一种水处理辅助系统自动控制装置制造方法
【专利摘要】一种水处理辅助系统自动控制装置，其包括水处理辅助系统的现场仪表和执行机构、信号采集控制装置、监控设备和人机界面设备；所述监控设备包括现场控制器PLC、网络通讯的现场总线系统、CPU加IO模块或通讯模块加IO模块，CPU＋IO模块或通讯模块加IO模块对信号采集控制装置进行分散控制和信号采集以及连接现场仪表和执行机构，现场总线系统连接现场控制器PLC、人机界面设备、通讯模块加IO模块或CPU加IO模块的通讯网络。本实用新型是适用于电厂、水处理厂、造纸厂、炼钢厂、啤酒厂等水处理辅助系统的自动控制装置。
【专利说明】一种水处理辅助系统自动控制装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及水处理辅助系统，尤其是涉及一种符合电厂、水处理厂、造纸厂、炼钢厂、啤酒厂等自动控制装置，复杂工况下可实现远程监控，减少人工干预。
【背景技术】
[0002]化学水处理系统是电厂中一个很重要的组成部分，自然水中含有对设备有害的物质成分，直接利用自然睡会对设备产生腐蚀性破坏。整个水处理系统操作步骤多、工艺复杂、阀门等设备数量多，水系统中的动力元件-泵是主要的耗能装置，而我国正面临着严峻的资源压力，能源瓶颈正成为制约国民经济可持续发展的最主要因素。PLC系统是电厂化学水处理中应用最多的辅助系统。PLC系统具有高可靠性，编程方便，易于使用，环境要求低，与其他装置的配置连接方便的优点。利用PLC技术和交流变频调频技术，将PLC作为中央处理单元，采用人机界面作为人机交互工具，实现了该系统的远程监控、手动和自动控制等功能。设计系统功能块，减少人员工作量，可以广泛应用于各种工艺流程。
【发明内容】
[0003]本实用新型目的是，提出一种水处理辅助系统的自动控制装置，是一种适用于电厂、水处理厂、造纸厂、炼钢厂、啤酒厂等水处理辅助系统的自动控制装置，复杂工况下可实现远程监控，减少人工干预。
[0004]一种水处理辅助系统自动控制装置，包括水处理辅助系统的现场仪表和执行机构、信号采集控制装置、监控设备和人机界面设备；所述监控设备包括现场控制器PLC、网络通讯的现场总线系统、CPU加IO模块或通讯模块加IO模块，CPU加IO模块或通讯模块加IO模块对信号采集控制装置进行分散控制和信号采集以及连接现场仪表和执行机构，现场总线系统连接现场控制器PLC、人机界面设备、通讯模块加IO模块或CPU加IO模块的通讯网络。
[0005]现场总线采用ProfiBus总线，ProfiBus总线是与智能仪表结合在一起安全性非常高的一种ProfiBus总线形式，可采用ProfiBUS — DP网络，PLC搭建整个现场总线系统。
[0006]信号采集控制装置信号的采集和执行命令的下达仍然需要由控制器和现场的IO模块组成的站来完成。
[0007]现场仪表和执行机构中，执行机构利用PLC技术和交流变频调频技术，将PLC作为中央处理单元，采用人机界面作为人机交互工具，实现系统集成模块化。实现了该系统的远程监控、手动和自动控制等功能。设计系统功能块，减少人员工作量，可以广泛应用于各种工艺流程。减少故障率及人工维护量，提设备工作效率。
[0008]执行机构主要是根据工艺的要求由工艺专业确定，预留自控系统的接口，对水流量、加药量的交流变频调频接口，通过控制电机从而控制泵水流量、阀的开度、加药量等。
[0009]人机界面设备是直接与操作管理人员进行交流的监控视备，一般包括两部分，即现场监视设备和中控室监视设备。现场监视设备可以是PC机或是触摸屏，中控室监视设备一般由工控机、模拟屏或投影仪等组成。
[0010]本实用新型的有益效果是，本实用新型是适用于电厂、水处理厂、造纸厂、炼钢厂、啤酒厂等水处理辅助系统的自动控制装置，通过现场总线和监视设备实现复杂工况下实现远程监控，减少人工干预。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型结构示意图。
【具体实施方式】
[0012]如图所示，包括水处理辅助系统现场仪表和执行机构、信号采集控制装置、监控设备和人机界面设备；所述监控设备包括现场控制器PLC、网络通讯的现场总线系统、CPU加IO模块或通讯模块加IO模块，CPU加IO模块或通讯模块加IO模块对信号采集控制装置进行分散控制和信号采集以及连接现场仪表和执行机构，现场总线系统连接现场控制器PLC、人机界面设备。现场总线通过交换机和分支器、同轴电缆连接至各水处理控制的分站。人机界面设备包括IXD、控制面板和打印机。
[0013]自控系统的构建主要是指四部分(1-4分站)系统形式和设备的选择。本执行机构主要是根据工艺的要求由工艺专业确定，预留自控系统的接口，仪表的选择将在后面的部分进行描述。信号采集控制部分主要包括基本控制系统的选择以及系统确定后控制设备和必须通讯网络的选择。人机界面主要是指中控室和现场值班室监视设备的选择。通过设计人员、调试人员及专家长期对水处理控制的情况分析，提出一种模块集成化装置，此控制装置可适用于各种水处理工艺流程，可以提高设备的通用性，减少工作人员的维护量。
[0014]1、基本系统的选择
[0015]采用现场总线系统，一般现场总线系统与DCS系统相比，还有最为重要的一点是开发性好，扩展方便。
[0016]2、通讯网络选择
[0017]现场总线系统最主要的特点就是依赖网络通讯，分散控制和信号采集，最大程度的减少布线，节省安装和维护费用。现场总线主要是指从现场控制器或IO模块到监控系统的通讯网络。目前现场总线，根据通讯协议的不同可以分为很多种，比如，ProfiBus、CAN、ControlNet、DeviceNet FF Lon总线等。目前现场总线技术还没有统一的标准,各自的功能特点基本一致，因此本工程设计时选用在中小型控制系统应用非常广泛的ProfiBus总线。其在性价比较高，且在国内推广的时间长，稳定性较高。
[0018]3,ProfiBus总线有三种形式DP、PA和FMS。PA总线是与智能仪表结合在一起安全性非常高的一种ProfiBus总线形式，造价比较高，常用于石油化工冶金等行业；FMS总线适用于大范围和复杂的通讯系统，旨在解决通用性通讯任务，传速速度中等；DP总线是用于传感器和执行器级的高速数据传速网络，不需要智能仪表配合，安全性略低于PA总线。本工程是污水处理工程，对通讯安全性的要求并不太高，通信的任务比较简单，对系统的传输速度有一定要求。因此本工程的采用ProfiBUS - DP网络，即用西门子S7系列PLC搭建整个系统。总线采用普通双绞作为传输介质，通讯速率可以达到12MBP。
[0019]3、现场站设备配置的选择[0020]对于ProfiBus — DP网络来说只是提供了 一个从现场到监控层的信息通道，但信号的采集和执行命令的下达仍然需要由控制器和现场的IO模块组成的站来完成。ProfiBus - DP网络是一种主从站的网络结构。整个网络上最多可以有128个从站，但只有一个作为主站，所有的通讯事务都由主站来管理。主站必须要有控制器(CPU)，同时也可以安装IO采集模块。从站有两种方式:CPU + IO模块和通讯模块+ IO模块。第一种方式每个从站都由CPU，每个站的控制事务都由本站完成，与主站之间的通讯量比较少。第二种方式是所有的从站都没有CPU，所有的控制事务都由主站CPU来完成，通过总线网络把命令结果传输到从站完成，从站只是远程10。前述这两种从站组成方式各有自己的特点。第一种方式，控制比较分散，通讯事务较小，对网络的依赖不强，但每个分站都有CPU，造价高。第二种方式，控制集中，控制事务对网络依赖性强，需要可靠的网络来支撑，同时对主站CPU的性能要求高，在软件编程和调试方面具有很大的优势。这两种方式对工程的现场安装布线施工影响比较少。
[0021]4、人机界面设备的选择
[0022]人机界面设备是直接与操作管理人员进行交流的监控视备，一般由两部分组成，即现场监视设备和中控室监视设备。现场监视设备可以是PC机或是触摸屏，中控室监视设备一般由工控机、模拟屏或投影仪等组成。监视设备应在兼顾投资的情况下，保证操作管理人员可以对整个系统全面直观的监视与控制。
[0023]利用PLC技术和交流变频调频技术，将PLC作为中央处理单元，采用人机界面作为人机交互工具，实现系统集成模块化。实现了该系统的远程监控、手动和自动控制等功能。设计系统功能块，减少人员工作量，可以广泛应用于各种工艺流程。
[0024]减少故障率及人工维护量，提设备工作效率。
[0025]执行机构主要是根据工艺的要求由工艺专业确定，预留自控系统的接口，对水流量、加药量的交流变频调频接口，通过控制电机从而控制泵水流量、阀的开度、加药量等。
[0026]虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本实用新型所属【技术领域】中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
【权利要求】
1.一种水处理辅助系统自动控制装置，其特征是包括水处理辅助系统的现场仪表和执行机构、信号采集控制装置、监控设备和人机界面设备；所述监控设备包括现场控制器PLC、网络通讯的现场总线系统、CPU加IO模块或通讯模块加IO模块，CPU加IO模块或通讯模块加IO模块对信号采集控制装置进行分散控制和信号采集以及连接现场仪表和执行机构，现场总线系统连接现场控制器PLC、人机界面设备、通讯模块加IO模块或CPU加IO模块的通讯网络。
2.根据权利要求1所述的水处理辅助系统自动控制装置，其特征是现场总线采用ProfiBus 总线。
【文档编号】G05B19/418GK203455687SQ201320552052
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年9月5日 优先权日:2013年9月5日
【发明者】俞荣建, 郭培志 申请人:南京中电环保工程有限公司