基于lk 冗余方案的纪庄子污水处理厂自控系统升级改造

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1、基于LK冗余方案的纪庄子污水处理厂自控系统升级改造葛立福1）江晓川2）于进2）（天津市滨海水业集团，300381）摘要和利时LK系列PLC应用于天津纪庄子污水处理厂升级改造工程，根据污水处理厂工艺要求，提供了一种降低成本、节省空间、更优化的控制方案。本文介绍了控制系统的组成和软件设计思路。该污水处理厂自动化控制系统的全套硬件设备及软件设计工作由北京和利时自动化驱动技术有限公司完成，其自动化控制系统由一个中央控制室和4个PLC现场控制站组成。关键词和利时LK系列PLC；污水处理厂自控系统1引言纪庄子污水处理厂位于天津市河西区

2、卫津河以西、津港运河以北、纪庄子排污河以南的区域，占地面积30公顷。纪庄子污水处理厂的污水处理工艺采用多级AO处理工艺。纪庄子污水处理厂升级改造工程是天津市污水处理工程项目之一，主要内容包括污水处理厂的工艺设备、电气设备和自控仪表设备等的升级改造。纪庄子污水处理厂服务于天津市纪庄子排水系统，升级改造工程的设计处理能力为45万吨/日。2污水处理自控系统的总体设计2.1系统总体设计为了保证生产过程的安全可靠性和生产连续性，两个增补站继续使用欧姆龙CS1系列PLC，两个新增站采用基于和利时LK系列PLC的集中和分散相结合的自动化

3、控制系统，实现对全厂工艺参数、电气参数和设备运行状态的监测、控制、连锁、报警以及报表打印等。通过主站和远程站间的通讯，完成整个工艺流程所必需的数据采集、数据通讯、顺序控制、时间控制、回路调节、上位监视和管理等功能。不仅满足了工艺流程的要求，而且还能实现安全生产，提高生产管理水平。整个系统由1个中央控制室和4个现场控制站组成。现场控制站由PLC系统和检测仪表组成，对各个工艺过程进行分散控制，再由中央控制室对全厂实行集中管理。2.2系统网络结构本系统的网络通讯结构具有简明、高效﹑开放的特点，将以前的五层通讯结构简化为管理层﹑控

4、制层和设备层等具有优异通信功能的三层网络。管理层采用Ethernet网络，实现7PLC与上位机之间、PLC与第三方设备之间的数据通信。控制层采用Profibus-DP网络，负责各个控制器与IO模块的通讯。设备层可以采用串行总线网络、Ethernet网络或Profibus-DP网络等多种。设备层网络用于实现开关﹑仪表和人机界面等现场设备与PLC之间的通信。就地控制具有最高的控制权限。当自控系统由于一些不可抗力导致无法正常运行时，可以通过就地控制保证污水处理过程的连续性。将现场控制箱上的“就地/远程”旋钮切换至“就地”位置，通

5、过箱上的“启动/停止”按钮实现就地手动控制。1.1系统结构与配置根据污水处理工艺的控制要求，污水处理工程自动化控制系统分为三级管理，包括生产管理级（中央控制室）、现场控制级（PLC控制站）和就地控制级。现场各种数据通过PLC系统进行数据采集，并通过主干通讯网络传送到中央控制室的监控计算机，实现集中监控和管理。中央控制室和PLC控制站之间的数据通讯采用高速实时工业以太网，网络结构为环形，传输介质为光纤，通讯速率为100Mbps。同样，中央控制室监控计算机的控制命令也通过上述网络传送到PLC，实施对各单元的分散控制。污水厂自动

6、化控制系统拓扑结构与功能配置如图3所示。图1污水厂自动化控制系统的拓扑结构与配置图71污水处理自控系统的结构与配置1.1生产管理级（中央控制室）中央控制室设有两台监控操作站、一台工程师站、两台数据服务器、一台视频监视服务器、一套DLP拼接屏、一台故障打印机、一台图表打印机、UPS电源、一台网络机柜。中央控制室主要完成对生产过程的管理、调度、集中操作、监视、系统功能组态、控制参数在线修改和设置、记录、报表生成及打印、故障报警及打印，对实时采集的数据进行处理，控制操作以及分析统计等功能。通过高分辨率液晶显示器及DLP拼接屏可直

7、观地动态显示全厂各工艺流程段的实时工况、各工艺参数的趋势画面，使操作人员及时掌握全厂运行情况。同时，中央控制室还配置了专业的工业数据库软件KingHistorian，该项目需要进行历史数据存储的变量点数达8000多点，同时对数据的存储频率要求很高，普通变量要求30秒钟记录一个数据，对于数据精度要求较高的变量，例如“瞬时流量”，要求10秒钟记录一次。所存储的数据包括各监测点水质数据、瞬时流量、累计流量，提升泵、闸门、污泥泵、刮泥机、搅拌机、鼓风机等各设备电压、电流、功率、耗电量，各设备启停时间、启停次数、累计运行时间、故障次

8、数等。1.2现场控制级（PLC控制站或控制层）控制层是实现系统自动控制的关键，控制层的PLC通过程序控制整个污水处理厂设备按照工艺要求自动运转，并实现对现场设备运行状态的采集，现场参数有压力、流量、温度、PH值等，采集到的数据上传至管理层，并最终通过工业数据库软件KingHistorian进行存储。按照