PLC和组态软件在污水处理远程监控系统中的应用
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Abstract:AremotemonitoringandcontrolsystemforsewagetreatmentbasedonPLCandindustrialconfigurationsoftwarewas presented.Thesystemisconsistedofuppercomputerandlowercomputer, whichadoptsdistributedcontrolsystem structure.ConfigurationsoftwaresetKing6.51 isadoptedtodevelopmonitoringandcontrolsoftwareforuppercomputer, SIEMENSPLCandintelligent measureinstrumentsdistributinginsceneareadoptedtodevelopaslowercomputerofcontrolsystem.Theuppercomputerisusedto providefriendlycontrolinterfaceandaccomplishremotemonitoringandcontroltask.Thelowercomputerisusedtofulfillrealtimedatacollectionandautomationfunctioninsewagetreatmentscene.Thestabilityandvelocityofdatatransferswereimprovedbyapplying ProfiBusindatatransfers.ManysuperiorityperformanceswaspresentedwhenthissystemwasemployedinBeijingXihaiHaoyesewage treatmentcentre.
(2)污泥降 解反 应池 单元 是整 个处 理工 艺的 重 要部分 , 因此控制水中的含氧量是该污水处理过程控 制中关键的任务之一 。水中含氧量的控制通过氧化还 原电位测量仪 (ORP仪 )来 实时 检测 , 并将 数据 传 送给 PLC, PLC根据数据变化进行模糊运算 , 对变频 风机进行模糊控制 , 从而控制水中含氧量 。
针对北京 某污 水处 理 中心 , 设 计 基于 PLC和 工
业组态软件的污水处理远程监测系统 , 对污水处理过 程进行自动控制和远程监视 。系统采用分布式控制系 统结构 , 由上位机和现场设备构成 。系统上位机采用 组态王 6.51 组态软 件开 发监控 界面 , 能 够完成 远程 实时监测和数据动态显示 、 异常报警 、 报表制作 、 趋 势分析等 管理 任务 。分 布于 现场 的西 门 子 PLC和智 能检测仪表 , 作为该污水处理远程监控系统的下位机 使用 , 完成实时数据采集和自动控制的功能 。
典型的城市污水处理流程如图 1所示 , 该污水处 理系统由 格栅 、 沉 沙池 、 初 沉池 、 二 沉池 、 曝 气池 、
收稿日期 :2008 -04 -07 基金项目 :北京市组织部优秀人才培养资助基金 (20041D0502209) 作者简介 :曹丽婷 (1972— ), 女 , 天津人 , 硕士 , 讲师 。电话 :13381361576, E-mail:caoliting0618@163.com。
Keywords:Sewagetreatment;Distributedcontrolsystem;PLC;Configurationsoftware;Monitoringandcontrolsystem
0 引言 近年来 , 计算机新技术在自动化控制系统中的应
用越来越多 。同时 , 随着微型计算机技术和自动控制 技术的不断进步与发展 , 许多领域中都引入了计算机 自动检测与控制技术 , 而且随着各领域中研究内容的 不断深入与发展 , 对计算机自动测控系统的要求也越 来越高 。
PLC4 站主要完成 如下 任务 :对剩余 污泥 、 储水 泵的启停控制及状态检测 , 并设有一台液位开关 , 当 泥位到达下限时停泵并报警 ;对污泥流量的测量及流 量值的累计 、 对排放水投药量的控制以及对脱水机房
· 204·
机床与液压
第 36卷
脱水机及其他电机的启停控制 。 主要配备 CPU模块 CPU315-2DP、 PS307-2A电源
运行状况 。污水处理 厂的监 控系 统是由 上位工 控机 、 SIMATICS7-300PLC及其 控 制 模 块 和 ProfiBus网 络 组 成高可靠性的分布式 系统 。上位系统通 过 ProfiBus总 线和下位 系统 连 接 。监控 系 统的 拓扑 结 构如 图 2所 示。
图 1 典型的城市污水处理流程图
PLC1 站主 要 负 责粗 格 栅 、 进 水 泵 房 、 细 格 栅 、 计 量 渠 等 设 备 的 数 据 采 集 。 主 要 配 备 CPU模 块 CPU315-2DP、 PS307-2A电源模 块各 1 块 , 2 块 32 点 DI模块 SM321, 1 块 16点 DO模块 SM322, 1块 8路 AI模块 SM331和 1 块 8路 AO模块 SM332。
2.2 监控系统方案 根Biblioteka Baidu系统 设 计要 求 , 采 用 “集中 监 测 、 分 散 控
制 ” 的原则 构建 控制 系统 。 采用 生产 管 理监 控级 和 现场控制 级的 网 络结 构 , 其 电气 自控 系统 以 西门 子 PLC和 ProfiBus网络系统为 控制系统 主干 , 同时 通过 安装在上位工控机的监控组态软件来监控整个系统的
1 污水处理工艺流程 污水处理就是采用各种技术与手段 , 将污水中所
含的污染物质分离去除 、 回收利用 , 或将其转化为无 害物质 , 使水得到净化 。现代污水处理技术 , 按原理 可分为物理处理 法 、 化学处 理法 和生物 处理法 三类 。 城市污水中的污染物是多种多样的 , 往往需要采用几 种方法的组合 , 才能 去除不 同性 质的污 染物与 污泥 , 达到净化的目的与排放标准 。
CAOLiting1 , TIANJingwen1 , HUANGGuilin2 (1.CollegeofAutomation, BeijingUnionUniversity, Beijing100101, China;
2.BeijingXihaiHaoyeSewageTreatmentLtd., Beijing100039, China)
模块各 1块 , 2 块 32 点 DI模块 SM321, 1块 16点 DO 模 块 SM322, 1 块 8 路 AI模 块 SM331。 PLC的 CPU315-2DP带有 ProfiBus总线接口 , 且以 ProfiBus协 议通讯 。上位机通过 CP5611模块接 入 ProfiBus网络 。 考虑到中控 室距 离 PLC现场 距离 较远 , 故采 用的 传 输速率为 500kbps。 4 系统软件设计
关键词 :污水处理 ;分布式系统 ;PLC;组态软件 ;监控系统 中图分类号 :TP23 文献标识码 :B 文章编号 :1001 -3881 (2008) 7 -202-3
ApplicationofPLC andConfigurationSoftwareinRemoteMonitoringand ControlSystem forSewageTreatment
图 2 监控系统的拓扑结构
3 监控系统硬件设计 3.1 上位机 (监控计算机 )硬件系统配置
监控计算机均为研华工控 机 P4, 1.6G, 256M内 存 , 40G硬 盘 , 并 带 CP5611 卡 以实 现 与 ProfiBus总 线 的 通 讯 , 配 Windows2000Sever/Professional操 作 系 统 , 并 配 有 STEP75.3 和 SIMATICWINCC6.0 软件 。 通过上位机 , 操作人员可以远程控制现场各设备的运 行。 3.2 下位机 (PLC)硬件系统配置
第 7期
曹丽婷 等 :PLC和组态软件在污水处理远程监控系统中的应用
· 2 03 ·
污泥浓缩池 、 污泥 消化池 、 投 氯消 毒间等 部分 组成 。 采用了物理 、 化学 、 生物综合处理法 。其中 , 一级处 理为物 理法 , 利 用 格栅 去除 悬浮 污 染物 , 利 用沉 沙 池 、 初沉池进行预处理 ;二级处理为生物处理法 , 利 用活性污泥法或生物膜法 , 将污水中的有机物被微生 物吸收或 分解 氧 化为 无机 物 , 使 污水 进一 步 得到 净 化 。三级处理为化学方法 , 同时对二次沉淀后的水加 氯消毒 , 对沉淀污泥进行浓缩 、 消化 、 脱水 、 干燥并 利用 。这是目前城镇污水处理的典型工艺流程 , 被广 泛采用 。
(3)膜生物反 应器 (MBR反应 器 )单元 , 是整 个处理工 艺的 核 心单 元 。 PLC通 过液 位 、 MBR反 应 器中的 pH值 、 浊度 、 压力 、 溶解 氧 、 电导 率值 等参 数的变化 , 做出相应的反馈信号传送给泵 、 风机和电 动阀 , 通过泵 、 风机的启停和调整电动阀的开度来实 现膜生物反应器污水处理工艺的自动控制 , 使其达到 最佳处理状态 。
PLC2、 3站 主要 是 完成 对 两个 调 节池 、 MBR反 应器的数据采集和控制 。 PLC2 站主要含氧 量的测量 , 根据测量到的含氧量对鼓风机的起停控制 、 温度 、 液 位的测 量及 控 制 。 主要 配 备 CPU模块 CPU315-2DP、 PS307-2A电 源 模 块 各 1 块 , 2 块 32 点 DI模 块 SM321, 2块 16点 DO模块 SM322。
摘要 :基于 PLC和工业组态软件设计一个城市污水处理远程监测系 统 。系统 采用分布式控制系统 结构 , 由上位 机和现 场设备构成 。 系统上位机采用 组态王 6.51组态软件开发上位监控界面 , 能够完成远程实时监测和管理任务 。 分布于生产现 场的西门子 PLC和智能检测仪 表 , 作为该 污水 处理 远程监 控系 统的下 位机 使用 , 完 成实 时数 据采 集和 自动 控制 的功 能 。 ProfiBus总线的应用提高了 数据传输的稳定性和速率 。 该系统在北京某污水处理中心投入使用 , 运行稳定 、 管理功能完善 。
各 PLC分布控 制站 主要 负 责采 集现 场各 个 传感 器的信号 , 除了把信号转换后传给上位机 , 由上位机
进行显示和控制外还要根据控制要求对现场执行机构 做出相应 的控 制 , 所以 各分 站 PLC不但 具有 中 心控 制的作 用 , 还 具有 数据 中 转站 的作 用 。在 自 动 状态 下 , 根据检测数据对某些电机进行 PID控制 , 以达到 最优 状态 。本 系统 选用 4 台 SIMATICS7-300PLC。 SIMATICS7-300PLC是 模块 化 结 构设 计 , 无 风扇 结 构 , 易于实现分布 。
工业组态软件正是在这一时期出现的一种先进的
工业控制用软件包 , 它融过程控制设计 、 现场操作以 及工厂资源管理于一体 , 将一个企业内部的各种生产 系统和应用以及信息交流汇集在一起 , 实现最优化管 理。
随着我国经济和城市化的发展 , 排放到环境中的 污水量日益增多 , 水污染严重 。如果能对污水进行相 应的处理并加以再利用 , 则能变害为利 , 取得良好效 应 。城市污水资源化是水资源可持续开发及利用中的 一项重大举措 , 国内外都十分重视此项工作 。
2008年 7月 第 36卷 第 7期
机床与液压
MACHINETOOL＆ HYDRAULICS
Jul.2008 Vol.36 No.7
PLC和组态软件在污水处理远程监控系统中的应用
曹丽婷 1 , 田景文 1 , 黄桂林2
(1.北京联合大学自动化学院 , 北京 100101;2.北京西海昊业资源再生中心 , 北京 100039)
2 监控系统方案设计 2.1 系统工艺要求分析
(1 )在 沉 淀 池 单 元 , 利 用 液 位 变 送 器 、 泵 和 PLC构成了一个控制回路 。液位变送器将液位 变化转 化成信号传送给 PLC, PLC根据信号做出相应 的反馈 给执行机构 ———泵 。通过控制泵的启停控制沉淀池单 元的水量 。
(2)污泥降 解反 应池 单元 是整 个处 理工 艺的 重 要部分 , 因此控制水中的含氧量是该污水处理过程控 制中关键的任务之一 。水中含氧量的控制通过氧化还 原电位测量仪 (ORP仪 )来 实时 检测 , 并将 数据 传 送给 PLC, PLC根据数据变化进行模糊运算 , 对变频 风机进行模糊控制 , 从而控制水中含氧量 。
针对北京 某污 水处 理 中心 , 设 计 基于 PLC和 工
业组态软件的污水处理远程监测系统 , 对污水处理过 程进行自动控制和远程监视 。系统采用分布式控制系 统结构 , 由上位机和现场设备构成 。系统上位机采用 组态王 6.51 组态软 件开 发监控 界面 , 能 够完成 远程 实时监测和数据动态显示 、 异常报警 、 报表制作 、 趋 势分析等 管理 任务 。分 布于 现场 的西 门 子 PLC和智 能检测仪表 , 作为该污水处理远程监控系统的下位机 使用 , 完成实时数据采集和自动控制的功能 。
典型的城市污水处理流程如图 1所示 , 该污水处 理系统由 格栅 、 沉 沙池 、 初 沉池 、 二 沉池 、 曝 气池 、
收稿日期 :2008 -04 -07 基金项目 :北京市组织部优秀人才培养资助基金 (20041D0502209) 作者简介 :曹丽婷 (1972— ), 女 , 天津人 , 硕士 , 讲师 。电话 :13381361576, E-mail:caoliting0618@163.com。
Keywords:Sewagetreatment;Distributedcontrolsystem;PLC;Configurationsoftware;Monitoringandcontrolsystem
0 引言 近年来 , 计算机新技术在自动化控制系统中的应
用越来越多 。同时 , 随着微型计算机技术和自动控制 技术的不断进步与发展 , 许多领域中都引入了计算机 自动检测与控制技术 , 而且随着各领域中研究内容的 不断深入与发展 , 对计算机自动测控系统的要求也越 来越高 。
PLC4 站主要完成 如下 任务 :对剩余 污泥 、 储水 泵的启停控制及状态检测 , 并设有一台液位开关 , 当 泥位到达下限时停泵并报警 ;对污泥流量的测量及流 量值的累计 、 对排放水投药量的控制以及对脱水机房
· 204·
机床与液压
第 36卷
脱水机及其他电机的启停控制 。 主要配备 CPU模块 CPU315-2DP、 PS307-2A电源
运行状况 。污水处理 厂的监 控系 统是由 上位工 控机 、 SIMATICS7-300PLC及其 控 制 模 块 和 ProfiBus网 络 组 成高可靠性的分布式 系统 。上位系统通 过 ProfiBus总 线和下位 系统 连 接 。监控 系 统的 拓扑 结 构如 图 2所 示。
图 1 典型的城市污水处理流程图
PLC1 站主 要 负 责粗 格 栅 、 进 水 泵 房 、 细 格 栅 、 计 量 渠 等 设 备 的 数 据 采 集 。 主 要 配 备 CPU模 块 CPU315-2DP、 PS307-2A电源模 块各 1 块 , 2 块 32 点 DI模块 SM321, 1 块 16点 DO模块 SM322, 1块 8路 AI模块 SM331和 1 块 8路 AO模块 SM332。
2.2 监控系统方案 根Biblioteka Baidu系统 设 计要 求 , 采 用 “集中 监 测 、 分 散 控
制 ” 的原则 构建 控制 系统 。 采用 生产 管 理监 控级 和 现场控制 级的 网 络结 构 , 其 电气 自控 系统 以 西门 子 PLC和 ProfiBus网络系统为 控制系统 主干 , 同时 通过 安装在上位工控机的监控组态软件来监控整个系统的
1 污水处理工艺流程 污水处理就是采用各种技术与手段 , 将污水中所
含的污染物质分离去除 、 回收利用 , 或将其转化为无 害物质 , 使水得到净化 。现代污水处理技术 , 按原理 可分为物理处理 法 、 化学处 理法 和生物 处理法 三类 。 城市污水中的污染物是多种多样的 , 往往需要采用几 种方法的组合 , 才能 去除不 同性 质的污 染物与 污泥 , 达到净化的目的与排放标准 。
CAOLiting1 , TIANJingwen1 , HUANGGuilin2 (1.CollegeofAutomation, BeijingUnionUniversity, Beijing100101, China;
2.BeijingXihaiHaoyeSewageTreatmentLtd., Beijing100039, China)
模块各 1块 , 2 块 32 点 DI模块 SM321, 1块 16点 DO 模 块 SM322, 1 块 8 路 AI模 块 SM331。 PLC的 CPU315-2DP带有 ProfiBus总线接口 , 且以 ProfiBus协 议通讯 。上位机通过 CP5611模块接 入 ProfiBus网络 。 考虑到中控 室距 离 PLC现场 距离 较远 , 故采 用的 传 输速率为 500kbps。 4 系统软件设计
关键词 :污水处理 ;分布式系统 ;PLC;组态软件 ;监控系统 中图分类号 :TP23 文献标识码 :B 文章编号 :1001 -3881 (2008) 7 -202-3
ApplicationofPLC andConfigurationSoftwareinRemoteMonitoringand ControlSystem forSewageTreatment
图 2 监控系统的拓扑结构
3 监控系统硬件设计 3.1 上位机 (监控计算机 )硬件系统配置
监控计算机均为研华工控 机 P4, 1.6G, 256M内 存 , 40G硬 盘 , 并 带 CP5611 卡 以实 现 与 ProfiBus总 线 的 通 讯 , 配 Windows2000Sever/Professional操 作 系 统 , 并 配 有 STEP75.3 和 SIMATICWINCC6.0 软件 。 通过上位机 , 操作人员可以远程控制现场各设备的运 行。 3.2 下位机 (PLC)硬件系统配置
第 7期
曹丽婷 等 :PLC和组态软件在污水处理远程监控系统中的应用
· 2 03 ·
污泥浓缩池 、 污泥 消化池 、 投 氯消 毒间等 部分 组成 。 采用了物理 、 化学 、 生物综合处理法 。其中 , 一级处 理为物 理法 , 利 用 格栅 去除 悬浮 污 染物 , 利 用沉 沙 池 、 初沉池进行预处理 ;二级处理为生物处理法 , 利 用活性污泥法或生物膜法 , 将污水中的有机物被微生 物吸收或 分解 氧 化为 无机 物 , 使 污水 进一 步 得到 净 化 。三级处理为化学方法 , 同时对二次沉淀后的水加 氯消毒 , 对沉淀污泥进行浓缩 、 消化 、 脱水 、 干燥并 利用 。这是目前城镇污水处理的典型工艺流程 , 被广 泛采用 。
(3)膜生物反 应器 (MBR反应 器 )单元 , 是整 个处理工 艺的 核 心单 元 。 PLC通 过液 位 、 MBR反 应 器中的 pH值 、 浊度 、 压力 、 溶解 氧 、 电导 率值 等参 数的变化 , 做出相应的反馈信号传送给泵 、 风机和电 动阀 , 通过泵 、 风机的启停和调整电动阀的开度来实 现膜生物反应器污水处理工艺的自动控制 , 使其达到 最佳处理状态 。
PLC2、 3站 主要 是 完成 对 两个 调 节池 、 MBR反 应器的数据采集和控制 。 PLC2 站主要含氧 量的测量 , 根据测量到的含氧量对鼓风机的起停控制 、 温度 、 液 位的测 量及 控 制 。 主要 配 备 CPU模块 CPU315-2DP、 PS307-2A电 源 模 块 各 1 块 , 2 块 32 点 DI模 块 SM321, 2块 16点 DO模块 SM322。
摘要 :基于 PLC和工业组态软件设计一个城市污水处理远程监测系 统 。系统 采用分布式控制系统 结构 , 由上位 机和现 场设备构成 。 系统上位机采用 组态王 6.51组态软件开发上位监控界面 , 能够完成远程实时监测和管理任务 。 分布于生产现 场的西门子 PLC和智能检测仪 表 , 作为该 污水 处理 远程监 控系 统的下 位机 使用 , 完 成实 时数 据采 集和 自动 控制 的功 能 。 ProfiBus总线的应用提高了 数据传输的稳定性和速率 。 该系统在北京某污水处理中心投入使用 , 运行稳定 、 管理功能完善 。
各 PLC分布控 制站 主要 负 责采 集现 场各 个 传感 器的信号 , 除了把信号转换后传给上位机 , 由上位机
进行显示和控制外还要根据控制要求对现场执行机构 做出相应 的控 制 , 所以 各分 站 PLC不但 具有 中 心控 制的作 用 , 还 具有 数据 中 转站 的作 用 。在 自 动 状态 下 , 根据检测数据对某些电机进行 PID控制 , 以达到 最优 状态 。本 系统 选用 4 台 SIMATICS7-300PLC。 SIMATICS7-300PLC是 模块 化 结 构设 计 , 无 风扇 结 构 , 易于实现分布 。
工业组态软件正是在这一时期出现的一种先进的
工业控制用软件包 , 它融过程控制设计 、 现场操作以 及工厂资源管理于一体 , 将一个企业内部的各种生产 系统和应用以及信息交流汇集在一起 , 实现最优化管 理。
随着我国经济和城市化的发展 , 排放到环境中的 污水量日益增多 , 水污染严重 。如果能对污水进行相 应的处理并加以再利用 , 则能变害为利 , 取得良好效 应 。城市污水资源化是水资源可持续开发及利用中的 一项重大举措 , 国内外都十分重视此项工作 。
2008年 7月 第 36卷 第 7期
机床与液压
MACHINETOOL＆ HYDRAULICS
Jul.2008 Vol.36 No.7
PLC和组态软件在污水处理远程监控系统中的应用
曹丽婷 1 , 田景文 1 , 黄桂林2
(1.北京联合大学自动化学院 , 北京 100101;2.北京西海昊业资源再生中心 , 北京 100039)
2 监控系统方案设计 2.1 系统工艺要求分析
(1 )在 沉 淀 池 单 元 , 利 用 液 位 变 送 器 、 泵 和 PLC构成了一个控制回路 。液位变送器将液位 变化转 化成信号传送给 PLC, PLC根据信号做出相应 的反馈 给执行机构 ———泵 。通过控制泵的启停控制沉淀池单 元的水量 。