污水處理串級儀表控制系統(tǒng)怎么設(shè)計,要有結(jié)構(gòu)圖和原理??！哪位大神幫幫忙，急急急....................

【專家解說】：污水處理廠自控系統(tǒng)現(xiàn)狀 及發(fā)展趨勢 1 某污水處理廠自控系統(tǒng)現(xiàn)狀概述 某市某污水處理廠自控系統(tǒng)是通過使用自動化技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、圖形技術(shù)等構(gòu)成的綜合自動化系統(tǒng)，是在確保達(dá)到規(guī)定的技術(shù)要求及污水處理過程優(yōu)質(zhì)可靠運(yùn)行、排放達(dá)標(biāo)的目標(biāo)前提下，將污水處理廠管理、調(diào)度、現(xiàn)場控制等功能集成在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，通過PLC和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)污水處理過程的管控一體化及綜合信息處理構(gòu)建的信息平臺。根據(jù)污水處理廠實(shí)際情況及工藝要求，污水廠自控系統(tǒng)采用集散型控制和現(xiàn)場總線相結(jié)合的系統(tǒng)模式，由管理級和現(xiàn)場控制二級控制系統(tǒng)組成，管理級與控制級通過10/100M以太網(wǎng)通信，即自控系統(tǒng)是由中央控制室計算機(jī)和現(xiàn)場級各PLC控制單元組成的兩個層次的集散式控制系統(tǒng)(DCS)。集散式控制系統(tǒng)是一個融合了自動控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、CRT顯示技術(shù)于一體的高科技控制裝置，是用于生產(chǎn)管理、數(shù)據(jù)采集和各種過程控制的處于新技術(shù)前沿的新型控制系統(tǒng)。通過通信網(wǎng)絡(luò)將中央級監(jiān)控總站和若干個現(xiàn)場控制總站連接起來，構(gòu)成集中管理、分散控制的計算機(jī)測控管理系統(tǒng)，簡稱集散式控制系統(tǒng)。DCS系統(tǒng)克服了集中控制系統(tǒng)危險度集中、可靠性差、系統(tǒng)不易擴(kuò)展、控制電纜用量大等缺陷，實(shí)現(xiàn)了真正的信息、管理及調(diào)度集中，而將功能及危險分散，如中控室計算機(jī)故障各現(xiàn)場分站仍能獨(dú)立和穩(wěn)定工作，從根本上提高了系統(tǒng)的可靠性。某污水處理廠自控系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)見圖1，自控系統(tǒng)構(gòu)成見圖2。 1.1 現(xiàn)場控制層 現(xiàn)場控制層由現(xiàn)場級各PLC控制單元和現(xiàn)場測控儀表及控制設(shè)備組成?？刂萍売梢惶柆F(xiàn)場PLC站、二號現(xiàn)場PLC站、三號現(xiàn)場PLC站、四號現(xiàn)場PLC站4個現(xiàn)場主站構(gòu)成。管理級采用工控機(jī)，該功能層通過PIC實(shí)現(xiàn)污水處理廠各工藝段所有過程參數(shù)預(yù)設(shè)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及電氣參數(shù)的數(shù)據(jù)采集、設(shè)備的控制。并通過工業(yè)以太網(wǎng)向中央控制層傳送數(shù)據(jù)和接受其控制指令。系統(tǒng)在該層實(shí)現(xiàn)了對粗/細(xì)格柵、提升泵站、沉砂池、厭氧池、氧化溝、脫水機(jī)房等主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)工藝過程參數(shù)及電氣設(shè)備的控制和保護(hù)，確保生產(chǎn)過程安全、穩(wěn)定、合理、高效的運(yùn)行。根據(jù)工藝控制的要求，對格柵前后壓差、泵池液位、厭氧池及氧化溝溶解氧濃度、PH值、進(jìn)、出水流量、儲泥池液位等參數(shù)同時進(jìn)行了監(jiān)測和控制。各PLC站功能如下： 1） 預(yù)處理段控制站PLC1。該P(yáng)LC工作站設(shè)在廠區(qū)進(jìn)水提升泵房控制室，負(fù)責(zé)監(jiān)控污水處理廠的預(yù)處理工段。其主要控制對象為粗格柵間的粗格柵及進(jìn)水電動閘門、進(jìn)水泵房的污水提升泵、沉砂池的排砂裝置和砂水分離等設(shè)備，此外，還負(fù)責(zé)進(jìn)水水量、水質(zhì)如COD、pH、SS(濁度測量)等參數(shù)的在線檢測。 主要設(shè)備控制方式如下： 粗格柵及細(xì)格柵：根據(jù)時間間隔PLC自動控制柵耙清除柵渣，同時當(dāng)格柵前后水位超過給定值時PLC也可自動控制柵耙清除柵渣。并且格柵機(jī)、螺旋輸送機(jī)要聯(lián)動運(yùn)行，各設(shè)備的啟動順序?yàn)橄葐勇菪龣C(jī)，后啟動格柵機(jī)。停機(jī)時也要聯(lián)動，順序與啟動時相反。當(dāng)輸送機(jī)有故障時，細(xì)格柵停止運(yùn)行。 進(jìn)水泵房：進(jìn)水泵房設(shè)三臺潛水泵二用一備，液位計兩臺，并設(shè)液位開關(guān)。PLC根據(jù)泵池水位自動控制水泵運(yùn)轉(zhuǎn)臺數(shù)，并根據(jù)每臺泵的運(yùn)行時間，自動輪換運(yùn)行水泵，使水泵運(yùn)行時間均等。設(shè)有上、下限報警，防止水泵干運(yùn)轉(zhuǎn)。編程中水泵的運(yùn)行調(diào)度就遵循下列原則：保證來水量與抽水量一致，即來多少抽多少；保持泵池高水位運(yùn)行，這樣可降低泵的工作揚(yáng)程，在保證抽升量的前提下，降低電耗；水泵的開停次數(shù)不可過于頻繁；保證每臺水泵的投運(yùn)次數(shù)及運(yùn)行時間基本均等。 旋流沉砂池：包括兩個旋流沉砂系統(tǒng)，鼓風(fēng)機(jī)、沙水分離器及配套設(shè)備按操作員設(shè)定的周期間歇性聯(lián)動運(yùn)行，任一臺設(shè)備出現(xiàn)故障時，應(yīng)報警并關(guān)閉其聯(lián)動的設(shè)備。在自動工作方式下，各設(shè)備根據(jù)PLC預(yù)先編好的程序控制各電動機(jī)的啟停和各電磁閥的開關(guān)。 2） 生物處理系統(tǒng)/配電中心站PLC2。該工作站一般設(shè)在全廠的配電中心控制室，負(fù)責(zé)監(jiān)控污水生物處理工段。其主要控制對象為生物池的水下攪拌器、水下推進(jìn)器和曝氣設(shè)備，污泥回流泵房的污泥回流泵、剩余污泥泵，二沉池的刮吸泥機(jī)等設(shè)備。此外，其還負(fù)責(zé)生物池DO、ORP、MLSS；污泥泵房pH、MLSS，配電中心的電氣參數(shù)如：電流、電壓、有功功率，無功功率、有功電能、無功電能等參數(shù)的在線檢測。 主要設(shè)備控制方式如下： 回流污泥泵和剩余污泥泵的控制： 回流污泥量調(diào)節(jié)的任務(wù)是為了保證生化處理系統(tǒng)混合液濃度維持在一定的范圍內(nèi)。被調(diào)節(jié)量為活性污泥回流到厭氧池中污泥量。電磁流量計安裝在回流污泥官道上?；亓髂嗔空{(diào)節(jié)采用回流污泥泵運(yùn)行臺數(shù)來實(shí)現(xiàn)，根據(jù)進(jìn)水流量比例調(diào)節(jié)，回流比可在PLC上預(yù)設(shè)或在中控室計算機(jī)上設(shè)定。；剩余污泥泵運(yùn)行遵循以下原則：A 按時間間隔自動運(yùn)行。B 污泥緩沖池低液位時剩余污泥泵運(yùn)行。C 污泥緩沖池高液位時停泵。D 泵閥實(shí)現(xiàn)聯(lián)運(yùn)控制。 氧化溝：二座厭氧池設(shè)6臺攪拌器、攪拌器連續(xù)運(yùn)行。二座氧化溝分別在外溝安裝8臺曝氣機(jī)、中溝及內(nèi)溝安裝4臺曝氣機(jī)。同時分別在外、中、內(nèi)溝設(shè)有1臺溶解氧測定儀，1臺ORP測定儀，中溝設(shè)1臺污濁度測量儀。根據(jù)氧化溝中溶氧儀監(jiān)測的污水中含氧量，控制曝氣機(jī)的運(yùn)行臺數(shù)用以改變充氧量，這樣可節(jié)省能源。 3） 污水消毒系統(tǒng)/出水泵房站PLC3。該P(yáng)LC工作站設(shè)在出水泵房控制室。其主要控制對象為出水提升泵、切換井電動閥門以及加氯消毒等設(shè)備，此外其還負(fù)責(zé)出水水質(zhì)如：余氯、COD、流量等參數(shù)的在線檢測。 4） 污泥處理系統(tǒng)/脫水車間PLC4。該P(yáng)LC工作站一般設(shè)在脫水車間配電間控制室，負(fù)責(zé)監(jiān)控污泥處理工段。其主要控制對象為儲泥池的攪拌器、電動閥門，脫水車間的進(jìn)泥泵、脫水機(jī)、濃縮機(jī)、加藥系統(tǒng)等設(shè)備。 主要設(shè)備控制方式如下： 儲泥池：儲泥池攪拌器連續(xù)運(yùn)行，可遠(yuǎn)控運(yùn)行，設(shè)有高、低液位報警（0.5米可設(shè)定）、可在上位機(jī)上設(shè)定液位報警限（4.5米可設(shè)定）。 污泥脫水機(jī)房：加藥系統(tǒng)加以人工手動制動為主，當(dāng)加藥池的低液位無報警時可隨時開啟加藥計量泵。加藥系統(tǒng)的運(yùn)行信號送往PLC。脫水機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部的糾編、沖洗由現(xiàn)場控制箱完成，PLC只給出脫水機(jī)的啟、停命令，并完成與其它相關(guān)設(shè)備的聯(lián)動。脫水機(jī)系統(tǒng)的啟動順序如下：先啟皮帶輸送機(jī)，再啟脫水機(jī)系統(tǒng)，后啟加藥系統(tǒng)，最后打開進(jìn)泥螺桿泵，停機(jī)順序相反，當(dāng)運(yùn)行過程中某設(shè)備發(fā)生故障或緩沖池液位達(dá)到設(shè)定低液位時，設(shè)備將按停機(jī)順序停機(jī)，監(jiān)控管理計算機(jī)可對上述設(shè)備遠(yuǎn)控。 另外，在該層還設(shè)有通訊模塊，也叫通訊管理單元。通訊管理單元是自動控制系統(tǒng)的中間層，負(fù)責(zé)整個控制系統(tǒng)的信息收集和轉(zhuǎn)發(fā)；通訊管理機(jī)將PLC、儀表、其它自動控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集整理，然后經(jīng)光纖傳輸?shù)胶笈_系統(tǒng)，同時可以將后臺下發(fā)的各種控制命令轉(zhuǎn)發(fā)至相應(yīng)單元。 目前，污水廠DCS系統(tǒng)的通訊管理單元網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)絕大多數(shù)都是光釬作為傳輸介質(zhì)，即中央控制室和廠區(qū)若干個現(xiàn)場控制站之間以一個冗余的100Mbps光纖工業(yè)以太網(wǎng)組成一個有線數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)。 1.2 中央控制層 1） 該層又叫后臺監(jiān)控系統(tǒng)層，是系統(tǒng)中信息顯示及控制中心，由掛接在工業(yè)以太網(wǎng)上的作為操作站的兩臺監(jiān)控管理計算機(jī)、彩色CRT及兩臺打印機(jī)等設(shè)備構(gòu)成。監(jiān)控管理計算機(jī)系統(tǒng)通過l0/100M網(wǎng)絡(luò)收集污水處理廠各工藝參數(shù)、電氣參數(shù)及主要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息，對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，處理儲存，對各類工藝參數(shù)做出趨勢曲線，完成對污水處理廠各工藝段的集中控制、檢測功能，通過簡單的操作，可進(jìn)行系統(tǒng)功能組態(tài)、監(jiān)視、報警、控制參數(shù)在線修改和記錄全廠各工藝流程。 該層通過組態(tài)工具和專用監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)污水處理全過程的測量數(shù)據(jù)的集中顯示與管理、現(xiàn)場各控制單元的控制組態(tài)、數(shù)據(jù)顯示的圖文組態(tài)、實(shí)時數(shù)據(jù)處理、實(shí)時控制指令等功能。 2） 后臺監(jiān)控系統(tǒng)主要包括工作站和打印機(jī)等設(shè)備。比如一個中央控制室最基本的設(shè)備配置有：2臺監(jiān)控主機(jī)、顯示器、投影機(jī)、UPS系統(tǒng)、打印機(jī)、報警裝置等。各設(shè)備功能如下： 監(jiān)控主機(jī)：監(jiān)控計算機(jī)通過通訊管理單元收集污水處理廠各工藝參數(shù)、電氣參數(shù)幾主要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息，再通過后臺監(jiān)控系統(tǒng)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理、儲存，對各類工藝參數(shù)做出趨勢曲線，完成對污水處理廠各工藝段的集中控制、檢測功能，通過簡單的操作，可進(jìn)行系統(tǒng)功能組態(tài)、監(jiān)視、報警、控制參數(shù)在線修改和設(shè)置。 CRT、投影機(jī)：直觀顯示全廠各工藝流程。 UPS系統(tǒng)：不間斷電源系統(tǒng)，自控系統(tǒng)必須24h連續(xù)運(yùn)行，所以UPS系統(tǒng)包括至少一組電池和一個整流器。保障計算機(jī)系統(tǒng)在停電之后繼續(xù)工作一段時間以使用戶能夠緊急存盤或及時采取措施，使計算機(jī)不致因停電而影響工作或丟失數(shù)據(jù)。 報警裝置：報警音箱等。 2 DCS系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)： 1） 克服了集中控制系統(tǒng)危險度集中、可靠性差、系統(tǒng)不易擴(kuò)展、控制電纜大等缺陷 2） 實(shí)現(xiàn)了正真的信息、管理及調(diào)度集中，而將功能及控制分散 3 存在問題 1) 網(wǎng)絡(luò)化水平低，其自控系統(tǒng)只是單一的中央控制監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，無法實(shí)現(xiàn)單位局域網(wǎng)用戶和遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)用戶的訪問和控制。 2) 自控水平低，只是完成了對設(shè)備簡單的機(jī)械性操作，距智能化自控還有根大差距。 4 污水處理廠自控系統(tǒng)發(fā)展趨勢 隨著計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展及向自動化領(lǐng)域的滲透，使得自動化系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)正進(jìn)行著一場深刻的變革，這種變革直接對污水處理工業(yè)的自動化產(chǎn)生了重大影響。自控系統(tǒng)可由原來的單一過程監(jiān)控升級為二級網(wǎng)絡(luò)——污水處理運(yùn)營局域網(wǎng)和過程監(jiān)控工業(yè)以太網(wǎng)構(gòu)成二級網(wǎng)絡(luò)，采用“集中管理、分散控制”的原則，構(gòu)成“縱向分層，橫向分站”的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。在兩級網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下，以實(shí)時歷史數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫為中心，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的4個功能層，即現(xiàn)場控制層、過程監(jiān)控層、運(yùn)營管理層、遠(yuǎn)程訪問控制層。自控系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)見圖3，自控系統(tǒng)構(gòu)成見圖4。 4.l 現(xiàn)場控制層 與上述相同。 4.2 過程監(jiān)控層 與上述中央監(jiān)控層相同，另外，在該層可通過安裝專業(yè)的智能化控制軟件，使之能對生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的各種數(shù)據(jù)給予計算、分析，得出目前運(yùn)行狀態(tài)是否正常的結(jié)論，作為領(lǐng)導(dǎo)層生產(chǎn)調(diào)度、工藝調(diào)整等參考的依據(jù)。 4.3 管理層 該層建立在由管理計算機(jī)和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器組成的局域網(wǎng)上。系統(tǒng)管理員可以通過權(quán)限設(shè)置為企業(yè)局域網(wǎng)不同用戶分配不同的權(quán)限，領(lǐng)導(dǎo)層可通過建立在該層的關(guān)系數(shù)據(jù)庫，查看和調(diào)閱污水廠的各種數(shù)據(jù)，并可通過安裝專業(yè)的智能化控制軟件，使之能對生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的各種數(shù)據(jù)給予計算、分析，得出目前運(yùn)行狀態(tài)是否正常的結(jié)論，作為領(lǐng)導(dǎo)層生產(chǎn)調(diào)度、工藝調(diào)整等提供依據(jù)，實(shí)現(xiàn)污水廠的綜合管理等功能；對廠內(nèi)的一般用戶只留有訪問部分?jǐn)?shù)據(jù)的權(quán)限。在該層留有具有網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫用戶訪問接口，實(shí)現(xiàn)授權(quán)的用戶遠(yuǎn)程訪問數(shù)據(jù)庫。 4.4 遠(yuǎn)程訪問控制層 隨著INTERNET的發(fā)展和不斷完善，遠(yuǎn)程訪問和遠(yuǎn)程控制已日益應(yīng)用到各行各業(yè)中，水處理行業(yè)的遠(yuǎn)程訪問和管理也隨之誕生---遠(yuǎn)程訪問控制層。該層使用遠(yuǎn)程訪問服務(wù)器、遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件等工具為有權(quán)限的遠(yuǎn)程用戶提供服務(wù)，實(shí)現(xiàn)管理者異地訪問、維護(hù)和上級主管部門實(shí)時監(jiān)督。按照權(quán)限的劃分可為遠(yuǎn)程用戶提供如下服務(wù)：遠(yuǎn)程服務(wù)端關(guān)系數(shù)據(jù)庫訪問，遠(yuǎn)程服務(wù)端實(shí)時數(shù)據(jù)庫訪問，污水處理過程參數(shù)、實(shí)時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、各種圖文客戶端顯示，實(shí)時運(yùn)行工況畫面遠(yuǎn)程調(diào)閱，水質(zhì)參數(shù)在線記錄遠(yuǎn)程監(jiān)視，數(shù)據(jù)庫遠(yuǎn)程維護(hù)等等。 5 結(jié)論 未來污水處理廠自控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是集計算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能化技術(shù)于一體的系統(tǒng)，水處理工業(yè)自動化控制的網(wǎng)絡(luò)化作業(yè)、智能化作業(yè)將成為未來發(fā)展的主導(dǎo)趨勢。