某水处理控制系统的结构及控制功能方案 洛克王国舞会厅在哪_中华水网
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某水处理控制系统的结构及控制功能方案 洛克王国舞会厅在哪

来 源:中华水网   发布时间:2013-10-18 移动版

  3.1系统结构

  3.1.1需求分析

  该厂水处理控制系统由几部分组成:MBR处理系统、R0处理系统、电气设备系统。每个系统均配1个远程站,在MBR及R0系统远程站分别配有1台触摸屏,以方便现场巡检员直接在现场远程就地柜上安装的触摸屏进行紧急操作,而无需再跑到主控室操作,提高系统的安全性能。

  3.1.2系统控制设备层次

  国内污水厂自动控制系统一般采用两种方式,第一种是数据监控釆集方式,即SCADA系统,数据监控采集方案一般采用分散式数据采集终端(RTU)+工控机(IPC)。SCADA系统主要特点在于数据采集,对生产过程的参数进行实施监视,功能较为简单,不能实现全厂生产的自动化控制。第二种是全厂自动控制方式,釆用可编程逻辑控制器(PLC)+交换机(SWITCH)+工控机(IPC),该方式数据采集及控制功能均可实现,组态灵活,界面友好,是目前技术上普遍采用的方案。但是PLC控制器有其局限性,如各系列PLC相互独立,整合代价高;无统一的组态平台,可扩展能力差等。PAC的诞生在PLC的原有的优点基础上又很好地解决了PLC的这些局限性,因此近几年,PAC系统已被越来越多的用户应用于自控系统中。

  水处理控制系统所监控的设备,在PAC系统中采用硬接线的方式,即幵关量信号及模拟量信号设备直接通过信号电缆接线的方式接入各IO站的输入模块中,这种接线方式的实时性和可靠性是目前最佳的。因此,本项目水处理系统所有设备(电机、传感器、变频器等)均采用硬接线的通信方式。不同被控设备根据其在系统中的重要性分别设有一到两种控制模式,一种是就地控制、另一种是PAC程序控制。带有就地控制的设备在现场均设有就地控制箱,紧急或调试情况下可在现场进行手动操作,就地控制箱集成了电气回路同时又留有远程控制的接口。本企业污水净化站的水处理系统使用GE公司的冗余GENIUS总线通讯,该总线通讯方式一方面保证了数据通讯的实时性,另一方面也避免了不确定的通讯千扰,保障了系统局效稳定的运行。

  3.L 3水处理控制系统的总体方案

  图3.1所示为本企业污水净化厂的总体设计方案框架图。

 

  

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  图3.1总体设计框架图Fig.3.1 The overall design frame diagram

  图3.2所示为某企业污水净化厂的控制系统网络拓扑图,如图所示该系统由控制层和信息层2部分组成。信息层主要是上位机监控软件对主站CPU之间的通讯链路。控制层中各个远程10站及主站的总线通讯模块组成。

 

  

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  图3.2控制系统框架Fig.3.2 Frame diagram of control system

  如图3.2中所示,该水处理控制系统由一个集控室和三个远程站构成。集控室由三台计算机组成,其中工程师站计算机与服务器计算机都通过信息层实时通信网络直接与RX3i主站通讯,此外一台操作员站分别以工程师站与服务器作为冗余数据源进行通讯,中控室的三台计算机均可对在污水净化厂控制系统范围内的各类设备状态、工艺过程参数进行实时检测与控制,并提供给操作人员、管理人员进行运行管理的人机界面。此外服务器负责实时和定时记录生成报表及打印。三个工作站包括:电机控制远程站、MBR系统远程站、R0系统远程站。三个远程工作站与中控室的主站构成工业总线网络。每个工作站之间是平等的关系。远程工作站通过现场检测仪表采集现场设备的工作状况、故障状况及各种工艺参数,将采集到10模块的数据经过模数转换后上传到主站,并根据主站的主控指令按工艺要求自动控制相应设备运行。

  3.2系统结构控制

  系统网络是将上位机监控系统和下位机PAC控制系统联系起来的通讯介质,通信网络的可靠性、快速性直接关系到整个系统的稳定运行和控制功能。某企业水处理控制系统采用工业以太网的通讯方式使上位机与PAC控制器之间进行数据互传。以太网通讯快速发展与广泛地普及,其无可比拟的高速与互联互通的优势,使以太网通讯成为目前世界上工业控制领域高速通讯的事实,也成为未来通讯的发展趋势。

  该水处理控制系统主站选用的是IC695ETM001以太网通讯模块与上位机进行相连,该通讯模块的通讯协议为Modbus TCP/IP协议。Modbus TCP/IP协议基于Client/Server方式。可用于不同GE产品间的数据通讯以及与第三方厂家的支持ModbusTCP/IP通讯协议的设备进行数据交互。Modbus TCP/IP协议时Modbus协议的衍生产物,它使不同厂商的自动化设备的通讯接口更方便的统一连接起来。Modbus TCP服务器最多在线支持16个站点同时访问[29]。标准的Modbus TCP/IP以太网通讯方式用于工业实时控制,将很好地帮助用户获得更加开放集成的工业自动化和信息化的整体解决方案。Modbus TCP/IP满足从高精度时间同步、分布式伺服控制、离散控制、过程控制到安全系统等所有工业应用要求,并支持现场和远程监视、诊断和组态。Modbus TCP/IP与MODBUS的地址一致,见寄存器参考地址表,如下表3.1

  

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  该企业污水净化厂的水处理控制系统的上位机与下位机之间是基于100M工业以太网的一个控制系统,主站控制器以及工业计算机都是挂在工业以太网上,彼此独立,通过以太网进行通信。根据某企业水处理厂的网络相关规定及要求,需要配置网络设备的IP地址和子网掩码。在地址配置过程中,应注意防止网络IP地址冲突,使得已有的通讯网络不能正常工作,导致整个系统的瘫痪。某企业水处理控制系统的工业以太网上各个设备的IP分配如表3.2所zjK。

  

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  表3.2工业以太网设备IP分配表Table 3.2 Distribution list of IPGenius

  总线网络是GE Fanuc公司推出的一种可用于多个自动控制系统之间或自动控制系统与分散的现场I/O设备之间进行实时数据告诉传输的现场总线。它釆用IEEE802.4通讯协议,属于令牌总线网络,各网上设备通过优化的“令牌传递”方式进行对等通信;支持屏蔽双绞线、光纤两种通信介质;网络通信速率最高位153.6kbps;在采用屏蔽双绞线时,最大通信距离可达2280m;每个网络最多支持32台设备。本项目的主站与各远程站之间通过Belden通讯电缆采用冗余的Genius总线网络结构,PAC系统把双总线网络作为两个对等网络,即A网和B网,整个双总线冗余系统中的各站设备(NIU模块)既作为A网的一个站,也作为B网的一个站。工作时,A网和B网同时运行,网上的各设备科选择在A网或B网上工作,但同一时刻,一个网上设备只能在A网或B网上工作。在运行中,各站设备检测到其当前工作的总线网络有异常时,遍立即将本站切换到另一总线网上工作,从而保证子站与主站通信的不中断,实现整个系统的可靠工作[:^。通讯电缆应避免敷设在电缆沟或电缆桥架中,以免通信电缆受到电力电缆的电磁干扰和防止雷电波沿通信电缆窜入损坏接口模块["]。 转载请注明出处: http://www.chndk.com/view-59682-1.html

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