污水處理廠自動(dòng)化控制基礎(chǔ)知識(shí)

污水處理廠技術(shù)講堂自

動(dòng)

化

控

制

基

礎(chǔ)

知

識(shí)前

言什么是自動(dòng)化控制?自動(dòng)化控制系統(tǒng)適用于生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、軍事等各

個(gè)領(lǐng)域。如我們常見(jiàn)的有電梯運(yùn)行、紅綠燈控制、

衛(wèi)

星

發(fā)

射

、

導(dǎo)

彈

制

導(dǎo)

、

冶

金

、

礦

山

等

各

個(gè)

行

業(yè)

。

而

且伴隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，自動(dòng)化控制已經(jīng)漸漸

的取代了人力勞動(dòng)，這為企業(yè)的快速發(fā)展奠定了良

好的基礎(chǔ)。因此說(shuō)，企業(yè)的自動(dòng)化程度決定了企業(yè)

的生死存亡。自

動(dòng)

化

控

制

的

發(fā)

展

史污水處理廠自控系統(tǒng)的運(yùn)用自控系統(tǒng)基本故障排除一

、自動(dòng)化控制的發(fā)展史二、污水處理廠自控系統(tǒng)的運(yùn)用三、

自控系統(tǒng)基本故障排除自動(dòng)化控制的發(fā)展史1、幾個(gè)基本概念(1)什么叫PLC(2)什么叫上位機(jī)(8D

什么叫下位機(jī)(4)

自

控

系

統(tǒng)

通

訊

方

式常見(jiàn)的通訊方式有光纖通信，

微波通信，衛(wèi)星通信，移動(dòng)

通信，圖像通信等等。而PLC

中的通訊主要有兩種，

一是MPI通訊，二是以太網(wǎng)通訊。

目前污水處理廠上位機(jī)與下位機(jī)的通

訊是以以太網(wǎng)為通訊手段的，

它是以一根網(wǎng)線連接工控機(jī)與PLC的

PN

接

口

的。自動(dòng)化控制的發(fā)展史2、

自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展歷史局部自動(dòng)

綜合自動(dòng)自動(dòng)化技

術(shù)

的

形

成自動(dòng)化控制的發(fā)展史自

動(dòng)

化

技

術(shù)

的

形

成社會(huì)的需要是自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力。自動(dòng)化技術(shù)是緊

密圍繞著生產(chǎn)、軍事設(shè)備的控制以及航空航天工業(yè)的需要而形成和發(fā)展起來(lái)的。其最早產(chǎn)生是在1788年，瓦特為了解決

工業(yè)生產(chǎn)中提出的蒸汽機(jī)的速度控制問(wèn)題，把離心式調(diào)速器

與蒸汽機(jī)的閥門聯(lián)結(jié)起來(lái)，構(gòu)成蒸汽機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)，使蒸汽機(jī)變?yōu)榧劝?/p>

全

又實(shí)

用的

動(dòng)力

裝

置。瓦特的這

項(xiàng)

發(fā)明開(kāi)

創(chuàng)了自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的研究和應(yīng)用，在解決隨之出現(xiàn)的自動(dòng)調(diào)節(jié)裝

置的穩(wěn)定性的過(guò)程中，數(shù)學(xué)家提出了判定系統(tǒng)穩(wěn)定性的判據(jù)，

積累了設(shè)計(jì)和使用自動(dòng)調(diào)節(jié)器的經(jīng)驗(yàn)。瓦特改

良

的

蒸

氣機(jī)

模

型局部自動(dòng)化20世紀(jì)40年代20世紀(jì)40年代是自動(dòng)化技術(shù)和理論形成的關(guān)鍵時(shí)期，

一批科學(xué)家

為了解決軍事上提出的火炮控制、魚雷導(dǎo)航、飛機(jī)導(dǎo)航等技術(shù)問(wèn)題，逐步形成了以分析和設(shè)計(jì)單變量控制系統(tǒng)為主要內(nèi)容的經(jīng)典控制理論與方法。機(jī)械、電氣和電子技術(shù)的發(fā)展為生產(chǎn)自動(dòng)化提供了技術(shù)手段。

50年代以后，自動(dòng)控制作為提高生產(chǎn)率的一種重要手段開(kāi)始推廣應(yīng)用。

它在機(jī)械制造中的應(yīng)用形成了機(jī)械自動(dòng)化；在石油、化工、冶金等連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用，對(duì)大規(guī)模的生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行控制和管理，形成了過(guò)程自動(dòng)化。電子計(jì)算機(jī)的推廣和應(yīng)用，使自動(dòng)控制與信息處理相結(jié)合，

出現(xiàn)了業(yè)務(wù)管理自動(dòng)化。50年代末到60年代初50年代末到60年代初，大量的

工程實(shí)踐，尤其是航天技術(shù)的發(fā)展，

涉及大量的多輸入多輸出系統(tǒng)的最優(yōu)控制問(wèn)題，用經(jīng)典的控制理論已難于解決，于是產(chǎn)生了以極大值原

理、動(dòng)態(tài)規(guī)劃和狀態(tài)空間法等為核

心的現(xiàn)代控制理論。現(xiàn)代控制理論提供了滿足發(fā)射第一顆人造衛(wèi)星的

控制手段，保證了其后的若干空間

計(jì)劃(如導(dǎo)彈的制導(dǎo)、航天器的控

制)的實(shí)施?？刂乒ぷ髡邚倪^(guò)去那

種只依據(jù)傳遞函數(shù)來(lái)考慮控制系統(tǒng)

的輸入輸出關(guān)系，過(guò)渡到用狀態(tài)空間法來(lái)考慮系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，是控制工作者對(duì)控制系統(tǒng)規(guī)律認(rèn)識(shí)的一個(gè)飛躍。自動(dòng)化控制的發(fā)展史70年代中期自動(dòng)化的應(yīng)用開(kāi)始面向大規(guī)模、復(fù)雜的系統(tǒng)，

如大

型電力系統(tǒng)、交通運(yùn)輸系統(tǒng)、鋼鐵聯(lián)合企業(yè)、

國(guó)民經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)等，

它不僅要求對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行最優(yōu)控制

和管理，而且還要對(duì)未來(lái)系統(tǒng)進(jìn)行最優(yōu)籌劃和設(shè)計(jì)，

運(yùn)用現(xiàn)代控制理論方法已不能取得應(yīng)有的成效，

于

是出現(xiàn)了大系統(tǒng)理論與方法。80年代初，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，管理自動(dòng)化取得較大進(jìn)步，出現(xiàn)了管理信息系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化、決策支持系統(tǒng)。與此同時(shí)，人類開(kāi)始綜合利用傳感技術(shù)、通訊技術(shù)、

計(jì)算機(jī)、系統(tǒng)控制和人工智能等新技術(shù)和新方法來(lái)解決所面臨的工廠自動(dòng)化、辦公自動(dòng)化、醫(yī)療自動(dòng)化、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化以及各種復(fù)雜的社會(huì)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。研制出柔性制造系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)、智能機(jī)器人和專家系統(tǒng)等高級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)。60年代中期以后現(xiàn)代控制理論在自動(dòng)化中的應(yīng)用，特別是在航空航

天領(lǐng)域的應(yīng)用，產(chǎn)生一些

新的控制方法和結(jié)構(gòu)，如

自適應(yīng)和隨機(jī)控制、系統(tǒng)

辨識(shí)、微分對(duì)策、分布參

數(shù)系統(tǒng)等。與此同時(shí)，模

式識(shí)別和人工智能也發(fā)展

起來(lái)，

出現(xiàn)了智能機(jī)器人

和專家系統(tǒng)?，F(xiàn)代控制理

論和電子計(jì)算機(jī)在工業(yè)生

產(chǎn)中中的應(yīng)用，

使生產(chǎn)過(guò)

程控制和管理向綜合最優(yōu)

化發(fā)展。自動(dòng)化控制的發(fā)展史綜合自動(dòng)化自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展歷史是一部人類以自己的聰明才智延伸和擴(kuò)展企管功能的歷史，

自動(dòng)

化是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)的結(jié)晶，

它的發(fā)

展充分體現(xiàn)了科學(xué)技術(shù)的綜合作用。一

、自動(dòng)化控制的發(fā)展史二、污水處理廠自控系統(tǒng)的運(yùn)用三、

自控系統(tǒng)基本故障排除此為污水處理廠自動(dòng)化控制系

統(tǒng)PLC

控制柜

，

即

指

在前文提到的下位機(jī)。

目

前污水處理

廠

共

有PLC控

制

柜三臺(tái)，其由北京賽特雷特公司制造，

實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換與控制，

內(nèi)部主要組成部分有以下幾項(xiàng)

：1、

污

水

處

理

廠PLC

柜

基本知識(shí)污水處理廠自控系統(tǒng)的運(yùn)用北京塞特需特科技有限責(zé)北重有體需碼私核高加責(zé)任此為CPU

此為斷路器2此轉(zhuǎn)為換交電直源流

此為繼電器污水處理廠自控系統(tǒng)的運(yùn)用OF

2CPU

的

核

心

內(nèi)

容

相

當(dāng)

于

人的大腦，如同計(jì)算機(jī)中

CPU的

作

用

，

主

要

作

用

就

是

將上位機(jī)下達(dá)的各項(xiàng)指令

有效的傳輸至各模塊，

引

起動(dòng)作；

其次是將現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)

據(jù)

進(jìn)

行

有

效

的

收

集

，

將數(shù)據(jù)傳輸至上位機(jī)，

由上

位機(jī)

做出判斷

。污水處理廠自控系統(tǒng)的運(yùn)用我

們

知

道

，

在

任

何

控

制

電路和任意電路中，均需

要有斷路器，

斷路器的主

要作用是防止高電壓或高

電流突然沖擊對(duì)用電設(shè)備

造

成

傷

害

，

而PLC

柜

中

的

斷

路器工作目的也是如此，其主要作用是保護(hù)各模塊

防止高電壓產(chǎn)生時(shí)對(duì)模塊造成損害

。污水處理廠自控系統(tǒng)的運(yùn)用OF

2QF1繼電器的作用相當(dāng)于

開(kāi)關(guān)控制當(dāng)量。

當(dāng)上位機(jī)

發(fā)出指令，需要某臺(tái)設(shè)備

啟用或者停止時(shí)，

這時(shí)繼

電

器

就

發(fā)

揮

作

用

，

通

過(guò)

它

控

制

現(xiàn)

場(chǎng)

設(shè)

備

的

接

觸

器

，閉合或打開(kāi)相應(yīng)的觸點(diǎn)，

實(shí)現(xiàn)設(shè)備的啟停控制。污水處理廠自控系統(tǒng)的運(yùn)用交直流轉(zhuǎn)換電源不僅

僅是將交流電轉(zhuǎn)換為直流

電，在西門子S7-300

中，交

直

流

轉(zhuǎn)

換

器

需

要

將

交

流

220V

電

壓

轉(zhuǎn)

換

為

直

流

2

4V

電

壓。24V直流電壓的用途一是對(duì)機(jī)架進(jìn)行供電，

即對(duì)

模塊進(jìn)行供電，保證模塊正常運(yùn)轉(zhuǎn)，二是為繼電器

的動(dòng)作提

供

支持

。污水處理廠自控系統(tǒng)的運(yùn)用SITOFSIEMENS污水處理廠自控系統(tǒng)的運(yùn)用此為浪涌保

護(hù)器此為PN

接口此為接線端此為模塊用

小

小模

塊

的

作

用

對(duì)

于

輸

入

端來(lái)說(shuō)，

就是收集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)

據(jù)

、

信

息

，

提

供

給

上

位

機(jī)

；

對(duì)于輸出端來(lái)說(shuō)，就是送

出可編程控制器的各項(xiàng)指

令，

已達(dá)到遠(yuǎn)程控制的目的

。污水處理廠自控系統(tǒng)的運(yùn)用接線端子的作用有兩

種

，

一

是

實(shí)

現(xiàn)

現(xiàn)

場(chǎng)

數(shù)

據(jù)

到

上

位

機(jī)

的

數(shù)

據(jù)

傳

輸

，

或

者

是將指令傳遞至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，

控

制

現(xiàn)

場(chǎng)

設(shè)

備

的

啟

停

；

二

是實(shí)現(xiàn)信號(hào)分離的目的，當(dāng)然在實(shí)現(xiàn)信號(hào)分離過(guò)程中需要新增加信號(hào)分配器，

將一種

信號(hào)

分

離

為

兩

種

、三種、

四種信號(hào)，

以實(shí)現(xiàn)

不同的需要。

心身職加加切污水處理廠自控系統(tǒng)的運(yùn)用浪涌保護(hù)器的作用就

相當(dāng)于一種保護(hù)裝置，

它

主要適用于現(xiàn)場(chǎng)模擬信號(hào)

輸入模塊；

在信號(hào)傳輸過(guò)

程中采用的是小信號(hào)傳輸，

即模擬信號(hào)量為4—20mA的

小信號(hào)，

但是為防止出現(xiàn)

大

電

流

誤

接

入

模

塊

，

導(dǎo)

致

模塊燒壞，

需要一定的保

護(hù)

裝

置

，

這

就

是

浪

涌

保

護(hù)

器

存

在

的

道

理

。污水處理廠自控系統(tǒng)的運(yùn)用PN接口的作用很簡(jiǎn)單，那就是實(shí)現(xiàn)上下位機(jī)之間

的連接。前面已經(jīng)進(jìn)行了

介紹，

在本污水處理廠，PLC柜之間的數(shù)據(jù)傳輸是通

過(guò)網(wǎng)線傳輸，

在上位機(jī)與下位機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸也是通過(guò)網(wǎng)線的形式實(shí)現(xiàn)數(shù)

據(jù)的交換與傳輸?shù)?。污水處理廠自控系統(tǒng)的運(yùn)用此為污水處理廠自動(dòng)化

控制系統(tǒng)的上位機(jī)主機(jī)，上位機(jī)在自控系統(tǒng)中也叫工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，

其與家

用微型計(jì)算機(jī)的區(qū)別就在

于

硬

件

配

置

要高，

無(wú)

論

是

CPU還是硬盤，

容量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高

于

家

用

計(jì)

算

機(jī)

。2、

污

水

處

理

廠

上

位

機(jī)的相關(guān)知識(shí)污水處理廠自控系統(tǒng)的運(yùn)用研孽科技6101ADHNTECH此

為

污

水

處

理

廠

上位機(jī)的監(jiān)控頁(yè)面。

從監(jiān)控頁(yè)面中可以

實(shí)時(shí)反映出當(dāng)前污

水

處

理

廠

設(shè)

備

運(yùn)

行

狀

況

，

現(xiàn)

場(chǎng)

儀

表

數(shù)

據(jù)

傳

輸

情

況

，

及

污

水處理廠整個(gè)的工藝流程圖。進(jìn)出水展■氣機(jī)組：生化溶氧：與泥濃度。脫泥機(jī)?？谘跹鮩

機(jī)Kamlwt

西*縮氧西風(fēng)在市國(guó)

間

機(jī)*

*污水處理廠自控系統(tǒng)的運(yùn)用氣機(jī)=

氣

機(jī)=1

解k

在密座西

*

氣本k

西氧80氣**3、

自

控

系

統(tǒng)

的

啟

動(dòng)污水處理廠自控系統(tǒng)的啟動(dòng)可分為以下三個(gè)步驟，

由于其

與家用計(jì)算機(jī)不同，

其啟動(dòng)步驟及按鈕開(kāi)關(guān)也是不一樣的。污水處理廠自控系統(tǒng)的運(yùn)用3、雙擊污水處理系統(tǒng)圖標(biāo)2、

按下啟動(dòng)

按鈕1、打開(kāi)鑰匙R(shí)ne污水處理廠自控系統(tǒng)的運(yùn)用4、

界

面

操

作

及

數(shù)

據(jù)

查

詢通過(guò)工藝流程圖，第一可以全面的觀察到整個(gè)設(shè)施設(shè)備的

情況，即指可以通過(guò)工藝流程圖可以直觀的看到污水廠的整個(gè)

的工藝流程，

其次可以反映出當(dāng)前設(shè)備的運(yùn)行狀況，儀表數(shù)據(jù)

監(jiān)測(cè)情況；三是通過(guò)工藝流程圖可以實(shí)時(shí)的發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)異常，

如發(fā)生跳閘等事件可以第一時(shí)間進(jìn)行報(bào)警，

值班人員可以發(fā)現(xiàn)。點(diǎn)擊可以查

看報(bào)警項(xiàng)目點(diǎn)擊可以查

看日月報(bào)表點(diǎn)擊可以查

看分流程點(diǎn)擊可以進(jìn)入

電流及主要指標(biāo)監(jiān)測(cè)畫面點(diǎn)擊可以進(jìn)行

參，

4

.

1

工

藝

畫

面通過(guò)工藝畫面，

可以直觀看到以下幾幅圖，

他們分別是整

個(gè)工藝流程的擴(kuò)展圖，通過(guò)擴(kuò)展圖可以更加詳盡的了解到污水

處理流程的走向及設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀況。這是預(yù)處理部分設(shè)備設(shè)施圖污水處理廠自控系統(tǒng)的運(yùn)用這是厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)設(shè)備設(shè)施圖污水處理廠自控系統(tǒng)的運(yùn)用4

.

2

報(bào)

表

畫

面通過(guò)報(bào)表畫面，

可以直觀看到目前所使用儀表的數(shù)據(jù)傳輸

詢，

表畫面，

通過(guò)調(diào)整最上端的日期，

可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的有這是報(bào)表畫面未

查詢圖這是報(bào)表畫面查

詢后圖這是數(shù)據(jù)趨勢(shì)圖污水處理廠自控系統(tǒng)的運(yùn)用4

.

3

報(bào)

警

畫

面通過(guò)報(bào)警畫面，可以實(shí)時(shí)的看到所有故障設(shè)備發(fā)生的時(shí)間，故障消除的時(shí)間，

這為中控管理規(guī)范化奠定基礎(chǔ)，與此同時(shí)，還通過(guò)報(bào)警畫面，

能夠最短時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)故障設(shè)備，

減少設(shè)備故

障率擴(kuò)大化。根據(jù)河南省

環(huán)保廳的相關(guān)要

求，

需要對(duì)污水

廠進(jìn)出水水質(zhì)、提升泵電流、污

水處理過(guò)程中溶

解氧、污泥濃度、

曝氣轉(zhuǎn)刷等電流

參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，在2012年年底進(jìn)

行了系統(tǒng)改造及

升級(jí)，這就是新

增加的系統(tǒng)?？?/p>

n

道

*進(jìn)aoo

I

A

口出口co0

出口寬鋼】機(jī)

四

氣積

車m

氣機(jī)東煙的置

ke?

西未碼所氧

本級(jí)溶氧東代配地度

en

西蘇重承西

c14.4NEW畫面進(jìn)出水量曲線查詢進(jìn)出水質(zhì)曲線查詢

曝氣機(jī)組曲線查詢

生化參數(shù)歷史曲線

設(shè)施運(yùn)行參數(shù)設(shè)置進(jìn)出水礎(chǔ)進(jìn)出水質(zhì)哪氣機(jī)組：生化溶氧：污泥濃度：脫泥機(jī)：天綜合疊加曲線查詢

運(yùn)行記錄報(bào)表查詢

全部設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)污水處理廠自控系統(tǒng)的運(yùn)用*

程M

戶1m

案機(jī)和票

件污水處理廠自控系統(tǒng)的運(yùn)用4.4.1運(yùn)行記錄報(bào)表查詢通過(guò)運(yùn)行記錄報(bào)表查詢，可以查詢當(dāng)前一天的數(shù)據(jù)情況，也可以查詢一個(gè)月的數(shù)據(jù)情況，還可以查詢一年內(nèi)的數(shù)據(jù)情況，查詢方式是通過(guò)改變頂端日期并選擇報(bào)表類型。查詢前報(bào)表

查詢后報(bào)表班***污水處理廠自控系統(tǒng)的運(yùn)用4.4.2綜合疊加曲線查詢通過(guò)綜合疊加曲線查詢，可以查看所有監(jiān)控參數(shù)的曲線，

通過(guò)調(diào)整下端日期開(kāi)始時(shí)間與結(jié)束時(shí)間，可以查詢一段時(shí)間內(nèi)的參數(shù)變化曲線。查詢前曲線查詢后曲線污水處理廠自控系統(tǒng)的運(yùn)用4.4.3進(jìn)出水量曲線查詢通過(guò)進(jìn)出水量曲線查詢，可以查看進(jìn)口、

出口水量的變化

曲線，還可以查詢提升泵房四臺(tái)提升泵的電流變化曲線。查詢前曲線

查詢后曲線污水處理廠自控系統(tǒng)的運(yùn)用4.4.4進(jìn)出水質(zhì)曲線查詢通過(guò)進(jìn)出水質(zhì)曲線查詢，可以查看進(jìn)出水氨氮、COD

的曲線變化情況，從而形成直觀的方式判斷進(jìn)出水的穩(wěn)定性。查詢前報(bào)表

查詢后報(bào)表

m污水處理廠自控系統(tǒng)的運(yùn)用4

.

4

.

5

曝

氣

機(jī)

組

曲

線

查

詢通過(guò)曝氣機(jī)組曲線查詢，可以查看到曝氣機(jī)組的運(yùn)行情況，

并且通過(guò)勾選旁邊的選框，可以查看到不同選擇下的曲線狀況。曝氣機(jī)組曲線查詢圖污水處理廠自控系統(tǒng)的運(yùn)用4.4.6生化參數(shù)歷史曲線通過(guò)查詢生化參數(shù)曲線，可以查看在運(yùn)行過(guò)程中溶解氧、

污泥濃度的含量的變化曲線，

通過(guò)調(diào)