自控系统（精选12篇）
自控系统 篇1
(一) 引言
自控系统需要考虑技术的先进性及未来的发展需求, 采用集计算机技术、通讯技术、网络技术、自控技术于一体的控制网络技术。本文设计了一个集多种技术于一体的污水自控系统, 建立了系统的硬件框架, 对每个控制部分进行了说明。自控系统由两台监控计算机, 4台PLC组成。两台监控计算机互为备用, 分别配备开发版和运行版组态软件, 显示现场各仪表数值、设备工况, 并对设备进行控制。
(二) 系统方案
本方案包含自控系统、仪表系统、避雷系统三大部分。
1.自控、仪表系统
该方案综合考虑原有图纸的设计和实际需要, 在满足原设计功能的基础上进一步优化、主要水质在线分析仪表选用进口品牌, 部分仪表选用国内外知名品牌。
本工程自控系统的控制级别设置为三层:第一层为现场手动控制, 在各电气站点, 可单独启停各设备及各执行机构。第二层为PLC逻辑联动控制, 由PLC根据现场各设备采集的数据及系统设备运行逻辑关系, 自动控制各站点内的电气设备运行状态。第三层为中央控制计算机监测、修改PLC控制参数、上位机点动控制, 实现远程实时监控。
(1) 中央控制室站
中央控制站设于综合楼控制室内, 由2台监控计算机 (21寸纯平显示器) 、A3打印机、一组不间断电源 (UPS) 、操作台、工业以太网交换机 (带网管功能) 组成。两台监控计算机互为备用。中央控制站监控计算机通过工业以太网向下采集现场控制站传来的各类数据和信号, 进行数据的存储、趋势曲线绘制、报表打印、动态画面显示、过程监视和故障报警等工作, 并可对现场设备进行自动连锁控制或直接点动控制。
中央控制室站具有的功能:
1) 采集全厂的工艺参数值及设备运行状态信息。根据采集到的信息, 建立信息数据库并对相应工艺参数值做出趋势曲线 (含历史数据) , 供调度员分析比较, 以便找出事故原因, 改进管理方法, 保证出水水质, 提高污水处理厂的经济效益。
2) 自动生成生产报表 (班/日/月/年) , 进行打印和存储, 供生产管理使用。班报表的形式包括班次、日期、报表名称、采样点编号、计量单位、以及采样点平均值、最小值、最大值、连续计量的累积值, 班的处理水量。日、月、年报表的形式与班报表形式类同。
3) 绘制图表和曲线, 如:水量、水位变化过程曲线、参数时序曲线、计量累积曲线、事故报警总表等。
4) 现场转换开关处于“自动”位置时, 在中控室可对有关设备进行远程控制 (开机/停机) 。
5) 按照工艺要求有连锁条件的设备在现场控制箱在自动的情况下和中央控制室界面选择相应的设备连锁时可以根据工艺设定值自动运行。
(2) 现场控制站
为了优化网络结构, 节约布线成本, 本系统设置两个PLC主站 (PLC1和PLC2) , PLC1安装在进水提升泵房, 主要检测控制粗格栅、细格栅、提升泵、旋流沉砂池等设备信号及过程分析仪表信号;PLC2安装在CASS池, 主要检测CASS池上设备信号及水质仪表信号、出水消毒池仪表信号。此外由于污水处理厂内粗格栅控制系统、细格栅控制系统、脱水机控制系统、滗水器控制系统、紫外消毒池处理设备均带有小型PLC, 能够提供PROFIBUS协议支持;1台潜水排污泵变频柜、3台鼓风机变频柜内变频器均能够提供PROFIBUS协议支持;为了在中央控制室能够检测、控制所有设备及自带变频器的设备运行情况, 将粗格栅控制系统、细格栅控制系统作为PLC1的DP从站;脱水机控制系统、滗水器控制系统、消毒池设备控制系统作为PLC2的DP从站;潜水排污泵变频柜、鼓风机变频柜通过采用PROFIBUS分别接入PLC1及PLC2, 可以在中央控制室显示潜水排污泵、鼓风机等设备的运行参数;由于需要将部分低压配电柜的电力参数显示在中央控制室, 增加一套通讯管理机, 实现电参智能仪表的数据通讯功能。
现场控制站及远程I/O站实际控制点数:
根据实际控制点数考虑到增加一定的余量, 设置所有模块点数不大于16点, 设计模块数量及点数如下:
各现场控制站由可编程控制器PLC、UPS和过电保护装置等组成。可编程控制器PLC选用技术先进、广泛应用与水处理行业的系统, 具有高可靠、可扩充性的特点, 能承受工业环境的严格要求。本方案选择德国VIPA PLC。
德国惠朋 (VIPA GmbH) 公司是自动化元器件及系统的专业制造商, 国际Profibus组织成员。VIPA系统300V, 与西门子S7-300系列完全兼容, 数据传输速度比同档次S7-300快。CPU都自带有用于PG/OP通讯的以太网接口。可用网线直接编程, 不需要编程电缆。
(3) 网络系统
该控制系统网络采用二层网络结构。现场站与中央控制站之间采用光纤作为通讯介质, 中央控制室站、PLC1站、PLC2站均设置工业交换机, 通过自愈式光纤环网方式实现以太网 (10/100Mbps) 冗余连接, 环网上任何一点的光纤连接意外断开, 系统都能通过反向环的方式提供后备以太网链路, 保证系统可用性的同时兼顾经济性。系统网络控制图如下图:
(4) 一次仪表及检测控制要求
一次仪表和执行机构分别是控制系统的五官和手脚, 是控制系统的来源和控制目的, 本系统仪表选型充分考虑性价比及售后维护的便捷性, 主要水质分析仪表选用进口或合资品牌, 部分过程仪表在以往的项目中选择质量、性能较好的国内品牌, 在充分满足工艺检测及控制要求及质量保证的前提下, 综合选用国内外质优水质过程分析仪表。
2.避雷系统
设置了避雷系统, 包括电源避雷和信号避雷, 主要设备采用深圳楚邦的防雷避雷产品。
(1) 电源避雷
1) PLC柜电源避雷。在各PLC控制站 (PLC1、PLC2) 的主电源输入端 (UPS前) 接上D级防雷器, 用于防雷击、防浪涌过电压保护。
2) 中控室电源避雷。在低压柜中控室的主电源进线端接入C级防雷器, 用于防雷击、防浪涌过电压保护;在中控室主电源输入端 (UPS前) 接入D级防雷器, 用于防浪涌过电压保护。
3) 在现场各仪表电源输入端接入D级防雷器, 用于防浪涌过电压保护。
(2) 信号避雷
从现场各自控设备、仪表→各PLC柜 (PLC1、PLC2、I/O2) 的每一条输入、输出信号线串联接入24VDC专用信号防雷器, 用于防雷电浪涌、过电流、过电压保;其中各仪表输出到各PLC站的信号线端加装信号避雷器。
(3) 接地
1) PLC柜防雷接地与低压电气公用一地, 所有电源避雷器、信号避雷器接地端等电位连接后, 与公用地相连。
2) PLC电源模块直流接地。单独在现场PLC柜附近安设专用地下电极, 接PLC电源模块直流地, 用于抗电源干扰。
3) 信号线屏蔽层接地。所有信号线屏蔽层采用一点接地形式, 等电位连接后与PlC柜体连接, PlC柜体与电缆沟接地系统连接。
4) 中控室防雷接地。中控室所有电源避雷器、信号避雷器接地端等电位连接后, 与电源保护地PE连接。
5) 现场仪表电源地PE与PLC柜内防雷接地系统相联, 现场仪表箱内电源避雷器、信号避雷器接地端等电位连接后接电源地PE, 现场仪表箱外壳单独接地。
(三) 总结
采用了现场手动控制、PLC逻辑联动控制和中央控制计算机三层控制级别, 设计了一个集多种技术于一体的应用控制系统。自控系统由两台监控计算机, 4台PLC组成。两台监控计算机互为备用, 分别配备开发版和运行版组态软件, 显示现场各仪表数值、设备工况, 并对设备进行控制, 在实际中得到了良好的应用。
参考文献
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自控系统 篇2
污水处理厂自控系统
技
术
方
案
北京华联电子科技发展有限公司
2014年9月29 天水工业园区污水厂自控系统方案及相关技术说明
一、系统概述：
天水工业园区污水处理厂的自控系统由PLC站与监控操作站控制管理系统组成的自控系统和仪表检测系统两大部分组成。前者遵循“集中管理、分散控制、资源共享”的原则；后者遵循“工艺必需、先进实用、维护简便”的原则。
为了满足武威工业园区污水处理厂工程实现上述要求，必须保证控制系统的先进性和可靠性，才能保证本厂设备的安全、正常、可靠运行。
本方案本着质量可靠、技术先进、性价比高的原则，结合我公司在实施其它类似项目中的设计、实施和组织的成功经验，充分考虑技术进步和系统的扩展，采用分层分布式控制技术，发挥智能控制单元的优势，降低并分散系统的故障率，保证系统较高的可靠性、经济性和扩展性，从而实现对各现场控制设备的操作、控制、监视和数据通讯。1.1 系统基本要求
工控通讯网络为光纤冗余环型工业以太网，通讯波特率≥100Mbps，系统自适应恢复时间<300ms，通讯距离（无中继器）≥1Km，网络介质要求使用可直埋的光缆, 在出现故障时, 可在线增加或删除任意一个节点, 都不会影响到其他设备的运行和通讯。本系统采用先进的监控操作站控制系统，即系统采用全开放式、关系型、面向对象系统结构，支持不同计算厂家的硬件在同一网络中运行，并支持实时多任务，多用户的操作系统。
主要用于污水厂的生产控制、运行操作、监视管理。控制系统不仅有可靠的硬件设备，还应有功能强大，运行可靠，界面友好的系统软件、应用软件、编程软件和控制软件。1.2系统可靠性的要求
控制系统在严格的工业环境下能够长期、稳定地运行。系统组件的设计符合真正的工业等级，满足国内、国际的安全标准。并且易配置、易接线、易维护、隔离性好，结构坚固，抗腐蚀，适应较宽的温度变化范围。系统具备良好的电磁兼容性，支持I/O模板在系统运行过程中进行带电热插拔。能够承受工业环境的严格要求。1.3系统的先进性
系统的设计以实现“现场无人职守，分站少人值班”为目的。设备装置的启、停及联动运转均可由中央控制室远程操纵与调度。1.4系统的故障诊断
控制系统有一套完整的自诊断功能，可以在运行中自动地诊断出系统的任何一个部件是否出现故障，并且在监控软件中及时、准确地反映出故障状态、故障时间、故障地点、及相关信息。在系统发生故障后，I/O的状态应返回到系统根据工艺要求预设置的状态上。1.5系统扩展性和兼容性
为了保证武威工业园区污水处理厂扩建或改造时满足工厂的控制要求，控制系统具有较强扩展能力。
控制系统主要用于污水处理厂的生产控制、运行操作、监视管理。不仅有可靠的硬件设备，还有功能强大，运行可靠，界面友好的系统软件、应用软件、编程软件和控制软件。
监控系统的数据库结构为面向对象的，实时式，关系型数据库。操作系统和监控软件具有冗余和容错及灾难性恢复等功能。
二、系统结构及特点：
2.1控制系统结构
天水工业园区污水处理厂自控系统采用分层分布式结构网络控制方式。该控制系统共分为主控级(中控室)和现地控制层（分控站）。实现相应控制层设备的监视、操作、控制和网络通讯连接。网络结构图如下：
2.2 中控室
拟设于综合楼内。中央控制室的监控管理操作站系统完成全厂的自动控制。包括两套互为热备的监控工作站、印机、UPS电源。中央控制系统通过工业以太网，采用光缆与各现场控制PLC站连接。这两套工作站为热冗余配备，可以分别侧重监测或组态功能，故障时互为备用，具有灵活的运行方式。
为观显示全厂工艺过程全貌，方便管理，在中控制室设立了电动投影屏幕和投影仪，显示全厂工艺流程图和主要参数及设备运行状态。
通过大容量的UPS 为中央控制室的所有设备提供了高质量的电源。2.3分控站
每个分控站配置一套PLC控制柜。柜内包括可编程序控制器、操作员界面HMI、24VDC电源装置、冗余光纤交换机、电源防雷过电压保护装置、小型断路器、接线端子、小型继电器，安装连接缆线和附件等。
根据污水厂工艺特点，构筑物的布置和现场控制的分布情况，设置四个PLC现场子站，PLC现场子站选用可编程序控制器（PLC），PLC为模块化结构，硬件配置较灵活，易于扩展，软件编程方便。并且PLC子站与相应的MCC置于同一地点，节省其间电缆。当中控室监控工作站故障退出运行或通道故障使分控站控制单元和主控级监控工作站通讯中断时，各现地控制单元能独立运行，进行控制和监视，提高运行可靠性。
1#现场控制站位于污泥浓缩脱水机房内。
负责监控：粗格栅及进水泵房、细格栅及曝气沉砂池、撇水池、污泥浓缩脱水机房。
控制对象为：1#、2#回转式细格栅除污机；无轴螺旋压榨机；桁车；吸砂机；中心传动浓缩机10WF1、10WF2、10WF3轴流风机。
IO点数统计：数字量输入DI：83；数字量输出DO：34；模拟量输入AI:17；模拟量输出AO:1。2#现场控制站位于鼓风机房及变配电间内。负责监控：加药间、鼓风机房和变配电间。
控制对象为：7GB2、7GB3、7GB5、7GB6鼓风机、7GV2、7GV3、7GV5、7GV6电动蝶阀；7ZF11、7ZF12、7ZF13、7ZF14、7ZF21、7ZF22、7ZF23、7ZF24、7ZF31、7ZF32、7ZF33、7ZF34轴流风机； 8WF1、8WF2、8WF3轴流风机； 2GV电动调节阀。
IO点数统计：数字量输入DI：113；数字量输出DO：40；模拟量输入AI:8；模拟量输出AO:6。
3#现场控制站位出水泵房内。
负责监控：消毒池、清水池、出水泵房。
控制对象为：1#、2#、3#、4#离心泵；6FM1、6FM2、6FM3轴流风机；12XHB1、12XHB2循环泵；12BJB1、12BJB2补水泵。
IO点数统计：数字量输入DI：26；数字量输出DO：9；模拟量输入AI:10；模拟量输出AO:0。
4#现场控制站位于A2/O+MBR池附属建筑内。
负责监控：A2/O+MBR池。（此站控制系统供应商已集成，具备以太网通讯接口，配置触摸屏和不间断电源。)2.4 控制系统特点
2.4.1 由于控制设备的分布特点及控制的独立性，采用现地元件层实现自动化仪表的数据采集，采用现地控制单元实现了相对独立设备的本体控制；从而大大减轻了操作员工作站监控操作站的负荷，有利于各级控制设备监控功能的合理分配和利用；
2.4.2由于各现地控制单元相对独立，并且能够脱网独立运行，特别是在集控层总线网络瘫痪时，能够保证现地单元可靠地运行，大大提高了控制系统的可靠性； 2.4.3采用分层分布式控制方式，使得总线网络的通讯负荷减少、通讯误码率大大降低，解决了数据通讯的瓶径问题，同时使网络结构更清晰、检修维护更方便； 采用分层分布式控制方式，该控制系统具有更好的扩展性，若需对系统扩展，只要将接入相应的网络层中即可，不会影响到集控层网络的运行和操作。
三、系统控制方式及功能描述：
3.1 系统控制方式：
现场手动模式：设备的现场控制箱或MCC 控制柜上的“就地/远程”开关选择“就地”方式时，通过现场控制箱或MCC 控制柜上的按钮实现对设备的启/停、开/关操作。
遥控模式：即远程手动控制方式。现场控制箱或MCC 控制柜上的“就地/远程” 开关选择“远程”方式时，操作人员通过操作面板或中控系统操作站的监控画面用鼠标器或键盘选择“遥控”方式并对设备进行启/停、开/关操作。
自动模式：现场控制箱或MCC 控制柜上的“就地/远程”开关选择“远程”方式，且现场控制站的“自动/遥控”设定为“自动”方式时，设备的运行完全由各PLC 根据污水处理厂的工况及生产要求来完成对设备的运行或开/关控制，而不需要人工干预。
控制方式设计为：就地手动控制优先，在此基础上，设置远程遥控和自动控制。控制级别由高到低为：现场手动控制、遥控控制、自动控制。
3.2 主控级设备：
天水工业园区污水处理厂自控系统主控工作作站接收全厂设备的运行状况，同时也对现地控制设备发送各种控制命令。主控级工作站由两套互为热备的台湾研华公司生产的IPC-610H型工控机作为主要控制设备，采用Microsoft公司的Windows XP 操作系统和德国西门子的自动化监控组态软件WINCC开发版工业组态软件，完成数据的采集、设备的控制和监视以及与各分控站的通讯功能等。
主控级设备功能: 3.2.1 数据采集
实时采集各个终端站传送的各类数据和信号，通过在彩色监视器(TFT)显示总工艺流程图，分段工艺流程图，供电系统图，工艺参数，电气参数，电气设备运行状态等。
操作站以“人—机”对话方式指导操作，自动状态下，可用键盘或鼠标器设定工艺参数、控制电气设备。3.2.2 数据处理
对来自各现地控制单元的实时数据和相关设备状态信息进行数据校验检测； 实现系统的故障检测和诊断功能，如总线网络中途断线、站的失电、站地址的冲突、模块配置不对应等常见故障；
汇总各现地控制单元的所有上送数据和状态信息。
数据查询功能：对系统中存储的相关设备数据能够按照时间、时段、设备、报警等各种方式进行查询；
数据检测功能：对现地控制单元上送数据进行实时性、可靠性等验证，保证数据的正确性；
根据采集的实时数据生成相应的各类生产报表、形成历史数据记录、趋势曲线记录等；
完成语音报警等功能； 3.2.3 控制和监视
实现全厂各个现地控制单元的实时监视；
通过人机终端，实时显示各现地控制单元的状态信息和实时控制。3.2.4 数据通讯
通过光纤总线网络实现主控级计算机与分控站PLC和智能通讯装置的实时数据通讯； 3.2.5 画面显示
根据系统采集的各分控站控制单元设备的实时数据和状态信息，实时刷新系统的相关画面；
实时显示系统的总工艺流程图，分段工艺流程图，供电系统图，工艺参数，电气参数，电气设备运行状态等；
系统画面中设置导航画面，通过导航画面可方便实现画面的快速切换； 在每个画面设置画面帮助，可为操作员提供快速操作帮助； 3.2.6 存储和打印
实时记录和存储系统中各分控控制单元中相关设备的实时数据，并形成历史数据文件。实时存储和打印的数据主要有： 各类操作记录； 各类事故和故障记录； 各类报表记录等。3.2.7 事故、故障报警
系统可实现系统中各分控控制单元所有设备的事故、故障等的报警、记录以及相应的报警画面弹出显示、语音报警等功能，并且能够按照报警发生的时间、次序、设备名称、事故和故障名称等等进行查询等。3.2.8 保护功能
系统具有多种安全设备、操作员操作权限设置、操作命令确认、操作口令确认、设备联锁等功能，可实现系统的安全、可靠、正常运行。
系统设置有操作员操作权限等级设置，可根据操作要求，进行相应权限的登录操作；
操作员在操作过程中设置有操作口令和操作命令确认，有效地避免了设备的误动； 3.2.9 自诊断功能 系统能够提供完善的硬件和软件自诊断功能，主要包括： 计算机硬件设备及接口设备的自检； 系统通讯网络连接的自检；
系统相关设备的自检、故障提示等功能。软件
3.2.10 系统软件
选用具有开放式软件接口的实时多任务、多用户系统的Microsoft Windows Xp中文版网络操作系统。3.2.11 数据库软件
采用实时分布式关系型数据库系统，通过对监控对象的组态，实时监测和控制各监控对象，并自动生成操作记录、遥信变位、事故记录等实时数据。
历史数据库能够通过DDL、DDE及OLE等与其它应用软件交换数据，并带有标准的SQL接口和ODBC接口，为系统维护、管理提供技术基础。3.2.12 应用软件
包括工业实时监控组态软件、现场总线组态软件、数据库软件、标准工业控制和专用水处理过程控制图形库等。工业实时监控组态软件配置有开发版（无限点）、运行版和监控版。其主要功能是：
(1)运行监控
采用图控软件组态设计中控室的运行监控软件，具有中文界面、操作提示和帮助系统。操作界面主要以流程图方式表示，从总体流程图直到每个单体的局部流程图，在流程图上显示的设备，均可点击进入该设备的进一步细节数据或对其进行控制。工艺过程、运行数据和设备状态均以图形方式直观表示。运行参数和目标控制参数，可以点击进入其属性或进行设定修改。
(2)数据库的生成及管理
提供整个监控系统运行的各种数据参数、各机械电气设备状态、以及各接口设备状态的实时数据库及历史数据库，并能根据信息分类生成各种专用数据库，且具有在线查询、修改、处理、打印等数据库管理软件，可进行日常的操作及维护，同时还具有ODBC功能，与其它数据库建立共享关系。
保存在内存中的实时数据库应存贮由各种监控对象的动态数据，数据刷新周期应可调，以保证关键数据的实时响应速度。短期历史数据库应能够保存7天的实时数据和组合数据，并不断地予与刷新（其数据来自于实时数据库）。历史数据库中能够存入各设备的运行参数、报警记录、事故记录、调度指令等。并具有存贮3年运行数据的能力。
(3)组态
通信组态：生成各种通信关系。明确节点间的通信关系，可实现现场仪表与PLC之间、PLC与监控计算机之间，以及计算机与计算机之间的数据通信。
控制系统组态：生成各种控制回路。明确系统的控制功能，各控制回路组成结构、控制方式与策略。
(4)图形生成及查询
应用软件具有强力而有效的图形组态显示功能。能画出总平面图、工艺流程图、设备平立面布置图、电气主接线图等。在确定监控画面后，可对监控对象进行形象图符设计、组态、连接、生成完整的实时监控画面，使用户能够在显示器上查询到各种监控对象的动态信息及故障，其形式可以是图像、报表、曲线、以及直方图等，并在投影屏上有动态显示数据。
同时，还具有友好的中文人机接口界面，采用图形、图标方式，使管理人员方便地使用鼠标器或键盘对系统进行管理、控制。通过监控画面的切换，进行数据查询、状态查询、数据存贮、控制管理等各种操作。
(5)日常管理
日常的数据管理是对采集到的各种数据进行计算、处理、分类，自动生成各种数据库及报表，供实时监控、查询、修改、打印，生成后的报表文件的修改或重组。
软件系统的可靠性能够保证数据的绝对安全，防止对数据的非法访问，特别是对原始数据的修改。按操作等级进行管理，一般情况下，至少设置三级操作级，即观察级、控制操作级、维护即，每一级都设有访问控制。
具有日常的网络管理功能，维持整个局域网的运行，定时对各接口设备进行自检、异常时发出报警信号。
(6)设备管理
对组成系统的所有硬件设备及运行状态进行在线监测及自诊断；对实时监控的所有对象的运行状态进行监测及自诊断；对各类设备运行情况（如工作累计时间、最后保养日起）进行在线监控，并存入相应文档，以备维护保养；对设备故障提出参考处理意见。
(7)能耗管理 软件系统能够对系统的设备运行记录及控制模式进行综合考虑，使系统能在最低的能耗下发挥最大的效益。
(8)工控组态软件
系统监控组态软件是一个精心设计开发的实时系统工作平台。软件本身及相关文档均为中文版本，为国际或国内知名组态软件。具有全图形化界面、全集成、面向对象的开发方式，使得系统开发人员使用方便、简单易学。功能覆盖广，软件组合灵活，高效性、内在结构和机制的先进性应该确保用户可快速开发出实用而有效的自动化监控系统。
数据采集方面，同时支持多种PLC的通讯，如施耐德、西门子、AB等多家产品的数据通讯，具有很强的兼容性；支持同时采集各种PLC、仪表、变频器、板卡、RTU等设备的数据；支持电话拨号、电台、GPRS、VPN等远程多种通讯方式；具备相位采集功能。
工作站应可对整个系统设置安全管理。支持使用用户，权限，优先级，安全区的方式为用户提供安全验证。
工作站监控、组态必须的软件均基于Windows XP操作系统。
系统可以在各种语言版本的操作系统上运行，可以在画面中同时使用汉字及其他多国文字和符号；具备全中文的开发和运行环境。
组态软件能支持OPC标准，同时具备OPC Server和OPC Client功能，可以快速、可靠地与众多不同生产商制造的硬件设备实现可靠的通讯。
支持变量的快速搜索，并且为方便用户二次开发，组态软件必须支持全中文变量名和函数名及结构变量和引用变量；支持变量的批量生成、合并、导入、导出；支持自定义函数。
具备设备模型和图形模型功能，通过设备模型快速创建变量和关于该变量的逻辑计算处理。通过图形模型可以快速部署已经制作好的图形动画.支持类C语言等作为内置编程语言，支持系统事件，变量改变事件，报警事件，热键事件，条件事件，自定义函数、定时脚本和调度脚本等多种脚本类型，为用户提供方便的开发平台。
组态软件支持各种运算函数，包括：事件驱动的算术和逻辑运算、逻辑关系运算、报警状态处理、定时器、对数和指数运算、三角函数、按位运算、字符串处理、数制转换、取平均值、最大值、最小值、取中间值、记录历史值、统计操作次数和操作持续时间等功能在内的统计运算。软件画面支持在开发和运行时的无极缩放，画面可以按比例缩放；支持图层的操作，可以把不同的图素分配到不同的图层上去，进行开发和管理，图层可以控制显示和隐藏；支持GDI+，支持过渡色和透明色；
组态软件具备多样图库,含有污水处理工程基本图库元素，节省绘图开发时间。采用项目树使得程序生成灵活，程序组织清晰明了。Windows下的在线帮助功能；项目文件备份功能；工程支持口令保护；能支持Web Server 功能。远程客户可透过网络,配合服务器及浏览器取得与现场一致之运作画面。
提供分布式报警,操作员可同时从多个远程位置浏览及确认警报信息。为满足江南污水处理厂自控系统要求，实现软件界面人性化、实物化、动态化，同时考虑其安全性、通用性及易扩展性，监控软件选用德国西门子的自动化监控组态软件WINCC。
自动化监控软件的基本技术要求如下：
·基于Windows Xp或vista平台；
·基于实时的客户／服务器结构及组件（COM）内核； ·全面支持ActiveX控件及控件安全容器技术；
·内置微软标准编程语言,嵌入式Visual Basic for Application； ·支持OPC客户及OPC服务器模式；
·标准SQL/ODBC接口, 易于与关系数据库集成；
·丰富的图符图形工具，动画向导，功能键可以预定义，标签组编辑功能，给予时间和事件调度处理功能；
·报警和信息管理，报警过滤，和远程报警管理； ·支持Windows Xp或vista用户级安全系统； ·支持SOA功能；
·图表对象和趋势显示，历史数据采集；
·有与上层管理信息系统接口，可以同时连接多种下位控制器，易于系统扩充。
a.监控计算机软件功能要求 ·组态软件
--通信组态：生成各种通信关系。可实现现场仪表与PLC之间、PLC与监控计算机之间，以及计算机与计算机之间的数据通信。
--控制系统组态：生成各种控制回路。各控制回路组成结构、控制方式与策略。
·维护软件：对现场控制系统软硬件的运行状态进行监视、故障诊断，以及软件的测试维护等。
·仿真软件：对控制系统的部件(通信节点、网段、功能模块等)进行仿真运行。可对系统进行组态、调试、研究。
·设备管理软件：对现场设备进行维护管理。配置专门的设备管理软件。·监控软件
--实时数据采集：将现场的实时数据送入计算机，并置入实时数据库的相应位置。
--常规控制计算与数据处理：标准PID，积分分离，超前滞后，比例，一阶、二阶惯性滤波，高选、低选，输出限位等
--优化控制：根据数学模型,完成监控层的各种先进控制功能：专家系统、预测控制、模糊控制等
--逻辑控制：时间程序控制，如完成开、停车的顺序启停过程。
--报警监视：监视生产过程的参数变化，并对信号越限进行相应的处理，如声光报警等。
--运行参数的画面显示：带有实时数据的流程图、棒图显示，历史趋势显示等。
--报表输出：生产报表的打印输出。
--操作与参数修改：实现操作人员对生产过程的人工干预，修改给定值，控制参数、报警设定等。
·文件管理
--数据库管理：在线与历史数据管理、综合利用、保存等。
--统计控制软件：按照数理统计方法分析现场采集的工艺变量数据，监视和评判系统的控制与运行状态，指导操作人员全面掌握生产情况，排除故障。以科学方法评估生产过程能力，指导系统改进。包括：在线与历史数据预处理、各种统计控制图、直方图、事件触发采样、在线报警、过程能力分析、分析记录等。
3.3 分控站设备：
武威工业园区污水处理厂自控系统分控站由四个PLC站等组成，每个控制站选用一套用德国西门子S7-300系列PLC，并配备一台北京昆仑通态触摸屏，实现全厂自控仪表及其他设备的监视和控制，同时各分控站与主控级操作站进行数据交换，各分控站接收主控级操作站发来的各种控制命令，最终实现全厂所有设备的监控，保证了全厂设备安全、稳定运行。
3.3.1 分控站设备控制功能：
按控制程序对所辖工段内的工艺过程、电气设备进行自动控制，同时采集工艺参数及电气设备运行状态。
通过通信总线与中央控制室的监控管理系统进行通信。向监控管理系统传送数据，并接受监控管理系统发出的部分开停机命令。
在操作屏上显示所辖工段的工艺流程图，工艺参数，电气参数，及设备运行状态。通过功能键盘设定工艺参数，控制电气设备。
就地控制：在设备调试、维修阶段提供现场操作的手段，在意外情况下可以以最快的方式进行现场紧急停车。
分站控制对象包括：粗格栅及进水泵房、细格栅间及曝气沉砂池、A2/O+MBR生化池、紫外线消毒池、清水池、出水泵房、污泥撇水池、污泥浓缩脱水机房、锅炉房。
粗格栅及进水泵房：
1、粗格栅
（1）功能：去除污水中较大悬浮物，并拦截直径大于20mm的杂质，确保水泵正常运行。
（2）主要设备：旋转式格栅2台。
（3）运行方式：格栅采用自动控制。根据栅前栅后水位差或格栅工作周期(时间可调)控制，栅格前后的液位差由PLC自动控制清污，同时设手动控制，格栅设工况指示和故障报警系统，与皮带输送机联动工作、延时停机。栅渣通过带轮的垃圾小斗车收集。
2、进水泵房
（1）功能：将污水一次提升至细格栅，以便后续构筑物的正常运行。
（2）主要设备：近期配备潜污泵4台，3用1备。
（3）运行方式：水泵自动控制运行，根据水位控制水泵轮流工作，设高、低水位报警系统和水泵工况指示及报警系统，低水位时全部水泵停机。
细格栅：
(1)功能：去除污水中较大漂浮物，并拦截直径大于6mm的固体物，以保证生物处理及污泥处理系统正常运行。
(2)、主要设备：设回转式细格栅2台；无轴螺旋压榨机一台。(3)运行方式：格栅自动控制根据细格栅前后水位差或格栅工作周期（时间可调）实现，细格栅前后的液位差由PLC自动控制清污动作，同时设手动控制。细格栅设置工况指示和故障报警系统。两台格栅共用一台无轴螺旋压榨机，将栅渣送至落渣斗，下滑至带轮的垃圾小斗车中。
曝气沉砂池：
（1）功能：去除污水中比重大于2.65，粒径大于0.2mm的砂粒，保护后续水处理设备，防止管道淤塞。曝气的功能是使附着在砂粒表面的污泥分离，使沉砂易于脱水，同时避免细小的有机悬浮物沉淀，确保沉砂质量。
（2）主要设备：一台桥式单槽刮砂机（带撇渣装置）；吸砂泵1台。（3）运行方式：桥式单槽刮砂机（带撇渣装置）连续运转，吸砂泵按程序控制定时运转，砂水分离器与吸砂泵同步运转。
A2/O+MBR生化池：
该设备间控制系统已有厂家提供，此方案控制不于考虑，只需要厂家提供数据采集点即可。紫外线消毒池：
（1）功能：进行尾水消毒，避免尾水中细菌对水体及水生物的影响。（2）主要设备： 1套紫外线消毒模块。
（3）运行方式：通过安装在模块前后的水位差仪器监控紫外线模块的安全运作。
清水池;
清水池设2座
（1）功能：储存并调节出水量。
出水泵房:
（1）功能：用于再生水提升至再生水用水点。（2）主要设备：设卧式离心泵4台（3用1备）。
（3）运行方式：水泵自动控制运行，根据吸水井水位控制水泵工作，设高、低水位报警系统和水泵工况指示及报警系统，低水位时全部水泵停机。
鼓风机房及变配电间：
（1）功能：为A/O+MBR池和曝气沉砂池供氧，保证生物系统正常运行。（2）主要设备：
生化区供氧设备：罗茨鼓风机3台（2用1备）变频 膜区供氧设备：罗茨鼓风机3台（2用1备）变频 同时配套空气过滤器和起重设备。
2（3）运行控制：鼓风机通过生化区的DO及膜区的运行情况进行风量调节。加药间：
（1）功能：在好氧区前端进行加药除磷。
（2）主要设备：计量泵2台，整套溶药加药设备，（3）运行方式：根据实际出水水质状况手动控制运行。
污泥撇水池：
（1）功能：污泥撇水池用于调蓄剩余污泥，同时为了避免剩余污泥中的磷在厌氧条件下重新释放，控制停留时间在4h以内。
（2）主要设备：中心传动浓缩机2台。
（3）运行控制：与A2/O+MBR池排泥阀门及污泥脱水机协调运行。
污泥浓缩脱水机房：
（1）功能：对剩余污泥进行浓缩压滤脱水，使污泥含水率降低到尽可能低的程度，以减少污泥体积并便于装卸作业。
（2）主要设备：带宽2.0m带式浓缩脱水一体机2套；每台脱水机配备污泥螺杆泵、加药泵、冲洗泵1套，絮凝剂调配装置共用1套。
（3）运行方式：与A2/O+MBR池排泥、剩余污泥泵及撇水池协调运行。锅炉房：
（1）功能：污水厂建筑物室内采暖。
（2）主要设备：循环水泵两台(一备一用)、补水泵两台(一备一用)。（3）运行方式：采用变频定压补水。
3.4 网络通讯设备：
中央控制室与各现场PLC控制站之间采用工业以太网通信方式，主干网通信速率为100Mbps，各连接站点通信速率为10/100Mbps自适应，通信介质为光纤，由于光纤为非导体的石英构成，由雷电产生的电荷不会耦合至光纤上，从而增强通信网络安全性能。光纤冗余交换机选用烟台正维科技WISE6000系列交换机，网络结构为冗余环网，以大大提高通信网络的可靠性。
WISE6000系列是一种工业级、非管型、冗余以太网交换机。其独特的FAR-Ring冗余环网技术为您的以太网络带来智能冗余；标准的工业4级设计，能够满足各种工业现场的要求；所有器件选用工业级的器件，实现了较高的可靠性。采用业内优秀的网络方案，提供2.0G无阻塞交换带宽。
特点：
WISE6000-2S(M)-6T-R------8口即插即用冗余工业以太网交换机专为工业应用设计，提供2个冗余光口和6个自适应以太网电口，适用于恶劣的工业环境，具备良好的电磁抗干扰性能。
特性：
-25℃～70℃的工作温度
支持FAR-Ring环网冗余协议（自愈时间＜50ms）
冗余双直流电源输入
电源故障，可由继电器输出报警
铝制机箱高效散热，无风扇设计
IP40防护等级
DIN导轨式安装方式
通过CE、FCC、国电认证
产品规格：
端口：百兆光口：2个冗余100Base-F(X)光口
百兆电口：6个10/100Base-T(X)自适应以太网接口（RJ45电口）
技术：IEEE802.3, 802.3u, 802.3x,存储转发处理方式
MAC地址表大小：8K
组网：环型、星型、链型、相切环网
线缆：双绞线：
0～100米
多模光纤：0～5km，1310nm
单模光纤：0～20km/40km/80km，1310nm/1550nm
电源：输入电压：DC12/24/48V双电源或DC/AC110V/220V单电源
产品功耗：＜8W或12W（满负荷）
环境：工作温度：-25℃～70℃
存储温度：-40℃～80℃
相对湿度：5%～95%(无凝结)
机械结构：外壳：IP40保护标准，铝制外壳
尺寸(WⅹHⅹD)：55.5mmⅹ138mmⅹ121.5mm
安装方式：DIN导轨安装
通过认证：IEC61000-4-2防静电（ESD）：±8KV接触放电，±15KV空气放电
IEC61000-4-3电磁场：10V/M（80-1000MHz）
IEC61000-4-4瞬时高压（brust）：±4KV电源线，±4KV数据线
IEC61000-4-5浪涌电压：±4KV（line/earth），±4KV（line/line）电源
线，±2KV数据线
IEC61000-4-6防传导：10V（150KHz～80KHz FAR-Ring环网专利技术：
医药洁净厂房空调自控系统设计 篇3
【关键词】医药洁净厂房；空调控制系统；直接数字控制器
Pharmaceutical clean room controlled air-conditioning system design
Zhang Guan-sheng
(Fourth Nuclear Engineering Research and Design Co., Ltd Shijiazhuang Hebei 050031)
【Abstract】In this paper, the characteristics pharmaceutical clean room air conditioning control system, consisting of a brief introduction to the pharmaceutical clean room air conditioning units, and with examples of the use of direct digital controller (DDC) technology, automatic control program through the network integration of computer-controlled design, this program improves the reliability of air conditioning control system.
【Key words】Air conditioning control system;Pharmaceutical clean rooms;Direct Digital Controller
1. 引言
药品的生产是一个严格的过程，其中涉及到很多菌种以及原料药等材料，而这些材料的生产过程要严格控制周围的环境，有一个规定的参数，不受室外温度、湿度还有洁净度等因素的影响，也不能因为室内这些因素的改变而改变，当其改变时候，需要有一种技术能够自动的调节，使得室内的环境始终保持在设定的基数上面，这就是空调技术，而它和其他自控设备就组成了空调自控系统。为了保障车间生产的药品质量，要严格监测控制车间的温度、湿度、洁净度以及压力等参数，使得药厂的生产环境达到一定的洁净标准，并及时根据现场的情况进行自动调节，在这种情况下，空调自控系统的设计与应用就成了制药环节中至关重要的一部分。要保证制药车间的洁净度，就要利用空调自控系统调节车间的温湿度以及压力等环境参数，保证整个环境能够满足制药车间的生产标准和工艺要求。
2. 设计方案
2.1 某医药洁净厂房设有9台洁净空调机组，为保证空调系统正常运行以及GMP认证需要，根据相关专业要求，本车间设有空调控制系统和洁净室环境监测系统，分别用于空调机组的自动控制和洁净室内温湿度、压差的监测、记录。空调控制系统和洁净室环境监测系统在设计中均采用直接数字控制器（DDC）来实现，空调控制室设操作员站和工程师站以实现操作和记录等功能。其主要控制项目包括：
（1）定风量控制，送风机采用变频控制，风机转速随出口风速而变化，以维持流量的稳定。
（2）空调机组初效、中效过滤器压差监测、报警。
（3）温湿度控制，根据典型房间室内温湿度，自动调节蒸汽阀门或冷水阀门开度，保证送风温湿度要求。
（4）空调机组送、回、新风温度、湿度、风量检测。
（5）洁净区与非洁净区之间压差就地监测。
2.2 洁净室环境控制系统主要控制项目包括：重要房间内的温湿度、压差。并在各重要房间内设显示终端，用于参数显示。
2.3 空调通风控制系统部分主要参数检测控制参数：定风量控制，送风机采用变频控制，风机转速随出口风速而变化，以维持流量的稳定；空调机组初效、中效过滤器压差检测、报警；温、湿度控制。根据回风温、湿度，自动调节热水（蒸汽）阀门或冷水阀门开度，保证送风温、湿度要求；空调机组送风温、湿度指示；空调机组新风温、湿度指示；洁净空调系统典型房间空调回风、排风管道设置电动风量调节阀，自动调节阀门开度，控制送回风比，使房间维持设计正压值。洁净区典型房间温、湿度指示；洁净区与非洁净区之间压差监测控制。具体可见图1。
图1
图2 2.4 空调机组设：“机组正常运行”、“机组全部保压”和“机组停机”三个运行状态，输入计算机控制切换。
（1）正常运行状态：车间正常生产，空调系统正常运行状态。
（2）保压运行状态：各空调机组送风机低速运行，维持洁净区房间5Pa的正压值。空调系统送风量变频调节至正常送风量的25﹪（JK1-1系统保压状态时，只针对一层洁净区，一层一般区送、回风关闭）。
（3）停机状态：空调系统各运行设备关闭，全部停止运行。空调系统的区域送风控制：本车间二、三层按生产使用情况，划分10个控制区域，对送风进行控制。（二层关键区域、二层一般区域、三层关键区域、三层一般区域、中试区域、小试区域、一层低湿区域、二层低湿区域（不含干混一室）、三层低湿粉碎区域、三层低湿制粒区域（含二层干混一室））。正常运行时，每个区域送回（排）风均可独立控制，局部保压时，该区域风量通过区域送、回风电动调节阀及排风除尘设备自动调节至该区域正常风量的25﹪，以适应区域局部保压后的风量变化。
2.5 计算机控制系统选用先进可靠的计算机控制系统，系统从功能上主要分成操作站、数字式DDC控制器和网络三部分。其主要组成如图2：
（1）操作站：实现控制调节、趋势显示、报警管理、报表打印和系统运行状态监视等功能，是重要的人——机交换界面，包括操作员站、工程师站、报表打印机、系统软件及控制组态软件。
（2）数字式DDC控制器：完成信号的采集、转换、回路控制和逻辑控制等功能。
（3）网络系统：将DDC控制器与操作员站连接在一起，实现各设备之间的数据和信息传递，并通过与其它管理网络连接，实现车间分散性综合信息的自动控制和管理。
（4）计算机控制系统的功能：采集各系统的参数、设备运行状态等信息。
2.6 通过操作员站CRT，显示各系统工艺动态流程图、局部工艺动态流程图，以及工艺参数、设备运行状态的各种图表。在操作站上，以不同的权限，通过人机对话方式，可以设定各个工艺参数、控制参数，以及在线控制组态。建立各种数据库，保存工艺参数、设备运行数据、控制数据、趋势数据、报警数据、故障数据，自动生成历史数据库，为生产管理、事故分析、工艺控制寻优等提供可靠的依据。打印各式运行报表、报警数据报表、事故报表，以及各种图形曲线。在线自诊断、自分析、自恢复功能；运行画面直观明了，操作简单可靠，并且无操作经验的人员也能很快学会操作，甚至能够实现无人值守。
3. 总结
工业洁净室是指:“空气的尘埃粒子数以及必要时其温度、湿度、压力等都可以被控制的房间”。净化厂房要求达到一定洁净度的同时，还要求对温度、湿度以及压力等参数规定在一个合理的范围内，目前洁净厂房已成为半导体工业和生物化学、医药、食品界等不可或缺的重要设施。要保证制药车间的洁净度，就要利用空调自控系统调节车间的温湿度以及压力等环境参数，满足制药车间的生产标准和工艺要求。
参考文献
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［文章编号］1619-2737（2014）05-15-776中小型水库的除险加固设计研究
燃油锅炉自控系统设计 篇4
随着环境保护意识的不断增强,燃油锅炉作为高效清洁的能源,越来越多的被企事业使用。由于燃料油的快速爆发性及负荷的多变性,燃油锅炉多采用自动控制,以保证锅炉的安全可靠经济的运行。
锅炉自动控制系统的任务是根据机组的负荷要求向汽轮机供给足够的、在规定压力和温度范围内的蒸汽,同时保证锅炉的安全经济运行。汽包锅炉由燃烧率控制负荷,实现燃料燃烧释放的热量与蒸汽带走的热量之间的能量平衡;由给水流量控制汽包水位,实现给水流量与蒸汽流量的质量平衡。过热蒸汽温度一般采用喷水进行控制。因此可以将汽包锅炉的自动控制分为燃烧控制系统、给水控制系统以及汽温控制系统三个相对独立的控制系统[1]。
某公司的自备热电站,需要新建35T/H燃油锅炉1台,需要对自动控制部分设计,主要任务是维持锅炉的水位、温度、压力、烟气含氧量等物理参数在规定的范围内,并能自动适应负荷的变化,从而使锅炉安全可靠经济的运行。
2 仪表配置及选型
根据锅炉工艺要求,设计仪表配置及要求,作工艺仪表流程图、仪表布置图、仪表安装图、桥架走向图和电缆表。
考虑到锅炉的运行安全要求,配套了足够的水位监测。包括:现场显示用的南北双色水位计各一套;南北双色水计皆用摄像机引入操作室内的显示屏,交替显示;差压水位计南北各一套,分别用于水位自动控制和报警停炉联锁;电接点水位计一套,用于操作室显示阀门选型需要给水阀一台,给水分配阀一台,用于控制锅炉进水量,保证蒸汽蒸发量,维持锅炉水位。减温水阀一台,用于控制减温器的进水量,调节保证蒸汽温度。调节阀的选型内容通常包括:控制阀结构形式及材质选择、控制阀流量特性选择、控制阀口径计算、控制阀执行机构选择、控制阀不平衡力校核。控制阀执行机构有气动、液动、电动三种。气动执行机构可用于防火防爆场合,故障率低,但需建独立的仪表气源;液动执行机构可用于推力或力矩特别大的地方,运行平稳,但体积大,价格昂贵,用量很少;电动执行机构的驱动源随地可取,隔爆型产品可用于防火防爆场合,其可靠性近年来大幅度提高[2]。由于调节阀在电站使用,环境温度较高,并且工艺要求故障时保持先前开度,故考虑使用电动调节阀。
流量计选型:目前在火电厂中对主蒸汽流量的测量都采用差压式流量。差压式流量计的节流装置是在额定压力和温度以及正常流量下设计计算的,只有在额定压力工况下,流量和差压之间才有确定的对应关系。在实际运行中,蒸汽压力是在经常变化的,流量公式中的系数也要发生变化,因此必须对蒸汽密度,即蒸汽的压力和温度参数进行校正。决定采用带压力、温度自动补偿的智能流量表,以确保流量测量的准确。水流量计则考虑选用涡街流量计,因为具有精确度较高,压损小、输出与流量成正比的脉冲信号、无零点漂移等优点。
压力变送器选型:根据测量原理的不同,压力变送器分为电容式、振弦式、扩散硅式、力平衡式等。电厂常用电容式变送器,故选用国际知名品牌变送器。
热电偶选型:该项目的热电偶有两种,铂铑10-铂(S型)热电偶和镍铬-镍硅热电偶(K型)。其中用于炉膛温度测量的S型热电偶,常用高铝套管(耐温0~1300℃)或刚玉套管(耐温0~1600℃),但由于材料机械性能差,热冷收缩时容易断裂,在停开炉时消耗较大。改用二硅化钼(Mo Si2)套管,该材料不仅耐温0~1600℃,抗氧化性优良,耐腐蚀,更重要的是机械性能好,能耐多次停开炉。
就地水位计选型:就地水位计较成熟的产品有玻璃管水位计、云母水位计、双色水位计等。其中双色水位计是在云母的基础上改进而成的,利用光学将汽水两相显示为红绿两色显示,显示较清晰。故选用双色水位计,并利用彩色摄像机将双色水位计图像远距离传送至控制室内的彩色监视器。水位图像清晰、直观,从而增强了锅炉运行的安全性。
差压水位计选型:差压水位计是将水位高低信号转换成相应差压信号来实现水位测量的仪表。它由平衡容器、压力信号导管差压变送器组成。由于平衡容器向外散热,正、负压容室中的水温由上至下逐渐下降,并且温度不易确定。在调试过程中,经常会出现差压水位计与双色水位计比对过,但运行一段时间又会出现大的偏差。通过更换不同型号的平衡容器,将平衡筒放大,得到解决。同时由于差压水位计一般是在汽包额定工作压力下分度的,指示与汽包工作压力有关,故刚开炉不稳定时,南北水计之间以及与双色水位计之间都会有偏差。
电接点水位计选型:电接点水位计是利用汽包内汽、水介质的电阻率相差很大的性质来测量汽包水位的。它由水位测量筒、电接点、传送电缆和水位显示器组成。电极过小会有易挂水的问题,选用国内知名厂家的大电极水位计,工作稳定,与双色水位计显示偏差小。
氧量分析仪选型:用于烟气成分分析的仪表有氧化锆氧量计、热瓷式氧量计、热导式CO2分析仪、气相色谱分析仪等。其中氧化锆氧含量计以其结构简单、响应快、灵敏度高、测量范围宽、运行可靠、安装方便、维护量小等优点,在锅炉上得到广泛应用,故选用。
3 DCS系统选型
选用电站常用的I/A Series系统,该系统最大的特点是系统的软件、硬件和通讯系统都广泛采用开放型标准设计,硬件品种少,可靠性高,组态灵活。
3.1 I/A系统
I/A Series的系统结构是按节点概念来构成的。节点独立运行,完成自动控制的各种功能。并可通过兼容网络与其他FOXBORO或非FOXBORO节点相连。节点是由节点总线将站(Station)的处理机组件联在一起构成的。每一组件是独立的,并设计完成系统中一些通用功能,而它的特定功能是由软件定义的。每一组件也可通过一根或多根的通讯链路与外部设备或其它类型的组件相连。节点总线为I/A系统中的各个站之间提供高速、冗余、点到点的通讯。
I/A S e r i e s现场总线上连C P,下接现场总线组件(FBM,即I/O卡件),FBM是现场传感器/执行器与控制处理机的接口。FBM现场设备使用的电气输入/输出信号进行适当地转换使得通过现场总线能与这些装置通讯。现场组件可与控制处理机CP或运行I/A Series综合控制软件的个人计算机连接。
I/A Series系统组态软件提供了一系列不同的组态程序。如系统组态程序,允许用户定义系统网络、设备、软件和包装的布置;控制组态程序,能够将静态的显示画面转换成与过程有交互作用的动态显示画面,并提供逻辑上分层控制能力;以及应用程序组态程序等等。I/A S e r i e s系统的控制模块中具有多种报警功能,过程报警可以被指定为1~5级不等的报警优先级,作不同的报警处理[3]。
3.2 系统配置图
IA系统的系统配置图见图1。通过工程师站可利用ICC软件进行功能块修改,可利用FOXDRAW软件进行画面组态,利用操作系统可进行系统维护,网络间文件的传输等。操作员站可进行监控和操作。CP、AW51、WP51通过冗余的NODEBUS互相通讯,I/O组件通过冗余的FIELDBUS与各自对应CP相连。从系统组态软件中明显看出网络结构,当硬件故障或通讯故障时,会在系统组态软件中闪动报警和提示。
3.3 硬件配置
根据仪表设备表,分配出IO清单如表1。FBM组件汇总如下:模拟量4~20m A输入FBM201组件4块,模拟量T/C输入FB M2 0 2组件1块,模拟量R T D输入FBM203组件1块,模拟量4~20m A输入/出FBM204组件1块,冗余模拟量4~20m A输入/出FBM205组件1块,数字量输入F B M 2 0 7 b组件3块,数字量输出FBM242组件3块。
4 控制方案设计
4.1 锅炉跳闸条件(MFT)
作为锅炉的安全联锁条件,汽包水位超低、汽包水位超高、蒸汽压力超压、蒸汽温度超高、炉膛压力超高,引风机停止、手动开关停炉,其中一项条件满足时自动跳闸停燃烧机。
4.2 蒸汽母管压力调节系统
主蒸汽母管压力的变化表示电负荷和供热负荷的要求,蒸汽母管压力调节系统根据蒸汽母管压力和其定值的偏差改变锅炉的负荷指令,调节锅炉的负荷即蒸汽流量,使蒸汽母管压力保持在其额定值上。如图2所示,现场多台锅炉并列运行,运行人员可选择其中一台锅炉调节蒸汽母管压力,也可选择二台、三台、四台锅炉,此时每台锅炉变负荷的比例可以设置。锅炉负荷指令可控制SAACKE的燃烧率。
4.3 SAACKE控制接口
锅炉燃烧器的启动和停止控制、燃油量和配风的调节由SAACKE系统完成,DCS仅做操作和显示。CRT上设置设计燃烧器的启动和停止的操作,并有燃烧器运行、停止、故障等有关的状态反馈信号。燃烧器有关的重要设备,如鼓风机、重油泵除状态显示外,还有启/停操作。燃烧器设计了盘上紧急停按钮,另外还有锅炉跳闸停燃烧器的功能(MFT)。
4.4 引风调节系统
引风调节系统根据炉膛负压和其定值的偏差来调节引风机变频器,使炉膛负压保持在其定值上。系统在P ID调节入口设置了一个不灵敏区,防止炉膛负压正常波动时引风机负荷频繁变化。负荷变化时通过前馈功能使引风同步变化,保持炉膛压力基本不变。如图3所示。
引风机的启动程序是:置转速指令最低→启动引风机→允许调节引风机转速。
4.5 锅炉给水调节系统
如图4所示。锅炉负荷即蒸汽流量大于30%时,给水调节采用单级三冲量调节系统。当蒸汽流量改变时,可及时改变给水流量,维持进出锅炉的物质平衡,有利于克服虚假水位现象;当给水流量发生自发性扰动时,能快速消除给水内扰,并且能快速跟随锅炉负荷即蒸汽流量同步变化,使汽包水位基本不变。调节器采用比例-积分调节,当汽包水位偏离其定值时改变给水流量,使汽包水位回到其定值。
锅炉负荷即蒸汽流量小于30%时,由于蒸汽流量和给水流量不能正确测量,给水调节采用单冲量调节系统,通过给水调节阀调节汽包水位。水位调节系统采用比例-积分调节,当汽包水位偏离其定值时改变给水调节阀开度,使汽包水位回到其定值。
4.6 主汽温度调节系统
主汽温调节系统如图5所示,采用串级调节系统,由一个主回路和一个付回路构成。当主回路的被调量主汽温度偏离其定值时,主调节系统改变付调节回路的定值。付调节系统是快速调节系统,其被调量称为导前汽温,它调节喷水调节阀使导前汽温快速跟随其定值变化。导前汽温用减温器后温度。
5 锅炉控制画面
利用Foxdraw进行流程图的建立与组态,动态更新可编辑图形目标的被动连接属性,操作动作可用来组态主动功能。以下是该项目的主画面、和子画面,操作人员可通过画面监控和,利用鼠标和报警键盘进行操作。图6为该项目的锅炉控制主画面,图7为该项目的锅炉控制子画面。
6 结束语
该项目投产后,其自控系统能够适应燃料油的快速爆发性及负荷的多变性,该锅炉也一直作为主力炉安全可靠地运行。图8显示了锅炉各被控量的运行情况。
该油炉的自动控制系统设计,仪表配置及选型,DCS系统的选型,组态和应用、控制方案等内容对类似的锅炉自控系统项目有一定的参考作用。
摘要：燃油锅炉作为高效清洁的能源,越来越多的被企事业使用。本文介绍了某油炉的自动控制系统设计,包括自控方案设计、现场仪表选型、DCS系统选型及实现。该油炉投产后,能够安全可靠的运行。
关键词：燃油锅炉,自控设计,仪表选型,安全,可靠
参考文献
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[2]何衍庆,邱宣振.控制阀工程设计与应用[M].北京:化学工业出版社,2005:22-29.
关于污水处理厂自控系统设计方案 篇5
【摘要】本文首先介绍了系统简述，然后分析了系统设置，最后介绍了设备选型。
【关键词】污水处理厂，自控，自控系统，设计
一、前言
随着城市建设的发展及城市容量的扩大，城市生活污水和工业废水排放量逐年增多，污水处理厂成为了重要的解决污水的地方。
二、系统简述
全厂的整个处理系统包括格栅池、提升泵池、水解酸化池、沉砂池、一体化曝气池、人工湿地配水系统和消毒池等结构。各个设备厂家仅配套各自电气控制柜进行控制，采用的是纯电气控制方式且各个工艺段是完全分裂的，工艺参数只能采用人工记录的方式，有些需要取样实验才能得到数据。操作人员的劳动强度大，也不便于对水质参数进行分析。建自动化控制系统就是集中监视整个污水厂的各个工艺环节，实现对生产过程的自动控制、报警、自动操作以及在线实时反映各工艺流程中设备运行状况与需要参数，提高企业管理水平。
三、系统设置
1、系统组成
全厂自动化控制系统遵循“分散控制、集中监控、危险分散、数据共享”，由水质在线自动化检测和控制系统，以及过程数据处理系统三大部分组成。
2、系统要求
控制系统采用全开放式，支持不同计算厂家的硬件在同一网络中运行，并支持实时多任务，多用户的操作系统；网络介质要求使用可直埋的光缆，在出现故障时，可在线增加或删除任意一个节点，都不会影响到其他设备的运行和通讯。
3、系统功能
（一）、数据采集与控制功能
（1）各种仪表的模拟量采集，各种设备开关信号采集，在线仪表数据收集。
（2）值班人员在中控室通过计算机的键盘或鼠标，根据工艺条件和控制要求，按规定时间周期设定的逻辑顺序等自动地启动或停止某些设备，或进行交替运行，或设定控制调节参数。
（二）、自动检测功能
设计时是采用PLC来实现整个系统各个工艺设施的监控。该系统可以自动、连续地检测并记录和显示出污水处理过程的水质参数（SS、DO、COD、PH等），过程参数（温度、压力、水位、流量等），电气参数等数据，以及设备的运行状况（自动、手动、运行、停止、故障、本次运行时间、累计运行时间、阀门开关及开度等）。实行每天24h不间断地循环检测采集到的数据，进行处理、归类并以原始数据文件形式存入服务器。
（三）、故障报警及处理功能
控制系统有一套完整的自诊断功能，可以在运行中自动地诊断出系统的任何一个部件是否出现故障，并且在监控软件中及时、准确地反映出故障状态、故障时间、故障地点、及相关信息。
（四）、数据输出功能
根据监控采集到的数据，生成全厂的生产工艺流程实时动态图，给操作人员提供清晰、友善的人机界面，反映生产工艺流程的实时数据，完成报警、历史数据、历史趋势曲线的显示和查询。同时可以生成各类生产运行管理报表、日报表、月报表和年报表。
4、上位机系统
在综合楼二楼中央控制室内设2台监控计算机，一台作为工程师站（做编程、操作、记录用），另外一台作为操作员站（仅作操作、记录用），两站均作数据备份。为保证监控计算机能稳定运行，并在掉电后能保存工艺参数数据，减少掉电对电脑的危害，设立一套UPS系统，容量为5KVA，掉电后能至少保持30分钟工作时间。另外设一套数据服务器及两台打印机。室内还设置大型DLP无缝拼接大屏幕显示系统（显示面积2×2×70寸），用以直观显示全厂工艺流程、设备工况及主要参数值。大屏幕显示系统通过与摄像监控管理计算机相连，实时监视全厂生产区域工况、主要生产设施的运行状态。监控计算机主要实现以下功能。
人机界面：在显示器上动态显示全厂各工艺设备的实时运行工况，过程控制的运行趋势，各处理环节的生产数据指标，使生产管理人员一目了然当前全厂生产运行情况。
故障登记表：监控管理计算机的显示器，无论显示何种画面及操作人员在执行何种操作，均在画面的下栏处显示故障登记表，并实时弹出新生故障警示框，使得操作人员随时随地都能了解污水厂的故障实况，计算机会自动把现场发生的故障登记入“故障登记表”中的记录。故障分一般故障和紧急故障，如水泵过载报警等属于一般故障，液位达到高位而未有水泵启动、进水水质参数超过进水标准等属于紧急故障。故障时，显示器上警示框红闪，并伴有5秒时长间隔报警声。要求操作人员在3分钟内作出响应，3分钟后均改为1秒时长间隔报警声，报警在操作人员响应后解除。
系统控制：系统的控制方式，一般分“自动”、“手动”，“自动”还分为“自控”和“中控”。“手动”、“自动”由操作人员在现场控制箱上选择，“手动”由操作人员在现场控制箱上启动和停止设备。“自控”由现场PLC站根据事先设定的逻辑程序依据工艺参数状况决定设备的启停。“中控”由中控室内操作人员在上位机上实现对设备的启停。在上位机单体构筑物界面图上，设置设备“启动”和“停止”按钮，并设置“自控”、“中控”选择按钮，并在设备图案旁显示设备控制方式状态。
工艺参数设定：功能参数设定有两大类，第一类是连续回路控制中的控制值设定，如进水泵池液位值、生物池溶氧值、药剂投加量等；第二类是报警极限设定，如泵池的高、低液位报警、主要设备的高电流报警等。可以利用计算机的先进功能，优化出污水处理的工艺参数，提供给厂长指挥调度生产。
生成各类报表：如设备编号登记、故障次数记录、设备运行累计时间记录、大修周期的倒计时，开启次数记录等。对污水厂进、出水流量、大功率电机的用电量、总用电量等主要参数进行累计。同时可生成班报表、日报表、月报表、年报表等，自动记录生产设备及工艺控制过程中出现的故障现象和发生的时间、排除的时间，并能自动打印报表。
浅谈水厂自控系统中调节阀的应用 篇6
【关键词】电动调节阀;气动调节阀;执行机构;PLC;自控系统
0.概述
调节阀直接安装在水工艺管道上，是水厂自控系统的重要组成部分，调节阀也被称为自控系统的手足，它的耐用程度及动作灵敏与否，直接关系着自控系统的质量。实际工作及有关资料均表明，调节系统中70%左右的故障出自调节阀。因此，保证调节阀的准确运行，是关系自控系统能否正常运行的重要前提。
1.调节阀在水厂中的应用
某自来水总公司现有三间水厂，工艺处理流程为常规的自来水工艺。三间水厂工艺中主要不同的是在过滤环节，普通快滤池采用单水反冲洗，阀门选用电动蝶阀；V型滤池采用气水混合反冲洗工艺，阀门选用气动蝶阀。在水厂常规工艺中，最难控制的就是过滤环节，为了保证过滤的水量及水质，滤水的阀门需要满足开度可调节的要求。
1.1电动调节阀的使用情况
水厂是经老厂改造而来的，改造后重新投产，日产量为12万吨/日。全部净水工艺过程采用由计算机自动控制。水厂的电动调节阀选用国产的电动调节比例阀。该阀门由电动执行器、阀体、控制三部份组成，一体化结构设计，集调节、伺服于一体，结构简单，接线方便。输入信号为4～20mA模拟信号，控制电机正转、反转或停转，从而达到连续调节阀位开度，实现生产过程自动控制的目的。位置反馈信号输出4∽20mA模拟信号，用来监视阀门的开度。温度保护开关装在控制腔内，可以对电机进行过热保护。在实际控制调节阀门的过程中遇到了过不少问题，经过多次整改与完善，积累了一些使用的经验，供同行借鉴。
据了解，电动调节阀在自来水厂的过滤工艺中主要用于不频繁的调节，即在一定的开度下滤池达不到要求，就改为另一开度。而不是闭环控制中那种与给定值进行比较的反馈控制。
首先将编制好的PID控制程序通过PLC对电动调节阀进行控制。没过多久阀门就不能动作了，后经厂家检查，发现电机功率及控制器部分达不到使用要求，更换配件后，阀门可正常使用。
使用一段时间后，发现阀门出现两种情况： 1）由于PID控制过于精确，电动调节阀的灵敏度又比较高，使用不久就发现电机线圈发热历害，这种情况很容易将执行器电机烧坏；2）执行器的机械部分由于长时间频繁动作，造成齿牙磨损严重，不得不更换加工备件。
我们发现通过用PID控制电动阀门，过滤水量、水质是得到了保证，但调节阀却经常出现问题，调节阀使用的效果不太理想。解决办法：A、更换执行器和控制设备：由于阀门已经装好，大批量更换已不大可能，其次也不能保证其它品牌的设备就能应用的很好；B、更改PLC控制程序：在控制程序上进行适当调整，使调节阀能安全的运行。
1.2气动调节阀的使用情况
1.2.1气动比例调节阀动作频率的整定
气动比例调节阀是由气动执行器、阀体、控制三部分组成，其输入控制信号为4∽20mA模拟信号，位置反馈信号输出4～20mA模拟信号以便进行开度监视。其工作原理如下：首先由直动式电磁阀（先导阀）提供控制气流，再去控制气控阀（三位四通气路分配器）阀芯的运动，实现主阀换向。换向后的压缩气体进入气缸，推动活塞，驱动阀体动作。控制程序采用PID控制，因此動作非常频繁，调节阀的频率可达2次/秒。水厂运行不到一年，各阀门构件均出现不同程度的磨损。气控阀（三位四通气路分配器）阀芯磨损严重。致使调节阀速度减慢直至无法动作。为了找到即能达到恒水位控制要求，又能减少执行器磨损的方法，我们进行了多次实验，如更改PLC控制程序，修改PID的控制参数，效果都不够明显。最后通过修改主线路板，加大允许误差。问题才得以解决。经过一段时间的调整和观察，在保证各组滤池的液位变化能够控制在+10mm的情况下，调节阀动作频率由2次/秒降到了6次/分，大大延长了执行器的寿命。
1.2.2对电磁换向阀的改造
在气动比例调节阀中，执行器接受由电磁阀传来的气动信号，产生驱动力，用以克服制动力距使阀板打开或关闭，从而完成调节流量的作用。执行部分中的气路换向是很关键的，它关系到整个气路能否畅通。由于我们选用的是进口阀门。其中的三位四通气控阀属于易损件，购买一个大约折合人民币4000元，价格昂贵，并且采购周期非常长，从订货起，最短都要两个月时间才能到货，维护起来很不方便。该控制盒内的电磁阀与气控阀是分开的。
对其实施了改造，将原有的电磁换向阀取消，用国产三位五通电磁阀取而代之。用0.2mm2导线将主板电路与三位五通电磁阀相连，提供控制气流。用订作的快速接头转换原有的气管并与新的三位五通电磁换向阀连接起来，用来控制阀体。其中一个国产的三位五通电磁换向阀价格仅为200元，大大节省了资金。
经过通电试验，改造后的调节阀开关正常，运行情况良好。实施此次改造，给日后设备维护和采购带来极大的方便，同时也节约了大笔维护资金，仅单个调节阀改造就节约成本9000元（包括电磁阀、气控阀）。
1.3电动调节阀与气动调节阀比较。
调节阀的构造、类型、式样很多、工作原理也不尽相同。在这里主要是对我们使用过的两种调节阀进行比较。
相对气动调节阀而言，电动调节阀主要有三点优势：(1)无需特殊的气源和空气净化等装置。即使电源失电时，也能保持原执行位置；(2)可远距离传输信号，电缆敷设比气管和液体管道敷设方便得多，且便于线路检查；(3)与计算机连接方便简洁，更适应采用电子信息新技术。其缺点主要有：(1)耐用性差，控制腔中要增加多重保护才能有效的保护电动调节阀。(2)对工作环境的要求偏高。如易燃、易爆、潮湿的环境就不适用。
气动调节阀具有(1)维护方便，管路不易堵塞，且没有介质变质，补充和更换的问题；(2)工作环境适应性好，工作安全可靠、不污染环境；(3)气动元件结构简单，制造容易，易于标准化、系列化和通用化。其缺点在使用过程中主要发现气动系统有较大的排气噪声，工作时需加消声器。
在使用过程中我们还发现对调节阀的选型是最重要的环节，调节阀的工作质量在很大程度上与它的执行机构和阀芯的加工质量和装配质量有关。调节阀的构造、类型、式样很多，因此选择适合工艺要求的阀门，将起到事半功倍的效果。
2.结论
一个自动控制系统的功能就在于：在各种干扰来时能迅速克服干扰准确回复到设定值上，发挥其平抑干扰的作用。在这个系统中没有好的调节系统就不可能进行准确的控制。因此调节器的品质和正确使用是影响系统的工作品质的重要因素。如果不能针对调节对象的特点，采用适当的调节规律和参数来进行调节，那就无法获得良好的调节质量，甚至系统根本不能正常工作。
自控系统故障判别方法——源头法 篇7
企业生产过程自动化程度的提高, 对现场仪表维护人员提出了越来越高的要求, 要能在故障发生时很快判断出故障的所在位置, 并进行维修和更换, 以尽快恢复生产。
为此, 介绍一套故障排除方法———“源头法”, 即从信号发生源头查起, 一步一步直到仪表检测或控制回路终端, 查出问题所在, 并找出解决办法。
1 故障判别方法
自控系统中, DCS或PLC等是整个系统的核心。它总共有两种信号:输入信号和输出信号。输入信号包括模拟量输入 (AI) 和开关量输入 (DI) (脉冲量输入等应用较少, 不做讨论) , 输出信号包括模拟量输出 (AO) 和开关量输出 (DO) 。源端即信号发生端, 终端即信号接收端。AI源端是现场的各种检测和变送元件, 如热电偶、热电阻、压力 (差压) 变送器、各种远传流量计、物位计、分析仪等, AI终端是DCS流程图画面的各种参数显示;DI源端是现场的阀位反馈开关、各种行程开关、接近开关、按钮等, DI终端是DCS流程图画面泵、阀等的状态显示;AO源端是DCS画面中阀位调整开度信号, AO终端是现场各种调节阀和执行器等;DO源端是DCS画面中的开关或启停命令按钮, DO终端是现场各种切断阀和电机等控制设备。AI信号电流流向是现场检测变送元件到端子柜 (控制柜侧如果有) 到安全栅或配电器 (控制器侧如果有) 再到AI卡件端子排;AO信号电流流向是AO卡件端子排到安全栅 (如果有) 到端子柜 (如果有) 再到现场调节阀或执行器。DI信号传递是现场干接点到中间继电器线圈 (如果有继电器柜) , 中间继电器触点到DI卡件;DO信号传递是DO卡件到中间继电器线圈, 中间继电器触点到现场电磁阀, 或到电机控制回路。源头法就是根据信号电流的流向从先往后逐步检查各个中间环节器件或是按照信号发生先后顺序逐层检查各个器件直到查出问题所在。
以浙大中控JX-300XP卡件组成的控制系统为例, 其AI、AO、DI、DO信号故障判别方法分别如表1、表2、表3、表4所示。
2 结语
具体排除故障时, 不必拘泥于上述每个环节, 对于常见故障或易损坏的元器件, 可重点关注和考虑, 以节省故障排除时间, 尽快恢复生产。
摘要：介绍一套自控系统故障分析判别方法——“源头法”, 即从信号发生的源头入手, 一步一步, 直到找出故障所在。
干法除尘自控系统的优化改进 篇8
在邯钢集团一炼钢厂改造的项目中, 一炼钢厂筹建了三个120t转炉, 一次除尘引进了德国鲁奇公司的LT干法除尘系统。转炉干法除尘是由德国的鲁奇 (Lurgi) 和蒂森 (Thyssen) 公司在20世纪60年代合作开发的, 至今技术已经相当成熟了。转炉的干法除尘基本原理是对经过汽化烟道的高温煤气进行喷水冷却, 将煤气温度由1000度左右降到200度左右, 然后经过静电除尘器处理, 最后将满足回收条件的煤气回收, 将不满足条件的煤气点燃放散。
与传统的湿法除尘相比干法除尘具有以下优点:除尘效率高, 净化后烟气含量达到10mg/Nm3-20mg/Nm3;无污水, 污泥;系统阻力小, 耗能较低, 利用ID风机运行费用低, 寿命长;除尘后的细灰还可以当做转炉的原料, 可以回收利用。
但是由于干法除尘系统控制复杂, 控制参数比较多, 控制不好容易出现问题。自从1#炉投产以来, 由于钢水冶炼状况比较复杂, 各项功能还不完善, 加上系统的控制参数不够合理, 出现了一些影响生产的问题, 针对这些问题, 从软件和硬件入手, 做了一些改进, 从而达到了很好的控制效果。
1 干法除尘系统组成及功能
一炼钢干法除尘系统的组成主要包括:蒸发冷却器、粗灰输灰系统、静电除尘器、细灰输灰系统、ID风机、液压站、煤气冷却器和放散塔, 同时还包括有自动化控制系统, 下面我们详细介绍一下自动化控制系统。
1.1 自动化控制系统
干法除尘系统采用西门子400控制模板, 软件采用STEP7与WINCC6.2, 整个系统软件部分由中冶京诚公司编写调试。西门子400系列模板功能强大, 应用于大型的工厂企业效果很好, 性能也比较稳定。除尘系统与转炉通过以太网进行通讯, 接受转炉吹炼的各种信号, 包括开吹信号, 加料信号, 炉次等待信号等等。各种通讯信号中, 最重要的是影响转炉氧枪的提枪和下枪信号。例如影响氧枪下枪的条件:蒸发冷却器温度正常、压力正常、泄爆阀正常、风机正常等等, 其中温度控制是重点。影响氧枪提枪的信号主要包括:蒸发冷却器出口温度高、ID风机故障、PLC系统故障、泄爆阀开等等。通过建立这一系列的连锁条件, 从而保证了转炉正常吹炼的进行。针对不同的信号, 除尘系统采取不同的动作, 来配合转炉的吹炼。
2 自动控制系统存在的问题
2.1 蒸发冷却器出口温度偏高
干法除尘的核心控制就是温度的控制, 其中包括蒸发冷却器的出口温度, 以及电除尘器的入口温度。温度控制的基础就是保证电场不出现潮湿现象, 所吸附的粉尘是干燥的, 不潮湿。
但是在吹炼刚开始的一分钟, 蒸发冷却器的入口和出口的温度会急剧升高, 由于切断阀门打开的时间延迟和动作的延迟, 蒸发冷却器出口的温度往往会超过极限值导致氧枪提枪, 影响炼钢生产的正常进行。同时由于水的喷淋效果不好, 电除尘器的入口温度也比较高, 持续高温会使电场内部极板变形。
2.2 风机转速控制不合理
在自动模式下, 风机转速受炉口微差压和转炉吹氧强度影响。但是转炉炉口环境条件恶劣, 差压变送器在这种环境下寿命较短, 而且很容易堵塞, 经常造成风机转速下降。同时, 在转炉不同的吹炼模式下, 风机转速基本上都是高速运行, 一方面不节约电能, 另一方面对风机本身也是一种损耗, 从而减少风机寿命。
2.3 细灰输灰系统经常堵塞
细灰输灰系统包括细灰底部输灰链条、螺旋输灰机1斗式提升机、螺旋输灰机2和细灰仓。由于输灰系统的环节过长, 细灰在长时间输送过程中冷却下来, 冷却后容易粘结到输灰链条上, 时间久了不但腐蚀输灰链条, 还容易造成细灰堵塞, 影响生产。
3 自动控制系统的功能优化
3.1 温度控制的优化
通过不断实验发现, 在程序中通过提前切断阀的打开时间, 可以避免蒸发冷却器的温度过高。经过反复试验, 确定在蒸发冷却器入口温度高于250℃时打开切断阀, 此时开始喷水效果最好。同时在后面的调节阀动作之前, 给调节阀增加一个预设开度, 这个阀门开度对温度控制很关键。因为在吹炼刚开始的几秒钟里喷水量是根据这个阀门开度来控制的。因此在程序里给调节阀设定一个起始开度40﹪。这样, 在切断阀打开的时候, 调节阀开度40﹪, 用大水量来抑制快速的温升, 随后根据温度变化, 调节阀开始进行PID调节。通过实践证明, 这种方法控制精度很高, 从而达到了很好的烟气冷却效果。
同时为了防止由于蒸发冷却器出口温度短时间过高而使氧枪提枪, 从而影响生产, 所以在出口温度过高的时候, 设定一个40s的延时报警, 将电除尘器入口处的温度加到氧枪紧急提升的连锁条件里, 即出口温度高过最高限制时开始延时, 在延时40s的过程中, 如果电除尘器入口的温度值高过报警值, 马上连锁提升氧枪。通过这个延时报警和电除尘器入口温度连锁条件的加入, 既保证了生产又不至于温度过高而损坏设备。
3.2 风机转速控制的优化
为了避免风机转速在吹炼过程中下降, 将差压信号的采集点改到了蒸发冷却器环管上。在这里环境较好, 而且压力值跟炉口也很接近, 从而保证了差压变送器很好的工作, 能够给风机转速一个精确的控制。
为了节约能源, 同时延长风机的寿命, 使风机在最佳状态下运行, 风机的转速需要适当地去调节, 让风机在在满足生产需要的前提下, 尽量的降低转速。通过反复试验和调整, 最终将风机转速确定在一定的范围内, 即:等待模式下以870r/min, 开始吹炼模式下以1200r/min, 正常吹炼模式下1560r/min, 加料模式下1680r/min, 溅渣模式下1770r/min等, 并最终形成一套成熟的风机转速模式表。
3.3 细灰输灰系统的优化
为了解决细灰粘结问题, 首先减少输灰环节, 即将不重要的螺旋输灰机1和螺旋输灰机2去掉, 改成细灰溜槽。考虑到细灰冷却后的粘结, 在溜槽壁上增加了两个振打电机。通过增加循环延时程序, 使两个振打电机隔半小时振动10秒钟, 将粘到壁上的细灰震掉。
一炼钢厂自2011年3月投产至2012年6月, 通过不断优化干法除尘系统参数, 改进设备性能, 除尘效果显著, 厂区环境得到了明显改善。同时由于系统优化, 提高了炼钢产能和煤气回收量, 降低了电耗, 获得了可观的经济效益。
摘要：结合邯钢集团一炼钢厂的生产实际, 针对1#转炉在生产过程中出现的问题, 对干法除尘系统的自动化控制做了部分优化, 从而使控制系统更加完善。
关键词：干法除尘,蒸发冷却器,静电除尘器,液压站
参考文献
[1]樊波, 张春霞, 许海川.煤气干法除尘技术在大型高炉的应用及节能分析[J].冶金能源, 2009 (1) :10-17.
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[3]田敬龙.高炉煤气干法除尘技术发展现状及宝钢应用前景[J].冶金动力, 2007 (6) :20-30.
气水反冲洗滤池自控系统设计 篇9
给水处理中的过滤一般是指通过过滤介质的表面或滤层截留水体中悬浮固体和其它杂质的过程。对于大多数地面水处理来说, 过滤是消毒工艺前的关键性处理手段, 对保证出水水质具有重要的作用。但是滤池在运行一段时间后, 就会出现含泥量增大、过滤效果降低的情况。为恢复滤池滤层的截污能力, 需要采用反冲洗措施。水厂的滤池反冲洗近年多采用气水联合反冲洗的方式, 分为气冲过程、气水同时反洗过程、水洗过程, 同时一般伴随着表面漂洗过程, 使滤池滤层内的污物能有效地被剥离和冲洗排出滤池, 从而保证后续的正常过滤周期和效果。由于这种高效的再生滤层过滤能力的作用, 气水反洗滤池被日益广泛地应用到了净水处理厂。由于其布水布气结构和控制系统复杂, 依靠传统的操作人员凭经验手动或半自动控制其实际效果很差, 很难达到设计要求。因此, 滤池的仪表设置及自控系统设计在全厂的仪表、自控系统设计中具有举足轻重的地位。目前, 大中型水厂采用较多的是气水反冲洗“V”型滤池。本文主要介绍了某净水厂“V”型滤池仪表及自控系统的设计。
2 简介
2.1 气水反冲洗V型滤池工艺过程
滤池的工艺过程可分为正常过滤和滤池反冲洗两个子过程, 这两个子过程交替运行, 相互之间间隔一定时间。滤池的正常过滤过程就是去除水中浊度和细菌, 随着浊度的降低, 水中有机物等也可相应降低, 使出厂水的水质达到国家饮用水的卫生标准。因此, 保证滤后水达到较低指标是滤池运行的关键。为了保证滤后水浊度, 除了加强滤前处理工艺外, 保持滤料的清洁是非常关键的。因此, 滤池运行一段时间后, 就要进行反冲洗。滤池的反冲洗就是先后运行气洗、水洗等清洗方式去除滤料层中的杂质, 通过选用合理的冲洗方法和冲洗强度, 既能有效地冲去积泥, 又能保存滤料表面一定的生物膜, 是滤池自净的工艺措施。图1表示滤池工艺过程简图。
2.2 V型滤池工艺参数及控制要求
该水厂为扩建工程, 新设一座V型滤池, 滤池处理水量为15×1.05=15.75万m3/d。设滤池1座, 因用地限制, 采用单排布置。分为10格, 每格过滤面积84.21m2。
土建平面尺寸86.30×20.23m, 钢筋砼结构。
主要设计数据如下:
单格面积F=84.21m2
平均滤速V=7.79m/h
强制滤速V1=8.66m/h
(1) 进水
滤池周边设配水渠道, 宽1.50m, 水深1.40m。每格滤池设3个进水孔, 中间为大孔500×400mm, 设电动闸板, 反冲时关闭, 两侧小孔为300×350mm, 设手动闸板, 为常开式, 反冲洗仍然进水, 用作表面扫洗。水流经过三个进水孔后, 再经溢流堰进入V形槽, 均匀进入池内进行过滤。
(2) 排水
单格滤池中间设两层渠道, 上层为排水渠道, 下层为过滤及反冲时的集、配水渠道。排水渠道末端池壁上开DN500排水孔, 设电动闸板, 排入滤池外侧总排水渠, 排水总渠宽1.40m。
(3) 配水
采用ABS长柄滤头配水, 开孔率为1.0~1.3%。
(4) 出水
滤后水经单格滤池下层集水渠收集后, 经DN350清水出水管进入单格滤池出水箱。DN350管上设可调式电动蝶阀, 可根据池内水位变化调节开启度, 保证恒速恒水位过滤。出水箱尺寸为2.60×2.30m, 深3.80m, 最后进入总出水井内。出水井设出水总堰, 水流经总出水堰出流后采用DN1600钢管送至清水池。
滤池滤科采用石英砂均质滤料, 粒径1.0~1.25mm, K60=1.20, 滤层厚度1.3m, 承托层采用砾石, 分两层, 粒径分别为2~4mm和4~8mm, 厚度均为0.05m。滤池配水配气系统采用长柄滤头, 在滤板上均匀布置, 滤板下部空间净高0.85m。每格滤池出水管上设置气动调节阀控制滤池恒水位运行, 滤池反冲洗按运行周期、出水浊度、水头损失等自控进行。冲洗过程为:先气冲洗, 强度15L/s·m2, 时间2min;再气水同时冲洗, 气冲强度15L/s·m2, 水冲强度3L/s·m2, 时间4min;后水冲洗, 强度6L/s·m2, 时间6min;为使冲洗时表面污物能更好地清除, 增设表面水扫洗, 表面扫洗强度2L/s·m2, 全程扫洗。正常过滤时滤池反冲洗周期24~48h。
3 仪表、自控系统设计
要实现工艺的控制要求, 需要设置相应的检测仪表对水位水质进行检测、对各设备状态进行监测及配置高效智能的自控设备。图2表示滤池仪表、自控系统简图。
3.1 仪表设置及主要自控检测项目
检测仪表根据工艺流程和计算机测控管理系统的要求配置。仪表的选型除满足被测对象的性质和环境条件、测量范围及精度、防护等级等要求外, 还要适合当地气候特点。根据工艺控制要求, 设置如下检测仪表:
滤池每格液位检测 (超声波液位计)
滤池每格水头损失检测 (水头损失检测仪)
滤池每格出水浊度检测 (浊度检测仪)
滤前 (总) 进水浊度检测 (浊度检测仪)
滤后 (总) 出水浊度检测 (浊度检测仪)
冲洗水泵出水压力检测 (智能压力检测仪)
冲洗水流量检测 (电磁流量计)
鼓风机出风压力检测 (智能压力检测仪)
反冲洗水池液位检测 (超声波液位计)
除设置适当的在线检测仪表检测相应的工艺参数外, 还要对水泵、阀门、鼓风机等电气设备进行监测、控制, 才能实现整个过滤及反冲洗过程的自动控制。自控主要接口如下:
进水气动闸板:开/关控制及位置状态
排水气动闸板:开/关控制及位置状态
反冲洗水管气动蝶阀:开/关控制及位置状态
反冲洗气管气动蝶阀:开/关控制及位置状态
清水调节阀:阀门开度调节及位置状态
排气阀:开/关控制
冲洗水泵:开/停控制, 运行状态监控, 频率调节
反冲洗鼓风机:开/停控制, 运行状态监控
空压机:开/停控制, 运行状态监控
3.2 自控系统设计
(1) 功能要求
在反冲洗泵房设有PLC控制主站, 每格滤池单独设操作台, 内置PLC子站, 能在PLC控制主站的协调下, 独立完成每格滤池的过滤和反冲洗操作。公共设备 (如冲洗水泵、鼓风机、空压机等) 由PLC主站控制开停, 实时接受每格滤池的状态信号和请求反冲洗信号, 并根据反冲洗规则, 协调每格滤池的反冲洗操作。PLC主站及各滤格PLC子站具体控制功能如下:
(1) 滤池PLC主站控制装置
·对各滤格滤池控制装置上送“请求冲洗”申请的次序, 组成一队列, 并按次序启动各滤格子PLC站共同自动完成反冲洗过程, 反冲洗按气冲、气水混和冲、水冲的过程进行。
·监控反冲先水泵、阀门、鼓风机、出气阀、运行状态。
·气动阀门气源运行状态监控。
·对反冲先水泵、鼓风机、阀门进行故障检测、故障判断和进行故障保护控制, 特别是与之相关的设备必须同时进行保护控制。
·操作终端上动态显示工艺检测参数和设备工作状态, 并实时向中心控制室传送数据。
·接受中央控制室下达的控制指令, 包括强制某格滤池进行冲先的指令, 判断其正确性、可执行性后加以执行。
·采集相关工艺仪表检测信号。
(2) 滤格PLC子站控制装置
·实时采集每格滤池的运行水位、出水浊度和水头损失。
·根据滤池水位, 通过预装PID调节程序调节清水阀开启度, 保证滤池恒水位过滤。
·根据滤池水头损失和过滤周期, 与设定值相比较, 达到任一冲洗条件时间向PLC主站发出“请求冲洗”信号, 得到允许后, 自动完成本格滤池的反冲洗。
·根据工艺过程, 对本格滤格的进水、出水、气冲、水冲、排气等阀门进行逻辑控制, 同时进行故障检测、故障判断和进行故障保护控制, 特别是与之相关的设备必须同时进行保护控制。
·当主控制装置送来反冲洗水泵、鼓风机、阀门有故障时, 对本格滤池的各种阀门作相应的保护。
·就地显示水位、水头损失、各个阀门的工作状态。
(2) 自动控制要求
根据工艺过程, 自动控制亦分为正常过滤时的自动控制和反冲洗自动控制。其控制要求如下:
(1) 正常过滤时的自动控制
当滤池正常过滤的时候, 其工艺要求就是要保持滤池水位的恒定, 以保证滤池有一个稳定的生化环境, 这个过程是通过实时检测每格滤池的水位, 根据水位变化, 调节清水出水阀门的开启度来实现的。图3表示正常过滤过程时的自动控制简图。
(2) 反冲洗时的自动控制
滤池的反冲洗控制可分为两部分:反冲洗启动和反冲洗过程的控制。反冲洗启动有两种途径, 一是由上位机下达反冲洗命令;二是当反冲洗条件满足时自动开始反冲洗。
滤池反冲洗控制:反冲洗控制有三种方式, 一种是根据清水阀开启度和运行时间控制;第二种是定时周期顺序冲洗方式;第三种是根据滤层水头损失 (或每格滤池出水浊度) 达到设定值时, 发出冲洗信号。这三个条件是并列的, 只要满足一个, 就可以进行反冲洗。同时控制中心或分站也可强制滤池反冲洗。反冲洗时每次只能单格滤池反冲洗。
采用第一种控制方式时, 当清水阀门开启到设定位置, 且滤池运行时间已到设定周期时间, 发出冲洗信号。定时冲洗则可以设置为具体时间, 也可以按照过滤的运行时间来安排, 即当滤池连续正常过滤一定时间后自动启动反冲洗。在反冲洗结束、过滤开始的时候, 启动一计时器, 时间到便开始反冲洗程序。水头损失反冲洗可以这样设计:在正常过滤过程控制中, 如果清水阀已开到最大, 水头损失超出设定值, 再看液位是否上升, 如果是, 则条件满足, 启动反冲洗。根据浊度反冲洗则是浊度达到设定值时, 即进行反冲洗过程, 这样可以对每格滤池出水浊度进行精确控制, 以满足出厂水浊度的要求。
反冲洗过程比较繁琐, 有一系列开、关阀门, 开、关风机, 开、关水泵的命令, 大致过程如下:关进水阀, 停止进水, 水位下降至冲洗水位→关清水调节阀, 停止出水→开鼓风机及相应出口阀, 准备气冲→开气冲阀, 开始冲洗, 时间约2分钟 (可调) →开冲洗水泵及相应出口阀, 准备水冲→开排水阀, 准备排水→开水冲阀, 在气冲2分钟后开始气水混合冲洗, 时间约4分钟 (可调) →关气冲阀、停鼓风机及关闭相应出口阀, 进行水冲漂洗, 时间约6分钟 (可调) →关水冲阀、关闭冲洗水管出口阀及停相应冲洗泵, 在漂洗6分钟后停止水冲→关排水阀, 待水位下降至排水槽以下时停止排水→开气冲阀管路上的排气阀, 排池内空气→开进水阀, 开始进水, 水位恢复上升→关排气阀, 在开排气阀5~10分钟后→开清水调节阀, 先开20~30%, 然后约2~5分钟后, 根据设计过滤水位 (即恒定过滤水位) 或差压信号 (此信号代表要维持的恒定水位的参比基准信号) 调节清水阀开度, 逐步开启直到全开→等待下轮反冲洗。
4 结束语
该水厂虽为扩建工程, 但新、老水厂的反冲洗水泵、鼓风机并不共用, 减少了自控程序的复杂性。新装的反冲洗水泵共有3站, 可以进行反冲洗强度的调节, 但业主要求每台反冲洗水泵需设变频器, 在反冲洗过程中, 可根据进水水质情况及反冲洗的进程调节反冲洗水泵的频率以调节冲洗强度, 达到最佳的反冲洗效果。虽然滤池平时均为自控运行状态, 但各设备均设有手动控制, 因反冲洗中的鼓风机、水泵为多个滤格共用, 因而单个滤格的手动命令必须在鼓风机、水泵控制命令中有所体现, 避免出现滤格切换到手动后, 鼓风机或水泵仍处于运行状态, 导致事故发生。因滤池是整个净水厂工艺过程中最重要、最复杂的环节, 要求自控系统承包量编程时, 对开、关阀门的条件必须严格限制, 避免错误的、不适时机的开、关阀门命令。设备运行过程中的故障、报警等更需要特别处理。上位机编程时要注意上、下位机结合, 弥补PLC功能的一些不足, 才能够达到更好的控制效果。
参考文献
[1]中国市政工程中南设计研究院主编.给水排水设计手册第8册电气与自控 (第二版) [M].北京:中国建筑工业出版社, 2002.
污水处理厂自控系统介绍 篇10
1 有关污水处理厂自控系统的概述
1.1 有关污水处理厂自动系统形式的介绍
我国有很多采用自控系统的污水处理厂, 就其本身的形式而言, 污水处理厂自控系统主要可以分为四种, 分别是SCADA、DCS、IPC+PLC以及由总线式工业计算机组成的四种系统。
SCADA系统的主要组成部分是主控站和远程终端站, 通过物理链路层或是数据链路层将一个主控站与多个远程终端站联系在一起。设计此系统的最初目的是为了通讯系统的应用。现阶段, 远程终端站的功能得到了延伸与扩展, 增强了联网通信的功能, 使其自身可以与无线、光缆以及双绞线等相联接, 这在很大程度上增加了监测点数, 同时也增强了其控制功能, 可以进行连续和顺序控制, 所以此系统在控制系统中的应用较多。SCADA系统的重点在监测和控制方面, 通常被应用到地域分布比较广阔的场合。
DCS系统主要是通过连接若干台计算机与现场端而组成的, 也可以称之为集散型控制系统。此系统将现场的控制站和监测站与操作管理站和控制管理站通过网络联接在一起, 通过共同协作进行综合控制系统的分散控制以及集中管理和操作。DCS系统的重点在于对连续性的生产过程进行的控制。
IPC+PLC系统是一种分布控制系统, 其主要的组成部分是工业计算机以及可编程序控制器。其所具有的功能与DCS系统相同, 其性能完全可以满足DCS系统的要求, 而且其价格要低于DCS系统, 开发更为便利, 在我国的污水处理厂自控系统中此系统的应用范围较广。
由总线式工业计算机组成的系统, 具体是由具有总线结构、可以进行工业控制的计算机以及系列产品构成的一种系统。其中的工控机在通常情况下是需要佟多块模板通过同一总线而联接在一起的。
1.2 有关污水处理厂自动系统特点的介绍
SCADA系统。此系统具有非常广阔的组网范围, 所使用的通讯方式较为灵活, 其可以对一座城市或是地域分布较广的场合进行有效的监测与控制, 并可以使用有线、无线或是微波等多种类型的通讯方式。此系统中的远程终端机具有较为固定的控制功能, 所以就限制了其自身的处理能力。此系统可以利用通讯接口进行主控机或是远程终端机的协议变换, 然后连接其他网络, 从而形成一个更复杂、更广阔的通讯网络。此系统具有较低的实时性, 难以实现大规模以及高复杂性的控制。
DCS系统。此系统可以进行分级分布式控制, 系统可以根据功能的不同进行分级分布子系统的组成, 每一个子系统都具有独立的执行控制程序, 可以对现场的输送信息进行处理, 这是一种较为简单的应用程序。此系统实现了真正的物理分散控制, 分散了系统的危险性, 提高了系统的可靠性。此系统可以通过网络技术进行纵向、横向以及高层管理机的通讯, 具有非常可靠的扩展能力。此系统具有丰富的硬、软件资源, 能够满足多种特殊的应用要求。具有较好的实时性和较快的响应时间。此系统中的应用软件具有非常大的编程工作量, 在开发与维护人员方面有着很高的要求, 开发周期时间长。
IPC+PLC系统。此系统可以进行分级分布控制, 具有分散控制和集中管理的功能, 促进系统可靠性的提高。此系统具有比较方便的组网, 简洁的硬件系统配置, 增强了可编程序控制器的网络控制, 从而达到网络扩展的目的。由于此系统采用的是顺序功能图或是梯形图编程的的应用程序, 所以具有较为方便的编程与维护, 同时还缩短了开发周期时间。此系统具有非常灵活的内部配置与调整, 可以和工业现场的信号进行直接连接, 进而形成机电一体化。
由总线式工业计算机组成的系统。此系统的可靠性较高, 具有丰富的硬、软件资源, 其工控机可以兼容通用个人计算机, 因此可以利用PC机来对硬、软件资源进行扩展。此系统所使用的编程语言是C语言编程或是汇编语言, 其具有较高的代码效力, 实时性较高, 在进行实时操作时, 可以有效的缩短响应时间。此系统可以连接厂家不同的产品, 进而形成一个更加复杂的系统, 其所具有的编程工作量较大, 对开发与维护人员的要求较高, 开发周期时间长。
2 有关污水处理厂自控系统网络结构的介绍
目前, 我国污水处理厂自控系统应用最为广泛的是IPC+PLC系统, 因此, 我们就以此系统为例, 对污水处理厂自控系统的网络结构及其相应配置进行简单的介绍和说明。我国大部分的污水处理厂在配置自控系统现场控制站时, 需要按照其自身的监测与控制功能的相关要求来进行, 并要对配置工艺、监控点情况以及净水构筑物的情况进行综合的考虑, 以便为其应用与维修提供便利条件。
自控系统主要是由几个部分组成, 具体包括中央监控系统、工业光纤环型的计算机网络以及现场控制站、设备控制单元等。其中, 现场控制站可以分为预处理、泥处理、生化处理、滤池以及厂外泵站五个控制站;设备控制单元主要是设备厂家提供的配套的鼓风机控制单元, 其可以利用RS-485网络将变配电系统数显表与自动化系统相连接。
3 污水处理厂自控系统所具有的功能
中央控制系统可以对现场控制站中的所有运行信息进行监控, 对现场设备和设施的启动与停止进行有效的控制, 汇总、分析并处理各个控制站输送过来的数据和信息, 这些是污水处理厂进行整体控制的必要基础。
现场控制站可以对其所在区域的所有工艺参数进行检测, 采集、检测以及控制设备运行所产生的信号, 利用本站中的人机界面操作设备, 并完成面向上位计算机系统的实时传送。另外, 现场控制站还可以监控自身的模板, 其自身所具有的诊断系统具有连续监测的功能, 可以对记录错误或是特定的系统事件进行自我诊断。
结束语
综上所述, 污水处理厂自控系统具有可靠性高、操作方便、运行安全以及自我诊断等多种功能与特点, 可以在很大程度上提高污水处理的效率和质量, 以便达到信息化、自动化污水处理的目的, 是一种实用性较强的先进技术, 其具有非常广阔的发展和应用空间。
参考文献
[1]蔡传成.污水处理厂自动控制系统的全流程策略与方法[J].科技资讯, 2012 (4) .
[2]刘保成, 谢鸿印, 安丽.DCS系统在污水处理厂自控系统中的应用[J].中国给水排水, 2011 (20) .
[3]刘新.关于污水处理厂场站建设施工管理的探讨[J].科技致富向导, 2010 (20) .
自控系统 篇11
关键词：建筑智能化；楼宇自控系统；系统运营与维护
引言：建筑智能化将建筑与计算机网络技术高度融合起
来，体现了系统的先进性和实用性，其对建筑内设备实现全面监控、资源共享，促使建筑内各功能协调发展。建筑智能化提高了办公效率、节约了管理成本、降低了能耗，实现了信息的交流。建筑智能化下楼宇自控系统满足了其功能特点和管理需求，在当今社会应用广泛。楼宇自控系统具有集成性、兼容性等特点，投资合理、服务优质、使用便利是当前建筑行业发展的要求，楼宇自控系统能有效实现建筑内设备协调运转，使建筑内部环境安全舒适，管理更加科学。
一、建筑智能化概述
智能建筑是社会经济发展和信息化时代繁荣下的产物，它利用系统集成的方法，将计算机、多媒体等先进的智能技术进行有机结合，对设备进行自动化监管，及时有效的管理信息资源，优化信息服务，完善建筑环境。建筑智能化的程度随着科学技术的发展而提高，将先进的科学技术有效应用于建筑物中，构建计算机网络体系，促进智能建筑的系统化发展。其主要由楼宇自动化系统、办公自动化系统、通信自动化系统组成。根据建筑物的基本要素，优化其设计，构建一个高效率且舒适便捷的空间，为财产管理者意识到自身获得了最大的收益回报。
二、楼宇自控系统概述
楼宇自动控制系统，简称BAS，是由建筑、自控、计算机网络技术进行有机结合所产生的，它是通过借助智能操作来代替人工操作的一种系统。楼宇自控系统是建筑智能化的重要组成部分，它涉及面广，设计任务繁重，施工量大，直接影响着建筑智能化的发展。现代智能化建筑中存在大量的机电设备，如果按照传统的管理模式进行就地监控和分散管理无法实现全面有效的控制。而楼宇自控系统的功能包括可以自动监控各机电设备的运行状态；检测和显示机电设备的运行数据及发展趋势；根据外部环境自动调节设备，使之正常运行；坚持及迅速处理突发事件；对建筑内设备进行统一控制和管理，自动化管理水电气等能源；有效管理设备档案、设备报表等，促进设备高效运转，协调统一。
三、建筑智能化下楼宇自控系统的优势
（一）节约能源。在建筑中使用楼宇自控系统，可以通过预先设计时间程序，对机电设备进行有效的管理。监控系统可以实现对建筑内照明或空调等设备的实时管控，避免浪费资源的现象发生，在降低能耗上发挥出积极作用，节约能源，促进我国经济的可持续发展。
（二）降低成本。由于建筑智能化下楼宇自控系统的实际应用，取代了传统的人工管理模式，节省了人工管理费用。降低了管理成本。楼宇自控系统有效的解决了人工管理上的弊端，监控系统可以实现对建筑内设备的管控，大大减少了人工成本。人工管控设备时常出现疏漏，导致设备无法高效运行，严重时甚至损坏设备，楼宇自控系统的使用，可以避免设备长时间运作造成的损坏现象，延长设备使用时间，实现设备成本的降低。建筑智能化下楼宇自控系统的应用保障设备的正常运行，延长设备寿命，降低人工操作失误，从而带来了经济效益。
（三）提升可靠性。楼宇自控系统属于智能化控制系统，在实际操作中，其能避免人工管理造成的判断性失误，减少因人工失误带来的经济损失，提升管理系统的可靠性，促使系统安全运行，强化建筑智能化下楼宇自控系统的高效性，实现系统在实际生活中的广泛使用，推动建筑行业的经济发展。
四、建筑智能化下楼宇自控系统的运营与维护措施
（一）完善管理制度。为实现建筑智能化下楼宇自控系统的高效运营与有效维护，需要建立一套完整的运行管理规章制度，由于操作系统及维护设备的工作人员被划分在各个部门，分散于建筑内，所以建立健全的管理制度可以实现统一的管理。设计系统操作手册，制定设备运营与维护计划，规范设备的日常管理，严格监督系统的操作与运行工作，划分及落实相关工作人员的责任与权利，保障系统的正常运行，提高系统的运营及维护管理水平，促进智能化下楼宇自控系统的和谐发展。
（二）熟悉系统运营模式。楼宇自控系统的相关工作人员需熟悉系统的运营模式，建筑智能化下楼宇自控系统的运行规程是严格保证计算机的时刻运转，及时备份系统内有效数据，不得随意更改系统内定义及日程表的参数。分配任务，做好设备的保洁工作，检查电脑上的恶意病毒及控制自带的软件运行，出现安全隐患时立即查明并上报相关领导。控制设备损坏修复时间，及时进行检修，不得随意更改元器件、线路等设备。使用者需要了解设计目的，熟悉楼宇自控系统，参与系统的施工到验收全过程，管理者加强对系统专业知识的培训，提高操作人员的知识素养。当建筑竣工，楼宇自控系统得以运行之后为物业管理及建筑行业提供了管理人才。楼宇自动化系统在进行施工和调试的过程中，相关操作者需要收集原始的数据资料，注重测试数据，并对收集的数据进行整合分析，及时消化系统的技术资料，了解子系统的工作原理，掌握其运行功能，参与施工图的设计工作，完成部分系统的安装翻译内容。由于系统的技术资料复杂，数据繁多，偏向产品介绍等专业性强的内容占大部分。所以楼宇自控系统在正常运行中的可操作性不大，因此，建筑智能化需要配备专业的技术人才，针对各建筑不同的楼宇自控系统，提升操作人员的技术水平，使其数学系统运营模式，增加可操作性。
（三）建立专业维护团队。建筑智能化下楼宇自控系统内一定要配备专业的维护团队，团队内成员需了解维修保养的规程，其主要内容为，根据每日保养计划进行全面且系统的保养，应用工作软件扫描电脑硬盘，控制其安全性。每天监控NCU状态，确保其没有发生故障，如遇突发情况需及时处理，当进行NCU保养时，需要关闭电源，用企业控制箱进行作业。后备电池充放电情况，时刻注意系统中各模块的工作情况。维护及保养设备的接线情况和接插件是否完好，选择设备的控制点进行测试时保证其数量及测试的准确性，每日需将保养记录于楼宇自控系统的检查表上，便于随时监督检查。在系统的实际运用中，由于系统涉及面广，分散于不同部门，存在管理人员不重视，忽略日常的维护工作，导致系统的运行失误问题，因此，建立专业的维护团队，队内成员由电力、机械等专业人才组成，维修队伍内成员轮流工作，互相配合，在系统厂商的支持和指导下，逐渐准确的判断设备故障，进行针对性强的维修工作。同时保证系统设备的预防性维护，及时发现问题并有效解决。确保建筑智能化下楼宇自控系统的高效运行。
结语：随着信息化技术的发展，智能建筑成为新时代的产物，建筑智能化下的楼宇自控系统作为一种新型的技术广泛应用于市场。楼宇自控系统具有节约能源、降低成本、提高经济效益、保障设备操作可靠性的优势，为用户提高了一个安全舒适的工作和生活环境，建筑智能化下的楼宇自控系统不是单独的产品而是一个整体的运行理念。它需要做到结合建筑的实际情况，合理的进行安装及调试工作。楼宇自控系统的应用使得建筑物内机电设备协调运行，完善的管理制度实现了设备的高效运营，指导工作人员熟悉系统运行模式方便了设备的操作与运营，建立专业的维修团队有效的降低了维护人员工作强度。楼宇自控系统结合了进的科学技术，完善和优化设备的运行，促使建筑行业蓬勃发展。
参考文献：
[1] 廖利波.浅谈建筑智能化下的楼宇自控系统[J].中国新通信，2015（15）.
AAO生物池自控系统设计 篇12
为实现环境保护与经济建设的协调发展, 贯彻和落实国家有关环境保护和城市污水治理的政策的规定, 避免发展经济以牺牲环境为代价, 各地兴建了许多污水处理厂及其配套管网工程。污水处理工艺的选择会根据设计进水水质、处理程度要求、用地面积和工程规模等多因素进行综合考虑, 各种工艺都有其适用条件, 应视具体情况而定。而AAO (A2/O) 工艺在系统上是最简单的同步生物除磷脱氮工艺, 总水力停留时间小于其它同类工艺, 在厌氧 (缺氧) 、好氧交替运行的条件下可抑制丝状菌繁殖, 克服污泥膨胀, SVI值一般小于100, 有利于处理后污水与污泥的分离, 运行中在厌氧和缺氧段内只需轻缓搅拌, 故其运行费用偏低。并且由于该工艺厌氧、缺氧和好氧三个区严格分开, 有利于不同微生物菌群的繁殖生长, 因此脱氮除磷效果非常好。目前, 该工艺在国内外使用较为广泛。由于其曝气和控制系统复杂, 依靠传统的操作人员凭经验手动或半自动控制其实际效果往往并不好, 很难达到设计要求。因此, AAO生物池的仪表设置及自控系统设计在全厂的仪表、自控系统设计中具有举足轻重的地位。
2 AAO生物池工艺过程
目前, 用于城市污水生物处理并具有一定脱氮除磷效果的污水处理工艺可分为两大类:一类为按空间进行分割的连续流活性污泥法;另一类为按时间进行分割的间歇式活性污泥法。A2/O工艺即厌氧——缺氧——好氧活性污泥法属于按空间分割的连续流活性污泥法, 污水在流经三个不同功能分区的过程中, 在不同微生物菌群作用下, 使污水中的有机物、氮和磷得到去除。其流程简图见图1。
AAO生物池污水中有机氮在缺氧、好氧状态下, 首先由异养菌转化成氨氮, 完成氨化作用, 并在好氧状态下由自养型硝化菌群氧化成硝态氮, 从而完成硝化作用。硝态氮在缺氧状态下又由反硝化菌利用有机物作为碳源将其还原成氮气从水中溢出, 从而完成脱氮作用。除磷是通过磷的厌氧释放和好氧吸收两个过程完成的, 混合液中的聚磷菌进入厌氧区后会处于压抑状态, 将体内磷酸盐释放到污水中, 在好氧状态下又由聚磷菌将其过量吸收, 以聚磷酸盐的形式贮存于体内, 最终以剩余污泥的形式排出系统, 从而完成除磷的过程。可以看出, AAO生物池内水的温度、PH值、溶解氧和污泥浓度等参数对出水能否达标有重要影响, 而溶解氧、污泥浓度可以通过控制鼓风机和回流污泥泵进行调节。
3仪表设置和主要设备监控点
仪表设置基于两方面考虑, 一方面要满足工艺流程和计算机测控管理系统控制的需要, 另一方面要满足污水厂管理的需要并按经济实用的原则。除了液位检测仪表、PH及温度检测仪表外, AAO生物池其它在线检测仪表设置如下:
(1) 厌氧区中间和生物池出水端设置污泥浓度 (MLSS) 检测仪;
(2) 好氧区曝气总管和分管上设气体热式质量流量计;
(3) 厌氧区和缺氧区分别设氧化还原电位 (ORP) 检测仪;
(4) 好氧区的鼓风曝气稳定区设溶解氧 (DO) 检测仪。
除设置适当的在线检测仪表检测相应的工艺参数外, 还要对水泵、阀门、鼓风机等电气设备进行监测、控制, 才能实现整个过滤及反冲洗过程的自动控制。自控主要接口如下:
(1) 搅拌器、水下推进器:开/停控制, 运行状态监控;
(2) 循环水泵:开/停控制, 运行状态监控, 频率调节;
(3) 电动空气调节蝶阀:开/关阀控制、阀门开度调节及位置、运行状态;
(4) 鼓风机房曝气鼓风机:在每台鼓风机组控制柜内设有一台Micro PLC, 专门用于测量鼓风机及辅助设备的状态, 并控制鼓风机及辅助设备的运行, 要求能根据出风管压力信号、污水量及溶解氧的偏差调节鼓风机运行频率, 从而调节鼓风机的出风量。
图2表示AAO生物池的仪表、自控系统简图。
4自控系统设计
生物池的自动控制, 主要体现在两个方面:一个是根据生物池内的溶解氧含量自动调节鼓风机单机的送风量及机组开启台数, 实现生物池充氧系统的智能化控制管理, 使整个生物处理系统得以经济、正常地运行;另一个是根据厌氧段、缺氧段的污泥浓度和氧化还原电位值, 控制污泥回流量, 为污泥反硝化和磷的释放提供良好的反应条件, 确保生物除磷、脱氮的效果。这两方面的具体控制要求如下:
(1) 在向生物池供气的控制中, 和鼓风机的控制是密切相关的。在每台鼓风机组控制柜内设一台PLC子站, 同时在鼓风机房设一台鼓风机总控制柜 (内置PLC) 。每台鼓风机机组控制柜内的PLC子站负责实时采集本机组的运行频率、电流和电压等信号, 并与总控制柜内PLC实时通讯。根据总控制柜的控制要求, 负责本机组的开停及频率调节等。鼓风机总控制柜则负责公用设备、仪表的信号采集及控制, 并协调各鼓风机组的运行。鼓风机组总的控制要求为:根据污水量、DO浓度值与实测值的偏差等反馈信息, 应用模糊控制理论并结合实际运行经验优化生物池的曝气量, 据此控制鼓风机的开停台数及每台机组的运行频率, 并与各个 (或各组) 生物池的空气调节阀相协调。
(2) 污泥回流泵的控制要求为:根据厌氧段、缺氧段的氧化还原电位值和污泥浓度, 计算出回流污泥比, 再换算成污泥回流量, 自动控制回流污泥泵的运行台数, 调节运行污泥回流泵的频率, 同时自动累计单台泵运行时间, 实现自动轮换运行。
5结束语
AAO生物池是一座污水处理厂出水水质能否达标的重要工段, 同时也是运行中的主要电耗点, 在该工段布置合理的检测仪表、采集合适的监控信息、采用先进的通讯技术及自动控制技术, 使AAO生物池经济、高效地运行, 不但可以保证出水水质达标, 而且还可以减少劳动强度及避免人工控制的随意性, 达到节能降耗的目的。必须指出的是, 节能降耗的主要手段是对鼓风机、污泥回流泵电机进行变频控制, 如果想仅仅通过调节空气调节阀开度来减小曝气量, 虽然可满足工艺对溶解氧的要求却不能达到降低电耗的目的。实际运行时, 要注意对各检测仪表的及时更换和维护, 否则可能导致信号不准确或根本无信号, 没有了现场在线仪表的检测信号, 自控系统的控制则没有了依据, 造成事实上自控设备的闲置, 也失去了当初设计的初衷, 则是得不偿失的。
参考文献
[1]中国市政工程中南设计研究院主编.给水排水设计手册第8册电气与自控 (第二版) [M].北京:中国建筑工业出版社, 2002.
[2]GB50014-2006 (2014年版) , 室外排水设计规范.