計算機監(jiān)控系統(tǒng)設計

計算機監(jiān)控系統(tǒng)設計

摘要：文章針對中小型自來水廠監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀和存在的問題,從中小型水廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的實際控制要求出發(fā),對監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構進行了構建。

關鍵詞：水廠；監(jiān)控系統(tǒng)；軟件

依靠現(xiàn)代技術手段對生產(chǎn)過程進行控制和管理,提高設備運行效率,節(jié)省資源是水工業(yè)技術發(fā)展的必然趨勢。隨著自動化控制技術的迅猛發(fā)展,供水行業(yè)里的許多水廠建立起供水設備的計算機監(jiān)控系統(tǒng)。但在實際應用中,真正能夠達到滿意效果的水廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)卻不多。大城市的自動化程度相對高些,中小城市特別是城鎮(zhèn)水廠則相對落后,甚至空白。為了實現(xiàn)中小型水廠更加安全可靠地供水,提高水廠的勞動效率,需要為水廠建立相應的計算機監(jiān)控系統(tǒng)。

1設計任務分析

水處理工藝流程

以地表水為水源的水廠是由取水、輸水、凈水三部分組成。整個工作過程可以分為以下幾個部分:取水、藥劑的制備與投加、混凝、平流沉淀、過濾、送水。以某縣自來水廠為例,系統(tǒng)工藝圖如圖1所示。水廠各個工藝單元都有相對的獨立性,很適合組建一套具有分布式結構的計算機監(jiān)控系統(tǒng)。

控制要求

水廠自動控制的目標是最終實現(xiàn)水廠生產(chǎn)過程的無人值守。隨著自控系統(tǒng)的性能和可靠性的提高,中少人或無人值守將成為今后水廠生產(chǎn)運行的主流方式。水廠自動化控制的實際要求不但要完成水廠加氯間、凈水間和送水泵房的管理和工藝流程的自動控制,而且還要考慮管理中心與各個設備之間的協(xié)調(diào)配合。為了提高系統(tǒng)的可靠性,降低控制風險,水廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)采用“集中監(jiān)控,分散控制”的控制方案,在每一生產(chǎn)區(qū)域設立現(xiàn)場控制站,完成對本區(qū)域內(nèi)設備和過程的監(jiān)視、操作和控制,區(qū)域則按工藝及設備分布劃分,各站之間通過可靠性高和實時性強的工業(yè)局域網(wǎng)絡相連,實現(xiàn)N:N對等通信,達到集中管理和分控制散的目的。

2監(jiān)控系統(tǒng)設計

監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡結構

監(jiān)控系統(tǒng)采用全開放式分層分布式網(wǎng)絡結構,由管理層和控制層組成。管理層包括中央控制室,主要負責完成過程控制、狀態(tài)監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、故障報警處理等功能,是計算機監(jiān)控的核心部分?？刂茖影V池PLC工作站、加藥PLC工作站、泵房PLC工作站,分別對廠內(nèi)設備及監(jiān)測點進行控制、監(jiān)測、采集信號,并將有關水廠的運行情況上傳中央控制室,同時接受中控室上位機的遠程調(diào)度命令。

管理層

水廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)管理層設備計劃由2臺分別用于生產(chǎn)管理與監(jiān)控的服務器、1臺彩色打印機和1臺激光打印機組成。為了保證較高的可靠性、較強的抗干擾性,服務器采用IBM的專業(yè)服務器,管理層網(wǎng)絡為100MB以太網(wǎng)。服務器采用WINDOWS2000個人版本操作系統(tǒng),配備遵循以太網(wǎng)通訊協(xié)議的3COM通訊網(wǎng)卡。監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)軟件采用美國的INTOUCH,編程軟件采用,采用SQLserver數(shù)據(jù)庫工具,用于采集與存儲監(jiān)控計算機檢測的主要數(shù)據(jù)。通過服務器內(nèi)的ODBC/SQL數(shù)據(jù)庫、Windows標準接口OLE、OPC接口,系統(tǒng)可方便與外部系統(tǒng)實現(xiàn)水廠數(shù)據(jù)傳輸。

監(jiān)控計算機可顯示包括PLC控制的水質(zhì)監(jiān)測儀表、機電、加礬加堿設備、加氯設備與濾池等在內(nèi)的模擬畫面,可對系統(tǒng)的所有設備進行遠程操作和控制,并具備顯示工藝布置圖、實時動態(tài)參數(shù)、設備工作狀態(tài)及實時/歷史報警信號、在線儀表的實時/歷史趨勢曲線、電機運行時間等功能,同時可進行離線/在線編程及設定參數(shù)的修改,編制和打印生產(chǎn)與管理等各類報表。

控制層

水廠監(jiān)控系統(tǒng)的控制層由操作站計算機和現(xiàn)場分站、PLC控制單元組成,采用PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線進行通信,操作站計算機和現(xiàn)場分站PLC均掛在網(wǎng)絡上,該網(wǎng)絡沒有主從之分,相互之間均能對等傳輸數(shù)據(jù)。

①操作站為水廠監(jiān)控系統(tǒng)全分布式結構中的智能控制設備,由它實現(xiàn)全廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)與各設備的接口來完成監(jiān)控系統(tǒng)對各設備的監(jiān)控。其操作系統(tǒng)和系統(tǒng)工具的配置與中控室計算機相同?，F(xiàn)場PLC控制站包括濾池PLC工作站、加藥PLC工作站、泵房PLC工作站,分別對廠內(nèi)設備及監(jiān)測點進行控制、監(jiān)測、采集信號并將有關水廠的運行情況上傳中央控制室。

②取水泵房PLC站采用微機PLC進行控制,主要監(jiān)測2套取水泵機組電機的運行、出水閥門的運行。主要監(jiān)測對象為水泵電機定子溫度、用電量、源水水質(zhì)、流量、壓力和吸水井液位等。

③濾池PLC工作站包括6個濾池,每個濾池由進水槽、濾床、進水閥、出水閥、排污閥、放空排氣閥、反沖洗氣閥、反沖洗水閥等組成。每格濾池都有一個獨立的微型PLC,每個微型PLC配備觸摸屏作為顯示和操作的界面,對該濾池的工況進行監(jiān)控。同時設置一個公共的PLC,對每格濾池的反沖洗泵及閥門等進行管理和控制。主要監(jiān)控對象:濾池進水閥、出水閥、排水閥、反沖進水閥、反沖洗泵、6個濾池。主要參數(shù)顯示:每格濾池水位、水頭損失。

④送水泵房PLC站采用微機PLC進行控制,主要監(jiān)測4套送水泵機組電機的運行、出水閥門的運行。主要監(jiān)測對象為水泵電機定子溫度、用電量、出廠水水質(zhì)、流量、壓力、清水池液位等。

⑤加藥PLC站采用微機PLC進行控制,實現(xiàn)的主要功能是對加礬、加濾計量泵的狀態(tài)監(jiān)測、故障報警;對加礬攪拌機的控制、狀態(tài)監(jiān)測、故障報警;對變頻儀的狀態(tài)檢測、故障報警;檢測加礬、加氯系統(tǒng)儀表的工作參數(shù);檢測溶藥池、溶液池的液位,自動識別泡沫和泡沫消除誤差液位計控制;加氯機投加流量的控制;根據(jù)漏氯報警器的狀態(tài)起動氯中和裝置,定時運行軸流風機等。

3結語

從投入運行情況來看,系統(tǒng)較好地滿足了水廠各種監(jiān)控的需求,使水廠的高可靠性、可擴展、可維護性等各項指標都得到了提高,進一步提高了水廠的經(jīng)濟效益。具有以下特點。

高可靠性

本系統(tǒng)組件的設計符合真正的工業(yè)等級,滿足國內(nèi)、國際的安全標準。整個系統(tǒng)易于維護和擴展,結構堅固,抗腐蝕,能適應較寬的溫度變化范圍。本控制系統(tǒng)有一套完整的自我診斷功能,可以在系統(tǒng)運行中自動診斷出任何一個部件出現(xiàn)的故障。在監(jiān)控軟件中及時、準確地反映出故障狀態(tài)、故障時間、故障地點以及相關信號,在系統(tǒng)發(fā)生故障后,I/0的狀態(tài)能夠返回到系統(tǒng)根據(jù)工藝要求預先設置的狀態(tài)上。

優(yōu)良的擴展性和兼容性

本系統(tǒng)采用目前比較先進的主流產(chǎn)品,具有很強的兼容性。為了保證在今后的擴建和改造時滿足控制要求,在設計時充分考慮了系統(tǒng)的擴展能力,在滿足現(xiàn)有功能要求的基礎上,保留有20%的系統(tǒng)冗余。

參考文獻:

[1]蒲瑜,陳飛翔.淺談監(jiān)控系統(tǒng)異常、故障的處理和應對[J].水電站機電技術,2005,.

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