一種水處理輔助系統(tǒng)自動(dòng)控制裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種水處理輔助系統(tǒng)自動(dòng)控制裝置，其包括水處理輔助系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)、信號(hào)采集控制裝置、監(jiān)控設(shè)備和人機(jī)界面設(shè)備；所述監(jiān)控設(shè)備包括現(xiàn)場(chǎng)控制器PLC、網(wǎng)絡(luò)通訊的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)、CPU加IO模塊或通訊模塊加IO模塊，CPU＋I(xiàn)O模塊或通訊模塊加IO模塊對(duì)信號(hào)采集控制裝置進(jìn)行分散控制和信號(hào)采集以及連接現(xiàn)場(chǎng)儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)連接現(xiàn)場(chǎng)控制器PLC、人機(jī)界面設(shè)備、通訊模塊加IO模塊或CPU加IO模塊的通訊網(wǎng)絡(luò)。本實(shí)用新型是適用于電廠(chǎng)、水處理廠(chǎng)、造紙廠(chǎng)、煉鋼廠(chǎng)、啤酒廠(chǎng)等水處理輔助系統(tǒng)的自動(dòng)控制裝置。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種水處理輔助系統(tǒng)自動(dòng)控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及水處理輔助系統(tǒng)，尤其是涉及一種符合電廠(chǎng)、水處理廠(chǎng)、造紙廠(chǎng)、煉鋼廠(chǎng)、啤酒廠(chǎng)等自動(dòng)控制裝置，復(fù)雜工況下可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，減少人工干預(yù)。
【背景技術(shù)】
[0002]化學(xué)水處理系統(tǒng)是電廠(chǎng)中一個(gè)很重要的組成部分，自然水中含有對(duì)設(shè)備有害的物質(zhì)成分，直接利用自然睡會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生腐蝕性破壞。整個(gè)水處理系統(tǒng)操作步驟多、工藝復(fù)雜、閥門(mén)等設(shè)備數(shù)量多，水系統(tǒng)中的動(dòng)力元件-泵是主要的耗能裝置，而我國(guó)正面臨著嚴(yán)峻的資源壓力，能源瓶頸正成為制約國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的最主要因素。PLC系統(tǒng)是電廠(chǎng)化學(xué)水處理中應(yīng)用最多的輔助系統(tǒng)。PLC系統(tǒng)具有高可靠性，編程方便，易于使用，環(huán)境要求低，與其他裝置的配置連接方便的優(yōu)點(diǎn)。利用PLC技術(shù)和交流變頻調(diào)頻技術(shù)，將PLC作為中央處理單元，采用人機(jī)界面作為人機(jī)交互工具，實(shí)現(xiàn)了該系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控、手動(dòng)和自動(dòng)控制等功能。設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能塊，減少人員工作量，可以廣泛應(yīng)用于各種工藝流程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型目的是，提出一種水處理輔助系統(tǒng)的自動(dòng)控制裝置，是一種適用于電廠(chǎng)、水處理廠(chǎng)、造紙廠(chǎng)、煉鋼廠(chǎng)、啤酒廠(chǎng)等水處理輔助系統(tǒng)的自動(dòng)控制裝置，復(fù)雜工況下可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，減少人工干預(yù)。
[0004]一種水處理輔助系統(tǒng)自動(dòng)控制裝置，包括水處理輔助系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)、信號(hào)采集控制裝置、監(jiān)控設(shè)備和人機(jī)界面設(shè)備；所述監(jiān)控設(shè)備包括現(xiàn)場(chǎng)控制器PLC、網(wǎng)絡(luò)通訊的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)、CPU加IO模塊或通訊模塊加IO模塊，CPU加IO模塊或通訊模塊加IO模塊對(duì)信號(hào)采集控制裝置進(jìn)行分散控制和信號(hào)采集以及連接現(xiàn)場(chǎng)儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)連接現(xiàn)場(chǎng)控制器PLC、人機(jī)界面設(shè)備、通訊模塊加IO模塊或CPU加IO模塊的通訊網(wǎng)絡(luò)。
[0005]現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)采用ProfiBus總線(xiàn)，ProfiBus總線(xiàn)是與智能儀表結(jié)合在一起安全性非常高的一種ProfiBus總線(xiàn)形式，可采用ProfiBUS — DP網(wǎng)絡(luò)，PLC搭建整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)。
[0006]信號(hào)采集控制裝置信號(hào)的采集和執(zhí)行命令的下達(dá)仍然需要由控制器和現(xiàn)場(chǎng)的IO模塊組成的站來(lái)完成。
[0007]現(xiàn)場(chǎng)儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)利用PLC技術(shù)和交流變頻調(diào)頻技術(shù)，將PLC作為中央處理單元，采用人機(jī)界面作為人機(jī)交互工具，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成模塊化。實(shí)現(xiàn)了該系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控、手動(dòng)和自動(dòng)控制等功能。設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能塊，減少人員工作量，可以廣泛應(yīng)用于各種工藝流程。減少故障率及人工維護(hù)量，提設(shè)備工作效率。
[0008]執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是根據(jù)工藝的要求由工藝專(zhuān)業(yè)確定，預(yù)留自控系統(tǒng)的接口，對(duì)水流量、加藥量的交流變頻調(diào)頻接口，通過(guò)控制電機(jī)從而控制泵水流量、閥的開(kāi)度、加藥量等。
[0009]人機(jī)界面設(shè)備是直接與操作管理人員進(jìn)行交流的監(jiān)控視備，一般包括兩部分，即現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視設(shè)備和中控室監(jiān)視設(shè)備。現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視設(shè)備可以是PC機(jī)或是觸摸屏，中控室監(jiān)視設(shè)備一般由工控機(jī)、模擬屏或投影儀等組成。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果是，本實(shí)用新型是適用于電廠(chǎng)、水處理廠(chǎng)、造紙廠(chǎng)、煉鋼廠(chǎng)、啤酒廠(chǎng)等水處理輔助系統(tǒng)的自動(dòng)控制裝置，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和監(jiān)視設(shè)備實(shí)現(xiàn)復(fù)雜工況下實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，減少人工干預(yù)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]如圖所示，包括水處理輔助系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)、信號(hào)采集控制裝置、監(jiān)控設(shè)備和人機(jī)界面設(shè)備；所述監(jiān)控設(shè)備包括現(xiàn)場(chǎng)控制器PLC、網(wǎng)絡(luò)通訊的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)、CPU加IO模塊或通訊模塊加IO模塊，CPU加IO模塊或通訊模塊加IO模塊對(duì)信號(hào)采集控制裝置進(jìn)行分散控制和信號(hào)采集以及連接現(xiàn)場(chǎng)儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)連接現(xiàn)場(chǎng)控制器PLC、人機(jī)界面設(shè)備?，F(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通過(guò)交換機(jī)和分支器、同軸電纜連接至各水處理控制的分站。人機(jī)界面設(shè)備包括IXD、控制面板和打印機(jī)。
[0013]自控系統(tǒng)的構(gòu)建主要是指四部分(1-4分站)系統(tǒng)形式和設(shè)備的選擇。本執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是根據(jù)工藝的要求由工藝專(zhuān)業(yè)確定，預(yù)留自控系統(tǒng)的接口，儀表的選擇將在后面的部分進(jìn)行描述。信號(hào)采集控制部分主要包括基本控制系統(tǒng)的選擇以及系統(tǒng)確定后控制設(shè)備和必須通訊網(wǎng)絡(luò)的選擇。人機(jī)界面主要是指中控室和現(xiàn)場(chǎng)值班室監(jiān)視設(shè)備的選擇。通過(guò)設(shè)計(jì)人員、調(diào)試人員及專(zhuān)家長(zhǎng)期對(duì)水處理控制的情況分析，提出一種模塊集成化裝置，此控制裝置可適用于各種水處理工藝流程，可以提高設(shè)備的通用性，減少工作人員的維護(hù)量。
[0014]1、基本系統(tǒng)的選擇
[0015]采用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)，一般現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)相比，還有最為重要的一點(diǎn)是開(kāi)發(fā)性好，擴(kuò)展方便。
[0016]2、通訊網(wǎng)絡(luò)選擇
[0017]現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)最主要的特點(diǎn)就是依賴(lài)網(wǎng)絡(luò)通訊，分散控制和信號(hào)采集，最大程度的減少布線(xiàn)，節(jié)省安裝和維護(hù)費(fèi)用?，F(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)主要是指從現(xiàn)場(chǎng)控制器或IO模塊到監(jiān)控系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)。目前現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，根據(jù)通訊協(xié)議的不同可以分為很多種，比如，ProfiBus、CAN、ControlNet、DeviceNet FF Lon總線(xiàn)等。目前現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)還沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),各自的功能特點(diǎn)基本一致，因此本工程設(shè)計(jì)時(shí)選用在中小型控制系統(tǒng)應(yīng)用非常廣泛的ProfiBus總線(xiàn)。其在性?xún)r(jià)比較高，且在國(guó)內(nèi)推廣的時(shí)間長(zhǎng)，穩(wěn)定性較高。
[0018]3,ProfiBus總線(xiàn)有三種形式DP、PA和FMS。PA總線(xiàn)是與智能儀表結(jié)合在一起安全性非常高的一種ProfiBus總線(xiàn)形式，造價(jià)比較高，常用于石油化工冶金等行業(yè)；FMS總線(xiàn)適用于大范圍和復(fù)雜的通訊系統(tǒng)，旨在解決通用性通訊任務(wù)，傳速速度中等；DP總線(xiàn)是用于傳感器和執(zhí)行器級(jí)的高速數(shù)據(jù)傳速網(wǎng)絡(luò)，不需要智能儀表配合，安全性略低于PA總線(xiàn)。本工程是污水處理工程，對(duì)通訊安全性的要求并不太高，通信的任務(wù)比較簡(jiǎn)單，對(duì)系統(tǒng)的傳輸速度有一定要求。因此本工程的采用ProfiBUS - DP網(wǎng)絡(luò)，即用西門(mén)子S7系列PLC搭建整個(gè)系統(tǒng)?？偩€(xiàn)采用普通雙絞作為傳輸介質(zhì)，通訊速率可以達(dá)到12MBP。
[0019]3、現(xiàn)場(chǎng)站設(shè)備配置的選擇[0020]對(duì)于ProfiBus — DP網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)只是提供了 一個(gè)從現(xiàn)場(chǎng)到監(jiān)控層的信息通道，但信號(hào)的采集和執(zhí)行命令的下達(dá)仍然需要由控制器和現(xiàn)場(chǎng)的IO模塊組成的站來(lái)完成。ProfiBus - DP網(wǎng)絡(luò)是一種主從站的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上最多可以有128個(gè)從站，但只有一個(gè)作為主站，所有的通訊事務(wù)都由主站來(lái)管理。主站必須要有控制器(CPU)，同時(shí)也可以安裝IO采集模塊。從站有兩種方式:CPU + IO模塊和通訊模塊+ IO模塊。第一種方式每個(gè)從站都由CPU，每個(gè)站的控制事務(wù)都由本站完成，與主站之間的通訊量比較少。第二種方式是所有的從站都沒(méi)有CPU，所有的控制事務(wù)都由主站CPU來(lái)完成，通過(guò)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)把命令結(jié)果傳輸?shù)綇恼就瓿桑瑥恼局皇沁h(yuǎn)程10。前述這兩種從站組成方式各有自己的特點(diǎn)。第一種方式，控制比較分散，通訊事務(wù)較小，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的依賴(lài)不強(qiáng)，但每個(gè)分站都有CPU，造價(jià)高。第二種方式，控制集中，控制事務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)依賴(lài)性強(qiáng)，需要可靠的網(wǎng)絡(luò)來(lái)支撐，同時(shí)對(duì)主站CPU的性能要求高，在軟件編程和調(diào)試方面具有很大的優(yōu)勢(shì)。這兩種方式對(duì)工程的現(xiàn)場(chǎng)安裝布線(xiàn)施工影響比較少。
[0021]4、人機(jī)界面設(shè)備的選擇
[0022]人機(jī)界面設(shè)備是直接與操作管理人員進(jìn)行交流的監(jiān)控視備，一般由兩部分組成，即現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視設(shè)備和中控室監(jiān)視設(shè)備?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視設(shè)備可以是PC機(jī)或是觸摸屏，中控室監(jiān)視設(shè)備一般由工控機(jī)、模擬屏或投影儀等組成。監(jiān)視設(shè)備應(yīng)在兼顧投資的情況下，保證操作管理人員可以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)全面直觀的監(jiān)視與控制。
[0023]利用PLC技術(shù)和交流變頻調(diào)頻技術(shù)，將PLC作為中央處理單元，采用人機(jī)界面作為人機(jī)交互工具，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成模塊化。實(shí)現(xiàn)了該系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控、手動(dòng)和自動(dòng)控制等功能。設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能塊，減少人員工作量，可以廣泛應(yīng)用于各種工藝流程。
[0024]減少故障率及人工維護(hù)量，提設(shè)備工作效率。
[0025]執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是根據(jù)工藝的要求由工藝專(zhuān)業(yè)確定，預(yù)留自控系統(tǒng)的接口，對(duì)水流量、加藥量的交流變頻調(diào)頻接口，通過(guò)控制電機(jī)從而控制泵水流量、閥的開(kāi)度、加藥量等。
[0026]雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本實(shí)用新型所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書(shū)所界定者為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種水處理輔助系統(tǒng)自動(dòng)控制裝置，其特征是包括水處理輔助系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)、信號(hào)采集控制裝置、監(jiān)控設(shè)備和人機(jī)界面設(shè)備；所述監(jiān)控設(shè)備包括現(xiàn)場(chǎng)控制器PLC、網(wǎng)絡(luò)通訊的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)、CPU加IO模塊或通訊模塊加IO模塊，CPU加IO模塊或通訊模塊加IO模塊對(duì)信號(hào)采集控制裝置進(jìn)行分散控制和信號(hào)采集以及連接現(xiàn)場(chǎng)儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)連接現(xiàn)場(chǎng)控制器PLC、人機(jī)界面設(shè)備、通訊模塊加IO模塊或CPU加IO模塊的通訊網(wǎng)絡(luò)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理輔助系統(tǒng)自動(dòng)控制裝置，其特征是現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)采用ProfiBus 總線(xiàn)。
【文檔編號(hào)】G05B19/418GK203455687SQ201320552052
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月5日
【發(fā)明者】俞榮建, 郭培志 申請(qǐng)人:南京中電環(huán)保工程有限公司