SCADA系统在污水处理中的应用

《自动化仪表》第24卷第10期2003年10月幅伴热DCS画面集中监控(TT,2及T3)并把报警安全生力开关MaAe信号引入仪表人员值班室内实现及时预防和处理此项原设计原理图技术已应用二年多效果十分显著。但是要完成此功能必须具备两个条件:是变送器工作在数字通信方式;二示压逻点报警信号是APM的信号处理器必须是使用S智能处理器。变送器联信号4结束语b改造后原理图几年来,灬C-3000集散型控制系统和ST-3000图3风机压力联锁改造原理图智能变送器在我厂使用一直较好其故障率和维护量极少。随着新技术的不断应用继续不断地开发和研U站报警制DCS和智能变送器的新功能使其更好地服务于石值班报警变送器回化企业是我们今后努力的方向。图4DSC温度监控系统图修改稿日期2002-06-30SCADA系统在污水处理中的应用The Application of SCADa System in Sewage Treatment崔光亮!冯正进!苏纯2刘成良1上海交通大学机电控制研究所上海200030海宁污水处理厂2海宁314400)摘要利用远程通信构成分级计算机监控系统 SCADA)实现污水处理的本地控制和远程控制中心的集中监控与调度。针对污水处理系统的特点与要求对系统结构、通信方式、硬件配置和监控组态软件进行了设计。该系统投入实际运行表明效果良好。关键词 SCADA系统污水处理数据采集无线通信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引言水收集管网、泵站、水质监測站和城市污水处理厂。污水处理厂一般建在远离市区靠近河流的地方以便于污水处理 SCADA系统是指通过采用仪表、控制将处理后的水排出泵站、监测站分布在市区和工业区装置和计算机等设备对污水收集处理工程进行自动内污水处理系统控制设备地点分散。从整体看污水检测、监测、控制和管理以保证污水处理系统安全、处理过程是一个地理位置分散、分布时变参数多、复杂经济、有效地运行。同时对污水处理工艺进行自动的生产过程系统。化监测和适时控制是提高污水处理效率、降低处理SCADA系统的主要结构包括远程控制单元能耗的关键。 SCADA技术又称为计算机四遥(遥测、(RTU)通信网络及中心主站三部分,遥控、遥信、遥调)技术在给排水行业得到广泛的应1污水处理 SCADA系统的特点与要求用。SCADA系统在污水处理中的应用崔光亮簿等①污水处理工程 SCADA系统的远程控制站机按照从站终端的地址发岀轮询信息并接收从站发RTU)般是指污水收集泵站、水质监测站、闸门和污来的响应信息而从站终端则接收主站轮询的信息并水处理厂等地理位置分布范围分散不便于集中控根据要求发出一系列的响应信息。主站采用轮询的方制,法逐个与从站通信并对从站发来的信息进行汇总和②随着城市规模的不断发展,整个系统不断扩处理。数据分析存放于主站为各个分站分配的单元。大要求系统具有易扩展性。由上位机采集这些数据分析、处理、存档再根据工况③污水治理工程 SCADA系统具有实时性对信计算比较后通过无线通信系统分别发出各从站的调控号应保证及时传输对无人值守的远程站实现在线遥命令完成调控任务控采用西门子的 Sinaut st是程序控制的站控系统12 SCADA系统总体的要求由硬件們 w telecontrol interface module)模块和软件模块① SCADA系统应尽可能保证设备的先进性,适组成适用各种自动化的任务是完整的无线电通信方应计算机控制技术的飞速发展式对通过广域网连接的过程进行全自动监视和控制②监控组态软件具有用户友好的图形界面以便该系统可以实现主站与从站、从站与从站之间数据与于用户的操作。实时数据库应具有简化对象间相互作信息的交换。用关系符合工业控制数据库的发展方向沥史数据库无线通信系统的核心是无线电台选用MDs数应带有标准的SL和ODBC接囗。传电台半双工方式速率可达19.6K。适用于定③ SCADA系统要有高可靠性,满足系统的实时点、长距离、小容量数据传输在石油、天然气、电力监视和在线遥控玏能应采用分层控制方式。关键部配给、自来水和污水处理系统、河流监测和环境检分应采取冗余技术测等领域的 SCADA系统得到了广泛应用。其产品具有抗干扰能力强、接收灵敏度高、传输速度快等2系统设计特点2.1网络结构无线通信在污水处理领域有着显著的优点:专用污水处理系统包括多个泵站、污水处理厂和公司无线数据网络基站设备投资小无需值守和维护人员中心控制室等通信点其网络结构是典型的一点对多满足通信速率要求不必大量铺设电缆架设迅速江点结构并且数量多、地理位置分散,可以通过无线通作可靠洗线路破坏的危险等。用无线电台方式实现信实现一点对多点组网。一点对多点的通信方式是指远程数据采集、监视与控制相对于架设专用电缆(或以一台计算机作为主站、多个通信终端作为从站来实光缆)租用电信专线等具有造价低廉、施工快捷、运现主站与从站之间通信的一种方式。把公司中心站作行可靠、维护简单等优点。为主站泵站和污水处理厂作为从站。选用西门子公2.3硬件配置司的 Sinaut s∏站控系统通过集成专用的硬件和软2.3.1远程站RTU系统配置件进行远距离数据传输对通过广域网连接的过程站远程站既要进行本地控制同时还要具有数据传进行全自动监视和控制。输的功能。每个远程控制站的配置为控制器采用的2.2通信方式是西门子公司的CPU为s7-314型号的PC。 SINAUT在公司中心站与各个泵站、水处理厂之间由于距ST7-TM3Ⅴ模块作为通信处理器安装在s7-314模离远、地理位置分散宜采用无线电通信方式完成整板的插槽上,同时通过RS-232串口与无线电台个系统的数据采集和传输。中心站的上位机运行组态Ms2710A相连。TM模块带有存储器提供可达1M软件通过主电台与远端电台以轮询方式通信远端电的存储空间用于当连接中断或通信方脱网时保存重台下可以连接PC、RIU或数据采集设备等电台工作要数据当完成下一次连接时就可以进行传输。系统于专用数传频段(223~235MHz),数据接囗均为Rs-采用美国MDS公司的专业无线数字传输电台。泵站232传输速率可在9600~19200b间选择。这种一点的各种检测仪表、控制设备信号接入到S7-314上的对多点典型网络的中心站覆盖半径依地理状况等因素LO模块。对于污水处理厂S7-314专门用于通信,不同可以达到30~50km,非常适合城市污水处理系负责向通信模块提供针对处理厂内控制点比较分散统。的特点,另安装带有 Profibus-DP总线接口的S7《自动化仪表》第24卷第10期2003年10月FNS总线进行全局数据通信。采用2台S7-315D型泵站及污水处理厂的运行状态并且以动态的图形、数PLC与分布式ⅠO模块构成污水处理厂冗余控制系据和现场保持一致运行状态表中反映主要设备的开统提高系统的可靠性。关状态、现场仪表的数据(流量、水位、浊度、温度、pH2.3.2中心主站配置压力等)报表打印分为手动打印和自动打印两种在公司中心控制室内配置采用RAD技术的IBM组态软件的结构如图2所示。除在控制界面显示外服务器RAD技术对存储在硬盘上的数据进行冗余处并把主要数据显示在大型模拟屏上可以清晰地监视理可以避免硬盘故障带来的数据丟失。 SINAUT S整个系统的运行情况。TIM4通信模块与安裝在服务器上的MP多点接口)通讯卡相连,同时通过串囗RS-232与无线电台wDs2710连接。无线电台通过馈线与全向天线连接。系统配有GPS卫星时钟系统作为控制中心的主时钟。并通过广播命令对全系统智能设备对时这样整个系统就有统一准确的时间。带时间标签的数据信息是程图2组态软件结构图序的自动启动也是系统的特征组态软件采用西门子公司的wmC实现远程监3系统功能视和控制、数据存档、报表功能、报警功能和打印功能整个监控系统具有以下功能:等。服务器上同时还安装了 SINAUT ST7c软件,它是①遥测遥控WinCC的附加软件包。 SINAUT ST7ec适用于系统的事远程采集各站设备的状态和仪表的数据在上位机件驱动和带时间标签的数据传输确保全部报警、事件集中显示远程控制各站控制程序的启动、设备的运行、归档正确的时间标记。通过软件 SINAUT ST7CO进停止控制可人为干预也可根据程序设定自动进行。行组态就可以组成完整的 SINAUT S远程站控制系②突发报警统各远程站具有独立控制能力,可自动检测设备的公司办公楼内安装局域网中心控制室内配置相故障信号并可上传报警信息应的客户机在办公楼其它办公室也配置相应的客户远程设定机组成客户机服务器系统系统远程设定各远程站点的工作参数如报警极系统结构原理如图1所示。限、设备的运行时间等可以随时改变远程站的运行状态进行遥控干预。L作站D数据处理喜=雷囿系统存储各远程站点设备的工作状态信息和仪表司主站采集的数据并对信息和数据进行统计处理归档以报表的形式输出。λ线电台5网络联接无线电发射系统采用标准的网络通信协议,可方便地集成到速删聊其它计算机信息管理系统中实现生产和管理办公自PLC Profibus-FMS PLC动化。CPU315- 2DP图1 SCADA系统结构原理图结束语2.4上位机组态软件本文针对污水处理工艺的特点利用远程通信构西门子公司的 WinCC是基于 WindowsN'/2000平成分级计算杋控制系统实现污水处理自动化提高污台的组态软件,中心主站上位机采用 WinCC组态软水处理的质量和效果降低了运行费用。该系统具有件从远程站的PC中采集数据实时地反映整个系统设计先进、运行可靠等特点适合于现代化的污水处理的运行状态。上位机界面主要显示部分包括污水处系统现已成功地应用于城市污水处理并取得了良好理控制工艺图、运行状态表、报警和历史数据的查询、的社会和经济效益人母管制机组的炉机负荷分配运算与协调控制孙艳等1何克忠李伟.计算机控制系统M]北京清华大学出版社J982马国华.监控组态软件及其应用M]北京清华大学出版社国家863计划资助项目编号2001A4413310收稿日期2002-11-19。3孙增忻.计箅机控制理论及应用[M]北京清华大学出版社第一作者崔光亮男,l975年生在读博士研究生研究方向混沌保密通信、计算机控制、远程监控等母管制机组的炉机负荷分配运算与协调控制Operation of Load Distribution and Coordinated Control in Power generation Units WithHeader孙艳!娄幸2浙大中控技术有限公司杭州310012浙江电力职工大学2杭州310015)摘要论述了母管制热电机组锅炉、汽机的负荷分配运算和协调控制原理。针对实际运行中可能遇到的多种情况给出了在燃料量可调和不可调两种情况下的负荷分配运算及协调控制方案显著提高经济效益。关键词负荷分配锅炉负荷汽机负荷协调控制运行效率母管制机组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引言来自1·锅炉No(负荷指令)汽机调岁器我国许多大型工业企业的内部,般都建有自备电来自2·锅炉站而这些自备电站主要是热电联产供热发电机组因而p(设定值N发电功率锅炉与汽机之间的连接大都是母管制连接。且由于近年锅炉调节器色汽机进汽阀来国内外环保呼声越来越高我国的北方城市的取暖供N·锅炉主汽压力一至2·汽机热也逐步改为由整个城市供热机组取代了原有的一个单位或一个住家大院一台的小锅炉供热。而这些供热发电锅来自N‘炉机组也大都为母管制机组。母管制机组虽然不像单元制燃装率节)率谓节指今包括3个量至N"汽机机组的锅炉汽机发电机之间的关系紧密但要提高其运行效率增加其经济效益也非常有必要考虑锅炉负荷分配和汽机负荷分配以及炉机之间的协调控制。图1母管制热电机组结构图1母管制机组锅炉和汽机的关系理论上讲主蒸汽母管压力恒定是表征锅炉供汽量和汽机汽耗量平衡的标志因此母管压力控制系统供热发电机组的运行方式主要为母管制运行方担负着统一指挥、并列运行各台锅炉加减负荷的任务式且一般给水系统也为母管制运行。当然在某种特该系统的输岀就是所有并列运行锅炉的给定负荷指定情况下也会岀现一炉一机的单元制机组的运行方令。母管制机组负荷指令是通过机组运行工况、要求式。所以其控制方案必须考虑多种运行工况下的控的限制等加以处理的信号构成的。各炉之间负荷控制制运算如对其多台炉、机负荷分配的运算及进行多炉(燃烧控制来完成母管制机组负荷分配控制从而保