一種水處理輔助系統(tǒng)自動控制裝置制造方法
【專利摘要】一種水處理輔助系統(tǒng)自動控制裝置，其包括水處理輔助系統(tǒng)的現(xiàn)場儀表和執(zhí)行機構(gòu)、信號采集控制裝置、監(jiān)控設(shè)備和人機界面設(shè)備；所述監(jiān)控設(shè)備包括現(xiàn)場控制器PLC、網(wǎng)絡(luò)通訊的現(xiàn)場總線系統(tǒng)、CPU加IO模塊或通訊模塊加IO模塊，CPU＋IO模塊或通訊模塊加IO模塊對信號采集控制裝置進行分散控制和信號采集以及連接現(xiàn)場儀表和執(zhí)行機構(gòu)，現(xiàn)場總線系統(tǒng)連接現(xiàn)場控制器PLC、人機界面設(shè)備、通訊模塊加IO模塊或CPU加IO模塊的通訊網(wǎng)絡(luò)。本實用新型是適用于電廠、水處理廠、造紙廠、煉鋼廠、啤酒廠等水處理輔助系統(tǒng)的自動控制裝置。
【專利說明】一種水處理輔助系統(tǒng)自動控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及水處理輔助系統(tǒng)，尤其是涉及一種符合電廠、水處理廠、造紙廠、煉鋼廠、啤酒廠等自動控制裝置，復(fù)雜工況下可實現(xiàn)遠程監(jiān)控，減少人工干預(yù)。
【背景技術(shù)】
[0002]化學(xué)水處理系統(tǒng)是電廠中一個很重要的組成部分，自然水中含有對設(shè)備有害的物質(zhì)成分，直接利用自然睡會對設(shè)備產(chǎn)生腐蝕性破壞。整個水處理系統(tǒng)操作步驟多、工藝復(fù)雜、閥門等設(shè)備數(shù)量多，水系統(tǒng)中的動力元件-泵是主要的耗能裝置，而我國正面臨著嚴(yán)峻的資源壓力，能源瓶頸正成為制約國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的最主要因素。PLC系統(tǒng)是電廠化學(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。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，采用人機界面作為人機交互工具，實現(xiàn)了該系統(tǒng)的遠程監(jiān)控、手動和自動控制等功能。設(shè)計系統(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]本實用新型目的是，提出一種水處理輔助系統(tǒng)的自動控制裝置，是一種適用于電廠、水處理廠、造紙廠、煉鋼廠、啤酒廠等水處理輔助系統(tǒng)的自動控制裝置，復(fù)雜工況下可實現(xiàn)遠程監(jiān)控，減少人工干預(yù)。
[0004]一種水處理輔助系統(tǒng)自動控制裝置，包括水處理輔助系統(tǒng)的現(xiàn)場儀表和執(zhí)行機構(gòu)、信號采集控制裝置、監(jiān)控設(shè)備和人機界面設(shè)備；所述監(jiān)控設(shè)備包括現(xiàn)場控制器PLC、網(wǎng)絡(luò)通訊的現(xiàn)場總線系統(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模塊對信號采集控制裝置進行分散控制和信號采集以及連接現(xiàn)場儀表和執(zhí)行機構(gòu)，現(xiàn)場總線系統(tǒng)連接現(xiàn)場控制器PLC、人機界面設(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)場總線采用ProfiBus總線，ProfiBus總線是與智能儀表結(jié)合在一起安全性非常高的一種ProfiBus總線形式，可采用ProfiBUS — DP網(wǎng)絡(luò)，PLC搭建整個現(xiàn)場總線系統(tǒng)。
[0006]信號采集控制裝置信號的采集和執(zhí)行命令的下達仍然需要由控制器和現(xiàn)場的IO模塊組成的站來完成。
[0007]現(xiàn)場儀表和執(zhí)行機構(gòu)中，執(zhí)行機構(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，采用人機界面作為人機交互工具，實現(xiàn)系統(tǒng)集成模塊化。實現(xiàn)了該系統(tǒng)的遠程監(jiān)控、手動和自動控制等功能。設(shè)計系統(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量，提設(shè)備工作效率。
[0008]執(zhí)行機構(gòu)主要是根據(jù)工藝的要求由工藝專業(yè)確定，預(yù)留自控系統(tǒng)的接口，對水流量、加藥量的交流變頻調(diào)頻接口，通過控制電機從而控制泵水流量、閥的開度、加藥量等。
[0009]人機界面設(shè)備是直接與操作管理人員進行交流的監(jiān)控視備，一般包括兩部分，即現(xiàn)場監(jiān)視設(shè)備和中控室監(jiān)視設(shè)備?，F(xiàn)場監(jiān)視設(shè)備可以是PC機或是觸摸屏，中控室監(jiān)視設(shè)備一般由工控機、模擬屏或投影儀等組成。
[0010]本實用新型的有益效果是，本實用新型是適用于電廠、水處理廠、造紙廠、煉鋼廠、啤酒廠等水處理輔助系統(tǒng)的自動控制裝置，通過現(xiàn)場總線和監(jiān)視設(shè)備實現(xiàn)復(fù)雜工況下實現(xiàn)遠程監(jiān)控，減少人工干預(yù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0012]如圖所示，包括水處理輔助系統(tǒng)現(xiàn)場儀表和執(zhí)行機構(gòu)、信號采集控制裝置、監(jiān)控設(shè)備和人機界面設(shè)備；所述監(jiān)控設(shè)備包括現(xiàn)場控制器PLC、網(wǎng)絡(luò)通訊的現(xiàn)場總線系統(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模塊對信號采集控制裝置進行分散控制和信號采集以及連接現(xiàn)場儀表和執(zhí)行機構(gòu)，現(xiàn)場總線系統(tǒng)連接現(xiàn)場控制器PLC、人機界面設(shè)備?，F(xiàn)場總線通過交換機和分支器、同軸電纜連接至各水處理控制的分站。人機界面設(shè)備包括IXD、控制面板和打印機。
[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)行機構(gòu)主要是根據(jù)工藝的要求由工藝專業(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行描述。信號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。人機界面主要是指中控室和現(xiàn)場值班室監(jiān)視設(shè)備的選擇。通過設(shè)計人員、調(diào)試人員及專家長期對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量。
[0014]1、基本系統(tǒng)的選擇
[0015]采用現(xiàn)場總線系統(tǒng)，一般現(xiàn)場總線系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)相比，還有最為重要的一點是開發(fā)性好，擴展方便。
[0016]2、通訊網(wǎng)絡(luò)選擇
[0017]現(xiàn)場總線系統(tǒng)最主要的特點就是依賴網(wǎng)絡(luò)通訊，分散控制和信號采集，最大程度的減少布線，節(jié)省安裝和維護費用?，F(xiàn)場總線主要是指從現(xiàn)場控制器或IO模塊到監(jiān)控系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)。目前現(xiàn)場總線，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總線等。目前現(xiàn)場總線技術(shù)還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),各自的功能特點基本一致，因此本工程設(shè)計時選用在中小型控制系統(tǒng)應(yīng)用非常廣泛的ProfiBus總線。其在性價比較高，且在國內(nèi)推廣的時間長，穩(wěn)定性較高。
[0018]3,ProfiBus總線有三種形式DP、PA和FMS。PA總線是與智能儀表結(jié)合在一起安全性非常高的一種ProfiBus總線形式，造價比較高，常用于石油化工冶金等行業(yè)；FMS總線適用于大范圍和復(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總線是用于傳感器和執(zhí)行器級的高速數(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。本工程是污水處理工程，對通訊安全性的要求并不太高，通信的任務(wù)比較簡單，對系統(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)，即用西門子S7系列PLC搭建整個系統(tǒng)?？偩€采用普通雙絞作為傳輸介質(zhì)，通訊速率可以達到12MBP。
[0019]3、現(xiàn)場站設(shè)備配置的選擇[0020]對于ProfiBus — DP網(wǎng)絡(luò)來說只是提供了 一個從現(xiàn)場到監(jiān)控層的信息通道，但信號的采集和執(zhí)行命令的下達仍然需要由控制器和現(xiàn)場的IO模塊組成的站來完成。ProfiBus - DP網(wǎng)絡(luò)是一種主從站的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。整個網(wǎng)絡(luò)上最多可以有128個從站，但只有一個作為主站，所有的通訊事務(wù)都由主站來管理。主站必須要有控制器(CPU)，同時也可以安裝IO采集模塊。從站有兩種方式:CPU + IO模塊和通訊模塊+ IO模塊。第一種方式每個從站都由CPU，每個站的控制事務(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有CPU，所有的控制事務(wù)都由主站CPU來完成，通過總線網(wǎng)絡(luò)把命令結(jié)果傳輸?shù)綇恼就瓿桑瑥恼局皇沁h程10。前述這兩種從站組成方式各有自己的特點。第一種方式，控制比較分散，通訊事務(wù)較小，對網(wǎng)絡(luò)的依賴不強，但每個分站都有CPU，造價高。第二種方式，控制集中，控制事務(wù)對網(wǎng)絡(luò)依賴性強，需要可靠的網(wǎng)絡(luò)來支撐，同時對主站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。這兩種方式對工程的現(xiàn)場安裝布線施工影響比較少。
[0021]4、人機界面設(shè)備的選擇
[0022]人機界面設(shè)備是直接與操作管理人員進行交流的監(jiān)控視備，一般由兩部分組成，即現(xiàn)場監(jiān)視設(shè)備和中控室監(jiān)視設(shè)備?，F(xiàn)場監(jiān)視設(shè)備可以是PC機或是觸摸屏，中控室監(jiān)視設(shè)備一般由工控機、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整個系統(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，采用人機界面作為人機交互工具，實現(xiàn)系統(tǒng)集成模塊化。實現(xiàn)了該系統(tǒng)的遠程監(jiān)控、手動和自動控制等功能。設(shè)計系統(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量，提設(shè)備工作效率。
[0025]執(zhí)行機構(gòu)主要是根據(jù)工藝的要求由工藝專業(yè)確定，預(yù)留自控系統(tǒng)的接口，對水流量、加藥量的交流變頻調(diào)頻接口，通過控制電機從而控制泵水流量、閥的開度、加藥量等。
[0026]雖然本實用新型已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本實用新型所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識者，在不脫離本實用新型的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與潤飾。因此，本實用新型的保護范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種水處理輔助系統(tǒng)自動控制裝置，其特征是包括水處理輔助系統(tǒng)的現(xiàn)場儀表和執(zhí)行機構(gòu)、信號采集控制裝置、監(jiān)控設(shè)備和人機界面設(shè)備；所述監(jiān)控設(shè)備包括現(xiàn)場控制器PLC、網(wǎng)絡(luò)通訊的現(xiàn)場總線系統(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模塊對信號采集控制裝置進行分散控制和信號采集以及連接現(xiàn)場儀表和執(zhí)行機構(gòu)，現(xiàn)場總線系統(tǒng)連接現(xiàn)場控制器PLC、人機界面設(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)自動控制裝置，其特征是現(xiàn)場總線采用ProfiBus 總線。
【文檔編號】G05B19/418GK203455687SQ201320552052
【公開日】2014年2月26日 申請日期: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 申請人:南京中電環(huán)保工程有限公司