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污水處理遠程傳輸系統

發(fā)布于:2020-01-03 20:36來(lái)源:北京軟件開(kāi)發(fā)公司 作者:北京大數據公司 點(diǎn)擊:

1.1系統總體要求


1.1.1工程現狀


系統需要實(shí)現將5個(gè)工程上的數據傳輸到總公司電腦上。因每個(gè)工程上均有1-2個(gè)PLC遠程傳輸數據,每臺PLC傳輸10個(gè)左右的數據,且工程現場(chǎng)基本沒(méi)有有線(xiàn)光纜,因此需要進(jìn)行DTU無(wú)線(xiàn)傳輸。

1.1.2數據中心要求


對于數據中心需要進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸數據,數據備份,對數據進(jìn)行篩選將數據制成表格,標記特殊數據,可以有2-3個(gè)人同時(shí)瀏覽。
中心條件:首先用某臺能上網(wǎng)的PC機,條件必須能讓外網(wǎng)訪(fǎng)問(wèn)的到,如運行中心軟件的PC機在局域網(wǎng)里面,那要在局域網(wǎng)路由器做端口映射到本機PC,等這些條件具備之后在本機運行一個(gè)中心DEMO,開(kāi)放一個(gè)端口,運行軟件等待DTU的連接。 DTU連接中心后,就可按要求進(jìn)行傳輸數據,中心收到數據后,通過(guò)系統進(jìn)行解密、過(guò)濾、篩選,終獲得所需要的數據進(jìn)行分析、統計等工作。
公司調度中心通過(guò)網(wǎng)絡(luò )與公司內部網(wǎng)連接,調度中心PC 通過(guò)GPRS 網(wǎng)絡(luò )向RTU 下發(fā)配置信息、控制信息,及接收下位機上報的數據及告警信息,同時(shí)對采集的數據進(jìn)行管理,提供查詢(xún)、統計、報表等功能。
調度中心、監控分中心的具體功能如下:
能夠給RTU 下發(fā)組態(tài)信息、控制命令,能夠校準RTU 的時(shí)鐘 RTU 發(fā)送來(lái)的數據自動(dòng)進(jìn)入數據庫,數據庫具備一定的安全措施 處理RTU 的報警信息數據遙測功能:定時(shí)巡測、手動(dòng)巡測、隨機抽測、分組召測 遙控功能:控制RTU 開(kāi)關(guān)量輸出點(diǎn)的開(kāi)、關(guān)狀態(tài)、遙信開(kāi)關(guān)狀態(tài)參數狀態(tài)管理功能:設置修改各測量數據上、下限值,通訊參數 在線(xiàn)組態(tài)功能:新增RTU 數據采集點(diǎn)等參數通過(guò)組態(tài)定義即可完成。數據庫管理功能:對測得的數據建庫,對數據進(jìn)行處理,查詢(xún)歷史數據,報表打印 具有數據顯示功能: 能顯示測量的各種數據、遙信開(kāi)關(guān)狀態(tài)、各種系統圖形等 具有圖形功能,模擬顯示管網(wǎng)圖、水廠(chǎng)工藝流程圖等 搶修修理、停水、管網(wǎng)沖洗等數據錄入及統計。 數據共享功能:提供一個(gè)WEB 站點(diǎn),該WEB 站點(diǎn)使公司寬帶內部網(wǎng)的任意一臺工作站只通過(guò)WEB 瀏覽器就可以登陸查看所有監控點(diǎn)的實(shí)時(shí)數據和存儲的任何時(shí)間段的歷史數據。WEB 站點(diǎn)通過(guò)用戶(hù)身份認證授權方式控制該用戶(hù)可訪(fǎng)問(wèn)那些監控點(diǎn)的實(shí)時(shí)監控數據和存儲的任何時(shí)間段的歷史數據。調度中心系統管理員能增加、刪除可訪(fǎng)問(wèn)用戶(hù),并對用戶(hù)進(jìn)行不同權限的授權。該WEB 站點(diǎn)應能通過(guò)超鏈接方式聯(lián)入公司統一平臺。 具備一開(kāi)放的實(shí)時(shí)數據庫,DLP 大屏控制器軟件能夠讀取各監測點(diǎn)的實(shí)時(shí)數據。
數據中心硬盤(pán)配置:

設備 配置
機架式服務(wù)器 CPU:一個(gè)intel Xeon2.8GHz/521K
內存:1024MB DDR SDRAM
硬盤(pán):4個(gè)Ultra3210K 73G熱插撥硬盤(pán)
陳列卡:Smart Array 5312陳列卡
顯示器:17寸液晶
工控機 19寸機架式機箱,CPU P4-1.8G以上,內存DDR512M,錄像機52倍速,網(wǎng)卡:10M/100MPCI;硬盤(pán)80G,顯示器17寸液晶。
 

1.2傳輸系統的架構


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圖1系統架構圖

1.3網(wǎng)絡(luò )拓撲圖


PLC與DTU的連接形式一般采用串連接,也可以采用的通訊網(wǎng)口連接,當采用通訊網(wǎng)口時(shí)需要采用GPRS路由。
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圖2系統網(wǎng)絡(luò )拓撲圖
如上圖所示系統由數據中心、無(wú)線(xiàn)GPRS 網(wǎng)絡(luò )、遠程終端單元(RTU)幾個(gè)部分組成:
遠程終端單元(RTU):
遠程終端單元RTU 分散的分布在供水管網(wǎng)的遙測點(diǎn)上,主要由saro 3150P GPRS模塊、電源、天線(xiàn)、PLC 的CPU 及各種I/O 模板及后備電池、機箱等幾部分組成。遠程終端單元RTU與現場(chǎng)設備的開(kāi)關(guān)量、模擬量信號相連,進(jìn)行數據采集、處理、存儲并通過(guò)GPRS 網(wǎng)絡(luò )與調度中心傳送數據,接收并執行上位機的命令。
RTU 機箱:安裝于遙測點(diǎn)現場(chǎng),為壁掛式,具有防盜功能(包括GPRS 模塊天線(xiàn)), 其固定螺絲置于箱體內,設置門(mén)鎖,箱體內具有220V 交流電(如井下無(wú)條件具備220V電壓,可考慮蓄電池、鋰電池等能滿(mǎn)足終端產(chǎn)品電壓需求的供電裝置),信號輸入輸出接線(xiàn)端子,設置交流進(jìn)線(xiàn)空氣開(kāi)關(guān),如有條件可配備一220V 交流電插座(檢修時(shí)方便使用)。
注意本方案選擇的DTU供應商為廈門(mén)才茂通信科技有限公司,產(chǎn)品樣式如下圖:

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PLC選擇西門(mén)子S7313C、西門(mén)子S7200/S7300、三菱Q02HCPU等。西門(mén)子產(chǎn)品樣式如下圖:
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PLC:使用西門(mén)子、三菱等知名品牌:
提供4 路4-20mA 模擬輸入、6 路開(kāi)關(guān)量輸入、4 路開(kāi)關(guān)量輸出,無(wú)需監控中心控制,可自行進(jìn)行測量,并保存累積數據系統; 具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能(可通過(guò)監控中心設定校準),采集到的數據以時(shí)間為順序,以5分鐘/每次的密度,能在RTU 端存儲一天的歷史數據,程序、參數、歷史數據具有掉電保護功能;定時(shí)上報:把從儀表采集到的數據,以定時(shí)(整5 分鐘報一次)方式上報; 實(shí)現數據點(diǎn)播:可以響應各監控中心發(fā)出的查詢(xún)請求,將實(shí)時(shí)時(shí)刻或歷史時(shí)刻的數據發(fā)給監控中心,數據可發(fā)給多個(gè)監控中心;輸入信號損壞時(shí)發(fā)出報警信息; 當系統上電復位,或系統運行、通信發(fā)生異常死機復位(看門(mén)狗復位)時(shí),系統根 據復位類(lèi)型不同進(jìn)行復位處理,保證系統正常工作。 可為一次儀表(兩線(xiàn)制,三線(xiàn)制)提供24V 電源,具有一次表供電功能。
CM3150 GPRS模塊:
其核心使用SIMEMS MC39I無(wú)線(xiàn)模塊,內嵌TCP/IP協(xié)議,
支持900/1800 MHz系統,提供RS-232或RS-485自選接口,支持各種非TCP/IP終端設備數據的透明傳輸,可上電即自動(dòng)撥號上網(wǎng),一直在線(xiàn),自檢測假撥號現象,掉線(xiàn)可自動(dòng)重撥。帶自主開(kāi)發(fā) 的主控電路和硬件看門(mén)狗,保證電路的可靠工作,并可根據用戶(hù)需要進(jìn)行遠程在線(xiàn)維護。
通信工作原理:首先對DTU進(jìn)行設置,設置要連接的中心IP和端口及其它必要性的設置,設置好之后PLC通過(guò)RS232接口和DTU相連,DTU上電之后根據事先設置好的中心IP和端口進(jìn)行連接,成功連接到中心軟件后即可雙向傳輸數據。終端流量傳感器、水壓傳感器工作時(shí)所產(chǎn)生的數據通過(guò)串口往無(wú)線(xiàn)模塊串口送,無(wú)線(xiàn)模塊檢測到串口的數據后最終數據信息發(fā)送到中心去。
 
組網(wǎng)方案如下:
選擇公網(wǎng): 中心用一個(gè)服務(wù)器組作為中心接收,中心采用ADSL 等INTELNET 公網(wǎng)連接,采用公網(wǎng)固定IP 或者公網(wǎng)動(dòng)態(tài)IP+DNS 解析服務(wù)。此種方案先向INTERNET 運營(yíng)商申請ADSL等寬帶業(yè)務(wù)。 中心公網(wǎng)動(dòng)態(tài)IP+DNS 解析服務(wù):大部分IP 都是動(dòng)態(tài)的,而且費用相對便宜。 客戶(hù)先與DNS 服務(wù)商聯(lián)系開(kāi)通動(dòng)態(tài)域名,動(dòng)態(tài)域名解析軟件網(wǎng)址如下:(可以先申請免費的二級域名) 88IP解http://www.88ip.cn 監控點(diǎn)先采用域名尋址方式連接DNS 服務(wù)器,再由DNS 服務(wù)器找到中心公網(wǎng)動(dòng)態(tài)IP,建立連接。此種方式可以大大節約公網(wǎng)固定IP 的費用,但穩定性受制于DNS服務(wù)器的穩定,所以要尋找可靠的DNS 服務(wù)商。


1.4系統功能模塊說(shuō)明


1.4.1PLC編程


1.4.1.1 PLC編程描述


工業(yè)污水處理系統的電氣控制系統總框圖如下圖所示,PLC為核心控制器,通過(guò)檢測操作面板按鈕的輸入、各類(lèi)傳感器的輸入,以及相關(guān)模擬量的輸入,完成相關(guān)設備的運行、停止和調速控制。
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PLC控制系統總體框圖
在PLC與就地控制設備之間一般通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)或者RS485總線(xiàn)進(jìn)行數據交換。
對于新工程項目來(lái)說(shuō),這些線(xiàn)路在工程設計中已經(jīng)統一規劃。但在實(shí)際運行過(guò)程中,往往會(huì )遇到一些突發(fā)狀況,例如:需要增加一些設備,由于最初設計時(shí)并沒(méi)有考慮后續工程布線(xiàn)等不確定問(wèn)題,如果反復修改施工設計圖,則將對工程周期,費用等帶來(lái)很大的影,對于工程單位來(lái)說(shuō)也承擔著(zhù)巨大的風(fēng)險。如果采用DTU無(wú)線(xiàn)測控方案,則遇到上述問(wèn)題時(shí)可利用DTU無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)和PLC設備輕而易舉的滿(mǎn)足用戶(hù)要求。
污水處理裝置能夠處理生活系統綜合性廢水及有機污水,采用自動(dòng)化控制,各測控分站通過(guò)PLC采集現場(chǎng)各種數據,傳送到中央控制室操作站集中監控和管理,完成實(shí)時(shí)控制任務(wù)。對于水處理過(guò)程中的異常數據信息,自動(dòng)監測各種數據的合理范圍,一旦超出合理范圍控制系統便產(chǎn)生報警事件并及時(shí)報警。


1.4.1.3具體實(shí)現方法


1.4.1.3.1現場(chǎng)控制柜

現場(chǎng)控制柜的主要作用是完成現場(chǎng)控制功能和與PLC進(jìn)行連接。各個(gè)現場(chǎng)控制柜能夠完成手動(dòng)控制設備啟停的功能,是典型的繼電器控制。
現場(chǎng)控制柜相對于PLC自動(dòng)控制和中央監控室控制具有最高的優(yōu)先級。只有將選擇開(kāi)關(guān)撥到遠程控制之后,PLC控制和中央監控室的上位控制才起作用。
所以在進(jìn)行自動(dòng)控制調試前,首先要完成對現場(chǎng)各控制柜的調試,在保證現場(chǎng)設備安全的前提下才能進(jìn)行遠程控制。

1.4.1.3.2 PLC控制站

遠程傳輸系統共設三個(gè)PLC控制站。PLC控制站的主要作用是采集現場(chǎng)的信號并控制設備的運行?,F場(chǎng)的信號包括液位、流量、溫度和設備的運行狀態(tài)。
當現場(chǎng)控制柜的模式開(kāi)關(guān)選擇到“遠程”時(shí),操作人員不能手動(dòng)操作現場(chǎng)控制柜上的啟停按鈕來(lái)控制設備的運行,因為此時(shí),PLC控制站中的程序會(huì )自動(dòng)根據上位監控系統給出的信號控制設備的運行。
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圖3PLC控制站流程圖
1.4.1.3.3上位監控系統

該遠程傳輸系統的上位監控系統包括一個(gè)工程師站和一個(gè)操作員站。工程師站既能完成系統組態(tài)、調試及控制參數的在線(xiàn)修改和設置等;又能完成對整個(gè)工程污水處理的數據采集、監控、報表及打印等功能;操作員站主要完成對整個(gè)污水處理廠(chǎng)的數據采集、監控等功能。
在系統正常工作時(shí),工程師站可兼作操作員站,方便監視與操作,從而提高系統的可靠性。污水處理各個(gè)階段的數據以及各個(gè)設備的運行狀態(tài)通過(guò)PLC采集并在上位機監控機上顯示,操作人員可以查看工程現場(chǎng)各個(gè)設備的運行情況。同時(shí)可以對報表存檔打印,顯示實(shí)時(shí)報警和歷史報警等,方便操作人員進(jìn)行數據分析和故障排查。當現場(chǎng)控制柜的模式選擇開(kāi)關(guān)選到“自動(dòng)”時(shí),在上位機監控機中可以選擇設備為“手動(dòng)”運行狀態(tài),然后手動(dòng)控制設備的運行。


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圖4上位監控系統拓撲圖

1.4.1.4污水處理工藝

不同的污水處理對象,不同的污水處理環(huán)境,將需要有不同的污水處理工藝來(lái)處理。因此,在選擇污水處理工藝的時(shí)候必需要認真考慮當地污水的情況,以及實(shí)際的污水處理的環(huán)境。
污水處理的方法主要有物理、化學(xué)、物理化學(xué),以及生物等幾種。這些方法根據實(shí)際情況,可以單一使用,也可以針對不同的污水混合使用。目前,污水處理的方法一般以生物處理法為主,輔以物理處理法和化學(xué)處理法。
常用的工業(yè)污水處理工藝有以下幾種:

  1. 、傳統活性污泥法:是一種最古老的工業(yè)污水處理工藝,該工藝的優(yōu)點(diǎn)有:有機物去除率高,污泥負荷高,池的容積小,耗電省,運行成本低。該工藝的缺點(diǎn)有:普通曝氣池占地多,建設投資大,滿(mǎn)足準相關(guān)指標范圍小、易產(chǎn)生污泥膨脹現象,磷和氮的去除率低。

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傳統活性污泥法工藝流程圖
  1. 、A/O法:A/O法是在傳統活性污泥法的基礎上發(fā)展起來(lái)的一種工業(yè)污水處理工藝,其中A代表Anoxic(缺氧的),O代表Oxic(好氧的)。
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A/O法工藝流程圖
  1. 、A2/O法:A2/O法也是在傳統活性污泥法的基礎上發(fā)展起來(lái)的一種工業(yè)污水處理工藝,其中A2,即A-A,前一個(gè)A代表Anaerobic(厭氧的),后一個(gè)A代表Anoxic(缺氧的);O代表(好氧的)。
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A2/O法工藝流程圖
  1. 、A/B法:A/B法是吸附生物降解法的簡(jiǎn)稱(chēng),該工藝沒(méi)有初沉淀,將曝氣池分為高低負荷兩段,并分別有獨立的沉淀和污泥回流系統。
  2. 、SBR法:SBR法是歇式活性污泥法的簡(jiǎn)稱(chēng),是一種按照一定的時(shí)間順序間歇式操作的污水生物處理技術(shù),也是一種按間歇曝氣方式來(lái)運行的活性污泥工業(yè)污水處理技術(shù),又稱(chēng)序批式活性污泥法。
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工藝流程圖
工作原理:
污水由進(jìn)水系統通過(guò)粗格柵和清污機進(jìn)行初步排除大塊雜質(zhì)物體,到達除砂池中。在除砂池系統中細格柵和轉鼓清污機進(jìn)一步凈化污水中的細小顆粒物體,將污水中的細小沙粒濾除后進(jìn)入氧化溝反應池。在該氧化溝系統中進(jìn)行生化處理,分解污水中的有害物質(zhì),此環(huán)節用到一些化學(xué)藥劑來(lái)加強處理效果,如復合堿、氯氣、油絮凝劑等。對污水進(jìn)行除油、消毒、調整PH值。同時(shí)在該系統中設置有溶解氧儀超聲波檢測器,通過(guò)它對污水中的含氧量進(jìn)行檢測,根據其反饋到PLC的值來(lái)控制曝氣機變頻器的運行,改變污水中溶解氧的含量。潛水攪拌機的作用是推進(jìn)水流,使氧化溝的污水和活性污泥處于劇烈攪拌充分混合接觸,使生化反應更加充分,以最大程度地分解污水中的有害成分。經(jīng)處理的污水進(jìn)入沉淀池中,在刮泥機的作用下進(jìn)行物理沉淀,為了加強沉淀效果,同時(shí)加入混凝劑和絮凝劑利用高分子助凝劑的強烈吸附架橋作用更加容易沉降。污水經(jīng)沉淀池處理最后到達脫水環(huán)節,離心式脫水機作用下進(jìn)行脫水處理后排出清水。


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