟量信号設備直接通過信号電纜接線的方式接入各IO站的輸入模塊中,這種接線方式的實時性和可靠性是目前最佳的。因此,本項目水處理系統所有設備(電機、傳感器、變頻器等)均采用硬接線的通信方式。不同被控設備根據其在系統中的重要性分别設有一到兩種控制模式,一種是就地控制、另一種是PAC程序控制。帶有就地控制的設備在現場均設有就地控制箱,緊急或調試情況下可在現場進行手動操作,就地控制箱集成了電氣回路同時又留有遠程控制的接口。本企業污水淨化站的水處理系統使用GE公司的冗餘GENIUS總線通訊,該總線通訊方式一方面保證了數據通訊的實時性,另一方面也避免了不确定的通訊千擾,保障了系統局效穩定的運行。

  3.L 3水處理控制系統的總體方案

  圖3.1所示為本企業污水淨化廠的總體設計方案框架圖。

 

  

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  圖3.1總體設計框架圖Fig.3.1 The overall design frame diagram

  圖3.2所示為某企業污水淨化廠的控制系統網絡拓撲圖,如圖所示該系統由控制層和信息層2部分組成。信息層主要是上位機監控軟件對主站CPU之間的通訊鍊路。控制層中各個遠程10站及主站的總線通訊模塊組成。

 

  

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  圖3.2控制系統框架Fig.3.2 Frame diagram of control system

  如圖3.2中所示,該水處理控制系統由一個集控室和三個遠程站構成。集控室由三台計算機組成,其中工程師站計算機與服務器計算機都通過信息層實時通信網絡直接與RX3i主站通訊,此外一台操作員站分别以工程師站與服務器作為冗餘數據源進行通訊,中控室的三台計算機均可對在污水淨化廠控制系統範圍内的各類設備狀态、工藝過程參數進行實時檢測與控制,并提供給操作人員、管理人員進行運行管理的人機界面。此外服務器負責實時和定時記錄生成報表及打印。三個工作站包括:電機控制遠程站、MBR系統遠程站、R0系統遠程站。三個遠程工作站與中控室的主站構成工業總線網絡。每個工作站之間是平等的關系。遠程工作站通過現場檢測儀表采集現場設備的工作狀況、故障狀況及各種工藝參數,将采集到10模塊的數據經過模數轉換後上傳到主站,并根據主站的主控指令按工藝要求自動控制相應設備運行。

  3.2系統結構控制

  系統網絡是将上位機監控系統和下位機PAC控制系統聯系起來的通訊介質,通信網絡的可靠性、快速性直接關系到整個系統的穩定運行和控制功能。某企業水處理控制系統采用工業以太網的通訊方式使上位機與PAC控制器之間進行數據互傳。以太網通訊快速發展與廣泛地普及,其無可比拟的高速與互聯互通的優勢,使以太網通訊成為目前世界上工業控制領域高速通訊的事實,也成為未來通訊的發展趨勢。

  該水處理控制系統主站選用的是IC695ETM001以太網通訊模塊與上位機進行相連,該通訊模塊的通訊協議為Modbus TCP/IP協議。Modbus TCP/IP協議基于Client/Server方式。可用于不同GE産品間的數據通訊以及與第三方廠家的支持ModbusTCP/IP通訊協議的設備進行數據交互。Modbus TCP/IP協議時Modbus協議的衍生産物,它使不同廠商的自動化設備的通訊接口更方便的統一連接起來。Modbus TCP服務器最多在線支持16個站點同時訪問[29]。标準的Modbus TCP/IP以太網通訊方式用于工業實時控制,将很好地幫助用戶獲得更加開放集成的工業自動化和信息化的整體解決方案。Modbus TCP/IP滿足從高精度時間同步、分布式伺服控制、離散控制、過程控制到安全系統等所有工業應用要求,并支持現場和遠程監視、診斷和組态。Modbus TCP/IP與MODBUS的地址一緻,見寄存器參考地址表,如下表3.1

  

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  該企業污水淨化廠的水處理控制系統的上位機與下位機之間是基于100M工業以太網的一個控制系統,主站控制器以及工業計算機都是挂在工業以太網上,彼此獨立,通過以太網進行通信。根據某企業水處理廠的網絡相關規定及要求,需要配置網絡設備的IP地址和子網掩碼。在地址配置過程中,應注意防止網絡IP地址沖突,使得已有的通訊網絡不能正常工作,導緻整個系統的癱瘓。某企業水處理控制系統的工業以太網上各個設備的IP分配如表3.2所zjK。

  

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  表3.2工業以太網設備IP分配表Table 3.2 Distribution list of IPGenius

  總線網絡是GE Fanuc公司推出的一種可用于多個自動控制系統之間或自動控制系統與分散的現場I/O設備之間進行實時數據告訴傳輸的現場總線。它釆用IEEE802.4通訊協議,屬于令牌總線網絡,各網上設備通過優化的“令牌傳遞”方式進行對等通信;支持屏蔽雙絞線、光纖兩種通信介質;網絡通信速率最高位153.6kbps;在采用屏蔽雙絞線時,最大通信距離可達2280m;每個網絡最多支持32台設備。本項目的主站與各遠程站之間通過Belden通訊電纜采用冗餘的Genius總線網絡結構,PAC系統把雙總線網絡作為兩個對等網絡,即A網和B網,整個雙總線冗餘系統中的各站設備(NIU模塊)既作為A網的一個站,也作為B網的一個站。工作時,A網和B網同時運行,網上的各設備科選擇在A網或B網上工作,但同一時刻,一個網上設備隻能在A網或B網上工作。在運行中,各站設備檢測到其當前工作的總線網絡有異常時,遍立即将本站切換到另一總線網上工作,從而保證子站與主站通信的不中斷,實現整個系統的可靠工作[:^。通訊電纜應避免敷設在電纜溝或電纜橋架中,以免通信電纜受到電力電纜的電磁幹擾和防止雷電波沿通信電纜竄入損壞接口模塊["]。 轉載請注明出處: http://caifu97080.cn/view-59682-1.html

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