珠海香洲水质净化厂PLC控制系统设计(一)

第一章 绪论 1.1 课题来源及研究意义 中国正在致力于开展一项有远大的开发计划以发展其污水处理的基础建设。结果不仅将增进公众健康和环境保护，同时还由于减轻了现有地表和地下水资源的污染而扩大了水资源。后者对于像中国这样人均水资源相对较低的国家来说尤为重要。扩建废水处理基础设施，也为中国提供了一个进一步利用水资源的机会--污水的回用。中国清楚地认识到了这一点，并抓住时机将水回用列入到正在进行的开发计划之中。与此同时，中国也在认真学习其他国家的经验，来实施该项计划。 1.2 主要研究内容 据有关资料，我国目前已建成投入生产运行的污水处理厂，自动控制监测技术，大致有几种情况：一种情况是建立中央控制室，中控室双机热备系统通过通信介质（如双绞线、光纤等）连接厂内各PLC控制子站，各PLC控制子站控制现场的仪器仪表执行机构，从而达到监测控制的目的；第二种情况是在各污水处理厂直接通过各PLC子站控制各现场的仪器仪表；第三种情况是由于建厂时间较早或经费投入不足，厂内没有控制系统。无论何种情况，由于采用的设备和技术参差不齐，给污水处理厂的生产运行、管理受到不同程度的影响，影响出水水质，有待于采用新的自动控制技术对污水处理厂自动控制系统进行改造、改建、甚至重建，以满足污水处理厂生产运行的需要；同时国家宏观经济建设政策明确提出，要广泛推广科学技术在各行各业的应用，用计算机信息技术、通信技术等高科技技术，提升改造传统产业，朝着生产过程自动化、管理信息化、高质量、高效率、节能的方向发展。污水处理行业亦不例外，需要采用计算机信息、通信、自动控制等高科技技术，结合污水处理行业各种处理工艺，提升改造传统污水处理厂的生产、管理等工作；其次，计算机软件技术、通信技术、自动控制技术、各种传感器、智能仪器仪表的飞速发展，也为污水处理行业生产、管理自动化、信息化提供了强有力的技术和产品支持。 本文针对我国城市污水处理厂远程监控系统开发建设，提出建立系统的参考模型和有关技术。这个参考模型提出了城市污水处理厂远程监控系统实现的手段和技术方法，希望能对我国城市污水处理厂远程监测或监控系统开发建设提供有益的参考。                                                                                                                                                                                       1.3方案认证 1, 下述整个系统具有很强的灵活性、可操作性、稳定性和可靠性。所有运行参数可通过配方的方式一起下载保存在PLC里，并且可以随时更改，例如，泵站的恒定水位，报警水位，停泵水位的设定，排泥时间的设定等等。本系统配有专家系统，根据不同工况优化运行，具备远程监控功能，并且达到即使无人值班的情况下，也可正常运行。 2, 此系统已经正式运行于广东省珠海市香洲污水处理厂，得到了预期的效果。 3, 同时此系统还2003年应用于新疆克拉玛依项目的污水处理厂。 4，SLC5/05处理器及模块 .另外还介绍了RSLogix500逻辑编程软件、RSView32工作和运行软件、RSLinx通讯软件的无缝链接 .该系统具有全汉化的人机界面 ,构建了10 M Ethernet 以太网 ,实现了全厂的集中管理与分散控制. 第二章  项目介绍 2.1 系统概述 香洲水质净化厂自动控制系统采用Modicon公司的 Quantum系列PLC做主站，集成Profibus DP、Modbus 、ETHERNET网络形成一个完善的控制系统，完成整个厂净化流程的控制、监视及各开关量、模拟量的采集和报警。 2.2 系统配置 其系统如图2-1所示：

1． 监控层（中控室） 本系统监控层INTOUCH软件进行组态。 2． 网络集成层  本系统网络集成层采用Quantum PLC集成EtherNet、Profibus 、Modbus网络。 3． 设备控制层 3.1).Profibus、Modbus网络，与现场设备、仪表、I/O的连接。 3.2) Profibus网络（如图2-2所示） Profibus网络上共有17个站：一个MASTER：Quantum系列的140 CRP 81100模块；16个Slave :15个WAGO 750－343适配器和1个WAGO 750－333适配器。设定的波特率为187.5K/S。

3.3).MODBUS Modbus是工业控制器的网络协议中的一种，使用主—从技术。主设备可单独和从设备通信，也能以广播方式和所有从设备通信，如果单独通信，从设备返回一消息作为回应，如果是以广播方式查询的则不作任何回应。本系统的MODBUS网络上共有20个站：一Quanturn系列的CPU—11303为主站；19个从站包括13个施耐德的软起动器、2个施耐德的变频器、4个施耐德的综合电表PM500。设定的参数为19200波特率无奇偶校验、停止为1、协议为RTU。 2.3系统流程图

第三章  珠海香洲污水处理项目设计 3.1自动控制系统控制逻辑描述 3.1.1  PLC1 预处理格栅间 当设备处于远程控制状态，对设备的控制分自动、手动；当设备处于就地控制状态，对设备不作控制。 {1} 在自动状态下，格栅按预定时间间隔动作。（默认值：30分钟）运行时间和间隔时间均可人工设定。 {2} 在自动状态下，当液位差大于设定值（10cm），格栅立即启动，并且当液位差小于设定值（10cm），进入{1}点自动运行状态；当达到最高极限时，格栅继续工作，并给出报警信号，最高极限可人工设定。 {3} 在自动状态下，螺旋输送机领先于其自控系统内任何一台格栅30秒钟启动，滞后1分钟停止。 {4} 格栅故障时，发出关闭该格栅前闸门的报警提示。 {5} 事故处理，当集水井水位高于4米，关进水闸门，开事故闸门东、事故闸门西。沉沙池：整套系统人工启动，通过启动按键向PLC发出控制命令，由PLC启动现场控制盘，系统逻辑由控制盘完成。 {6} 其他设备：  通过启动、停止按键向PLC发出控制命令，由PLC启动、停止，对设备进行启停操作。 3.1.2  PLC3浓缩池 通过启动、停止按键向PLC发出控制命令，由PLC启动、停止，对设备进行启停操作。脱水机房：整套污泥脱水系统只能在现场启动，PLC只起联动作用。污泥脱水系统包括污泥脱水机，螺杆泵，加药计量泵，螺旋输送机，絮凝剂备料系统。当系统自动，脱水机已复位，且所有系统内设备处于远程状态时： {1} 脱水机副马达运行，启动螺旋输送机和絮凝剂备料系统。如果10秒钟后螺旋输送机未运行，则发出报警信号，停污泥脱水机。 {2} 从脱水机面板发出进料信号，PLC接收信号后启动螺杆泵，加药计量泵。如果8秒钟后螺杆泵或加药计量泵任意一台未运行，则发出报警信号，停已启动的螺杆泵或加药计量泵，同时停止污泥脱水机。如果螺杆泵和加药计量泵都运行，则输出泵启动信号给污泥脱水机。 {3} 从脱水机面板发出停止进料信号，PLC识别信号后停止螺杆泵，加药计量泵。如果8秒钟后螺杆泵或加药计量泵任意有一台运行，则发出报警信号。 {4} 脱水机副马达停止运行，停止螺旋输送机和絮凝剂备料系统。 {5} 故障处理,以下情况被列为故障： 1) 脱水机主马达热故障 2) 脱水机故障报警超过10分钟 3) 螺旋输送机故障 4) 螺杆泵故障 5) 加药计量泵故障 6) 絮凝剂备料系统低液位 当以下故障出现时，PLC将发出信号，停止系统内其他设备运行。并且，下次启动系统时，须将系统按钮复位。 3.1.3  PLC2、PLC4氧化沟 系统设系统自动（系统内所有设备均处于自动状态），系统手动两种状态（系统内所有设备均处于手动状态）以下描述均是针对系统自动状态：外沟、内沟各常开两台转碟。以两台转碟为一组，8小时转碟按轮换顺序改变一次。轮换顺序为： ①④→③⑥→②⑤ ⑦⑩→⑧⑨ 外沟溶解氧>0.45mg/l时，每隔10分钟按顺序停止1台电机，溶解氧<0.25时，每隔10分钟按顺序启动一台电机。内沟溶解氧>3.5mg/l时，每隔10分钟按顺序停止一台电机，溶解氧<2.5时，每隔10分钟按顺序启动一台电机。转碟启停顺序（以氧化沟1为例）： ①④→③→⑥→②→⑤ ⑦⑩→⑧→⑨ 启为顺序，停为逆序。 注： 当启动或停止下一台转碟时，如果该台转碟不处于远程状态或故障时，按顺序由下一台替上。当轮换换序时（8小时/次），如该组常开转碟有不处于远程状态或故障时，由下一组转碟替上。污泥回流泵房：通过启动、停止按键向PLC发出控制命令，由PLC启动、停止，对设备进行启停操作。 3.1.4  PLC5二沉池 通过启动、停止按键向PLC发出控制命令，由PLC启动、停止，对设备进行启停操作。消毒间：通过启动、停止按键向PLC发出控制命令，由PLC启动、停止，对3台电磁阀进行一步化启停操作。PLC对加氯机流量输出信号是按加氯机3用一备原则处理的，即将PLC1的进水流量除以3，再除以实际开启的加氯机数量，将结果转换为4－20mA信号输出给加氯机。 3.1.5  PLC6 1，集水池1＃、2＃液位取高者为有效值参与控制。 2，集水池高液位报警点为3.5m，低液位报警点为1.5m。 3，当集水井液位低于1.5m时，保留一台泵运行。 4，当集水井液位低于1.0m时，停止所有泵运行。 3.2 上位机和监控系统设计 3.2.1  RSVIEW介绍 在进入Rsview之前确定MBENET已经打开。MBENET是Rsvie