SCADA系統在污水處理中的應用

《自動(dòng)化儀表》第24卷第10期2003年10月幅伴熱DCS畫(huà)面集中監控(TT,2及T3)并把報警安全生力開(kāi)關(guān)MaAe信號引入儀表人員值班室內實(shí)現及時(shí)預防和處理此項原設計原理圖技術(shù)已應用二年多效果十分顯著(zhù)。但是要完成此功能必須具備兩個(gè)條件:是變送器工作在數字通信方式;二示壓邏點(diǎn)報警信號是APM的信號處理器必須是使用S智能處理器。變送器聯(lián)信號4結束語(yǔ)b改造后原理圖幾年來(lái),灬C-3000集散型控制系統和ST-3000圖3風(fēng)機壓力聯(lián)鎖改造原理圖智能變送器在我廠(chǎng)使用一直較好其故障率和維護量極少。隨著(zhù)新技術(shù)的不斷應用繼續不斷地開(kāi)發(fā)和研U站報警制DCS和智能變送器的新功能使其更好地服務(wù)于石值班報警變送器回化企業(yè)是我們今后努力的方向。圖4DSC溫度監控系統圖修改稿日期2002-06-30SCADA系統在污水處理中的應用The Application of SCADa System in Sewage Treatment崔光亮!馮正進(jìn)!蘇純2劉成良1上海交通大學(xué)機電控制研究所上海200030海寧污水處理廠(chǎng)2海寧314400)摘要利用遠程通信構成分級計算機監控系統 SCADA)實(shí)現污水處理的本地控制和遠程控制中心的集中監控與調度。針對污水處理系統的特點(diǎn)與要求對系統結構、通信方式、硬件配置和監控組態(tài)軟件進(jìn)行了設計。該系統投入實(shí)際運行表明效果良好。關(guān)鍵詞 SCADA系統污水處理數據采集無(wú)線(xiàn)通信Abstract The hierarchical computerized supervisory control system( SCADA)is composed with remote communication. Centralized supervisory controlnd dispatching of local and remote control are implemented for sewage treatment. In accordance with the features and requirement of sewage treatmentsystem, system architecture communication scheme hardware composition and configuration software of supervisory and control are designed. The re-ey words SCADA system Sewage treatment Data acquisition Wireless communication0引言水收集管網(wǎng)、泵站、水質(zhì)監測站和城市污水處理廠(chǎng)。污水處理廠(chǎng)一般建在遠離市區靠近河流的地方以便于污水處理 SCADA系統是指通過(guò)采用儀表、控制將處理后的水排出泵站、監測站分布在市區和工業(yè)區裝置和計算機等設備對污水收集處理工程進(jìn)行自動(dòng)內污水處理系統控制設備地點(diǎn)分散。從整體看污水檢測、監測、控制和管理以保證污水處理系統安全、處理過(guò)程是一個(gè)地理位置分散、分布時(shí)變參數多、復雜經(jīng)濟、有效地運行。同時(shí)對污水處理工藝進(jìn)行自動(dòng)的生產(chǎn)過(guò)程系統?；O測和適時(shí)控制是提高污水處理效率、降低處理SCADA系統的主要結構包括遠程控制單元能耗的關(guān)鍵。 SCADA技術(shù)又稱(chēng)為計算機四遙(遙測、(RTU)通信網(wǎng)絡(luò )及中心主站三部分,遙控、遙信、遙調)技術(shù)在給排水行業(yè)得到廣泛的應1污水處理 SCADA系統的特點(diǎn)與要求用。SCADA系統在污水處理中的應用崔光亮簿等①污水處理工程 SCADA系統的遠程控制站機按照從站終端的地址發(fā)岀輪詢(xún)信息并接收從站發(fā)RTU)般是指污水收集泵站、水質(zhì)監測站、閘門(mén)和污來(lái)的響應信息而從站終端則接收主站輪詢(xún)的信息并水處理廠(chǎng)等地理位置分布范圍分散不便于集中控根據要求發(fā)出一系列的響應信息。主站采用輪詢(xún)的方制,法逐個(gè)與從站通信并對從站發(fā)來(lái)的信息進(jìn)行匯總和②隨著(zhù)城市規模的不斷發(fā)展,整個(gè)系統不斷擴處理。數據分析存放于主站為各個(gè)分站分配的單元。大要求系統具有易擴展性。由上位機采集這些數據分析、處理、存檔再根據工況③污水治理工程 SCADA系統具有實(shí)時(shí)性對信計算比較后通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信系統分別發(fā)出各從站的調控號應保證及時(shí)傳輸對無(wú)人值守的遠程站實(shí)現在線(xiàn)遙命令完成調控任務(wù)控采用西門(mén)子的 Sinaut st是程序控制的站控系統12 SCADA系統總體的要求由硬件們 w telecontrol interface module)模塊和軟件模塊① SCADA系統應盡可能保證設備的先進(jìn)性,適組成適用各種自動(dòng)化的任務(wù)是完整的無(wú)線(xiàn)電通信方應計算機控制技術(shù)的飛速發(fā)展式對通過(guò)廣域網(wǎng)連接的過(guò)程進(jìn)行全自動(dòng)監視和控制②監控組態(tài)軟件具有用戶(hù)友好的圖形界面以便該系統可以實(shí)現主站與從站、從站與從站之間數據與于用戶(hù)的操作。實(shí)時(shí)數據庫應具有簡(jiǎn)化對象間相互作信息的交換。用關(guān)系符合工業(yè)控制數據庫的發(fā)展方向瀝史數據庫無(wú)線(xiàn)通信系統的核心是無(wú)線(xiàn)電臺選用MDs數應帶有標準的SL和ODBC接囗。傳電臺半雙工方式速率可達19.6K。適用于定③ SCADA系統要有高可靠性,滿(mǎn)足系統的實(shí)時(shí)點(diǎn)、長(cháng)距離、小容量數據傳輸在石油、天然氣、電力監視和在線(xiàn)遙控玏能應采用分層控制方式。關(guān)鍵部配給、自來(lái)水和污水處理系統、河流監測和環(huán)境檢分應采取冗余技術(shù)測等領(lǐng)域的 SCADA系統得到了廣泛應用。其產(chǎn)品具有抗干擾能力強、接收靈敏度高、傳輸速度快等2系統設計特點(diǎn)2.1網(wǎng)絡(luò )結構無(wú)線(xiàn)通信在污水處理領(lǐng)域有著(zhù)顯著(zhù)的優(yōu)點(diǎn):專(zhuān)用污水處理系統包括多個(gè)泵站、污水處理廠(chǎng)和公司無(wú)線(xiàn)數據網(wǎng)絡(luò )基站設備投資小無(wú)需值守和維護人員中心控制室等通信點(diǎn)其網(wǎng)絡(luò )結構是典型的一點(diǎn)對多滿(mǎn)足通信速率要求不必大量鋪設電纜架設迅速江點(diǎn)結構并且數量多、地理位置分散,可以通過(guò)無(wú)線(xiàn)通作可靠洗線(xiàn)路破壞的危險等。用無(wú)線(xiàn)電臺方式實(shí)現信實(shí)現一點(diǎn)對多點(diǎn)組網(wǎng)。一點(diǎn)對多點(diǎn)的通信方式是指遠程數據采集、監視與控制相對于架設專(zhuān)用電纜(或以一臺計算機作為主站、多個(gè)通信終端作為從站來(lái)實(shí)光纜)租用電信專(zhuān)線(xiàn)等具有造價(jià)低廉、施工快捷、運現主站與從站之間通信的一種方式。把公司中心站作行可靠、維護簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。為主站泵站和污水處理廠(chǎng)作為從站。選用西門(mén)子公2.3硬件配置司的 Sinaut s∏站控系統通過(guò)集成專(zhuān)用的硬件和軟2.3.1遠程站RTU系統配置件進(jìn)行遠距離數據傳輸對通過(guò)廣域網(wǎng)連接的過(guò)程站遠程站既要進(jìn)行本地控制同時(shí)還要具有數據傳進(jìn)行全自動(dòng)監視和控制。輸的功能。每個(gè)遠程控制站的配置為控制器采用的2.2通信方式是西門(mén)子公司的CPU為s7-314型號的PC。 SINAUT在公司中心站與各個(gè)泵站、水處理廠(chǎng)之間由于距ST7-TM3Ⅴ模塊作為通信處理器安裝在s7-314模離遠、地理位置分散宜采用無(wú)線(xiàn)電通信方式完成整板的插槽上,同時(shí)通過(guò)RS-232串口與無(wú)線(xiàn)電臺個(gè)系統的數據采集和傳輸。中心站的上位機運行組態(tài)Ms2710A相連。TM模塊帶有存儲器提供可達1M軟件通過(guò)主電臺與遠端電臺以輪詢(xún)方式通信遠端電的存儲空間用于當連接中斷或通信方脫網(wǎng)時(shí)保存重臺下可以連接PC、RIU或數據采集設備等電臺工作要數據當完成下一次連接時(shí)就可以進(jìn)行傳輸。系統于專(zhuān)用數傳頻段(223~235MHz),數據接囗均為Rs-采用美國MDS公司的專(zhuān)業(yè)無(wú)線(xiàn)數字傳輸電臺。泵站232傳輸速率可在9600~19200b間選擇。這種一點(diǎn)的各種檢測儀表、控制設備信號接入到S7-314上的對多點(diǎn)典型網(wǎng)絡(luò )的中心站覆蓋半徑依地理狀況等因素LO模塊。對于污水處理廠(chǎng)S7-314專(zhuān)門(mén)用于通信,不同可以達到30~50km,非常適合城市污水處理系負責向通信模塊提供針對處理廠(chǎng)內控制點(diǎn)比較分散統。的特點(diǎn),另安裝帶有 Profibus-DP總線(xiàn)接口的S7《自動(dòng)化儀表》第24卷第10期2003年10月FNS總線(xiàn)進(jìn)行全局數據通信。采用2臺S7-315D型泵站及污水處理廠(chǎng)的運行狀態(tài)并且以動(dòng)態(tài)的圖形、數PLC與分布式ⅠO模塊構成污水處理廠(chǎng)冗余控制系據和現場(chǎng)保持一致運行狀態(tài)表中反映主要設備的開(kāi)統提高系統的可靠性。關(guān)狀態(tài)、現場(chǎng)儀表的數據(流量、水位、濁度、溫度、pH2.3.2中心主站配置壓力等)報表打印分為手動(dòng)打印和自動(dòng)打印兩種在公司中心控制室內配置采用RAD技術(shù)的IBM組態(tài)軟件的結構如圖2所示。除在控制界面顯示外服務(wù)器RAD技術(shù)對存儲在硬盤(pán)上的數據進(jìn)行冗余處并把主要數據顯示在大型模擬屏上可以清晰地監視理可以避免硬盤(pán)故障帶來(lái)的數據丟失。 SINAUT S整個(gè)系統的運行情況。TIM4通信模塊與安裝在服務(wù)器上的MP多點(diǎn)接口)通訊卡相連,同時(shí)通過(guò)串囗RS-232與無(wú)線(xiàn)電臺wDs2710連接。無(wú)線(xiàn)電臺通過(guò)饋線(xiàn)與全向天線(xiàn)連接。系統配有GPS衛星時(shí)鐘系統作為控制中心的主時(shí)鐘。并通過(guò)廣播命令對全系統智能設備對時(shí)這樣整個(gè)系統就有統一準確的時(shí)間。帶時(shí)間標簽的數據信息是程圖2組態(tài)軟件結構圖序的自動(dòng)啟動(dòng)也是系統的特征組態(tài)軟件采用西門(mén)子公司的wmC實(shí)現遠程監3系統功能視和控制、數據存檔、報表功能、報警功能和打印功能整個(gè)監控系統具有以下功能:等。服務(wù)器上同時(shí)還安裝了 SINAUT ST7c軟件,它是①遙測遙控WinCC的附加軟件包。 SINAUT ST7ec適用于系統的事遠程采集各站設備的狀態(tài)和儀表的數據在上位機件驅動(dòng)和帶時(shí)間標簽的數據傳輸確保全部報警、事件集中顯示遠程控制各站控制程序的啟動(dòng)、設備的運行、歸檔正確的時(shí)間標記。通過(guò)軟件 SINAUT ST7CO進(jìn)停止控制可人為干預也可根據程序設定自動(dòng)進(jìn)行。行組態(tài)就可以組成完整的 SINAUT S遠程站控制系②突發(fā)報警統各遠程站具有獨立控制能力,可自動(dòng)檢測設備的公司辦公樓內安裝局域網(wǎng)中心控制室內配置相故障信號并可上傳報警信息應的客戶(hù)機在辦公樓其它辦公室也配置相應的客戶(hù)遠程設定機組成客戶(hù)機服務(wù)器系統系統遠程設定各遠程站點(diǎn)的工作參數如報警極系統結構原理如圖1所示。限、設備的運行時(shí)間等可以隨時(shí)改變遠程站的運行狀態(tài)進(jìn)行遙控干預。L作站D數據處理喜=雷囿系統存儲各遠程站點(diǎn)設備的工作狀態(tài)信息和儀表司主站采集的數據并對信息和數據進(jìn)行統計處理歸檔以報表的形式輸出。λ線(xiàn)電臺5網(wǎng)絡(luò )聯(lián)接無(wú)線(xiàn)電發(fā)射系統采用標準的網(wǎng)絡(luò )通信協(xié)議,可方便地集成到速刪聊其它計算機信息管理系統中實(shí)現生產(chǎn)和管理辦公自PLC Profibus-FMS PLC動(dòng)化。CPU315- 2DP圖1 SCADA系統結構原理圖結束語(yǔ)2.4上位機組態(tài)軟件本文針對污水處理工藝的特點(diǎn)利用遠程通信構西門(mén)子公司的 WinCC是基于 WindowsN'/2000平成分級計算杋控制系統實(shí)現污水處理自動(dòng)化提高污臺的組態(tài)軟件,中心主站上位機采用 WinCC組態(tài)軟水處理的質(zhì)量和效果降低了運行費用。該系統具有件從遠程站的PC中采集數據實(shí)時(shí)地反映整個(gè)系統設計先進(jìn)、運行可靠等特點(diǎn)適合于現代化的污水處理的運行狀態(tài)。上位機界面主要顯示部分包括污水處系統現已成功地應用于城市污水處理并取得了良好理控制工藝圖、運行狀態(tài)表、報警和歷史數據的查詢(xún)、的社會(huì )和經(jīng)濟效益人母管制機組的爐機負荷分配運算與協(xié)調控制孫艷等1何克忠李偉.計算機控制系統M]北京清華大學(xué)出版社J982馬國華.監控組態(tài)軟件及其應用M]北京清華大學(xué)出版社國家863計劃資助項目編號2001A4413310收稿日期2002-11-19。3孫增忻.計箅機控制理論及應用[M]北京清華大學(xué)出版社第一作者崔光亮男,l975年生在讀博士研究生研究方向混沌保密通信、計算機控制、遠程監控等母管制機組的爐機負荷分配運算與協(xié)調控制Operation of Load Distribution and Coordinated Control in Power generation Units WithHeader孫艷!婁幸2浙大中控技術(shù)有限公司杭州310012浙江電力職工大學(xué)2杭州310015)摘要論述了母管制熱電機組鍋爐、汽機的負荷分配運算和協(xié)調控制原理。針對實(shí)際運行中可能遇到的多種情況給出了在燃料量可調和不可調兩種情況下的負荷分配運算及協(xié)調控制方案顯著(zhù)提高經(jīng)濟效益。關(guān)鍵詞負荷分配鍋爐負荷汽機負荷協(xié)調控制運行效率母管制機組power generationheader are expounded. Facing various conditions occurred in practical operation of unit the operation of load distributicoordinated controlnder fuel adjustable or nonadjustable condition is given. The strategy obviously enhanced economical effectivenessKey words Load distribution Load of boiler Load of turbine Coordinated control Operation efficiency Power generation unit with header0引言來(lái)自1·鍋爐No(負荷指令)汽機調歲器我國許多大型工業(yè)企業(yè)的內部,般都建有自備電來(lái)自2·鍋爐站而這些自備電站主要是熱電聯(lián)產(chǎn)供熱發(fā)電機組因而p(設定值N發(fā)電功率鍋爐與汽機之間的連接大都是母管制連接。且由于近年鍋爐調節器色汽機進(jìn)汽閥來(lái)國內外環(huán)保呼聲越來(lái)越高我國的北方城市的取暖供N·鍋爐主汽壓力一至2·汽機熱也逐步改為由整個(gè)城市供熱機組取代了原有的一個(gè)單位或一個(gè)住家大院一臺的小鍋爐供熱。而這些供熱發(fā)電鍋來(lái)自N‘爐機組也大都為母管制機組。母管制機組雖然不像單元制燃裝率節)率謂節指今包括3個(gè)量至N"汽機機組的鍋爐汽機發(fā)電機之間的關(guān)系緊密但要提高其運行效率增加其經(jīng)濟效益也非常有必要考慮鍋爐負荷分配和汽機負荷分配以及爐機之間的協(xié)調控制。圖1母管制熱電機組結構圖1母管制機組鍋爐和汽機的關(guān)系理論上講主蒸汽母管壓力恒定是表征鍋爐供汽量和汽機汽耗量平衡的標志因此母管壓力控制系統供熱發(fā)電機組的運行方式主要為母管制運行方擔負著(zhù)統一指揮、并列運行各臺鍋爐加減負荷的任務(wù)式且一般給水系統也為母管制運行。當然在某種特該系統的輸岀就是所有并列運行鍋爐的給定負荷指定情況下也會(huì )岀現一爐一機的單元制機組的運行方令。母管制機組負荷指令是通過(guò)機組運行工況、要求式。所以其控制方案必須考慮多種運行工況下的控的限制等加以處理的信號構成的。各爐之間負荷控制制運算如對其多臺爐、機負荷分配的運算及進(jìn)行多爐(燃燒控制來(lái)完成母管制機組負荷分配控制從而保