污水处理厂自动化控制基础知识

污水处理厂技术讲堂自

动

化

控

制

基

础

知

识前

言什么是自动化控制?自动化控制系统适用于生产、经营、军事等各

个领域。如我们常见的有电梯运行、红绿灯控制、

卫

星

发

射

、

导

弹

制

导

、

冶

金

、

矿

山

等

各

个

行

业

。

而

且伴随着现代化工业的发展，自动化控制已经渐渐

的取代了人力劳动，这为企业的快速发展奠定了良

好的基础。因此说，企业的自动化程度决定了企业

的生死存亡。自

动

化

控

制

的

发

展

史污水处理厂自控系统的运用自控系统基本故障排除一

、自动化控制的发展史二、污水处理厂自控系统的运用三、

自控系统基本故障排除自动化控制的发展史1、几个基本概念(1)什么叫PLC(2)什么叫上位机(8D

什么叫下位机(4)

自

控

系

统

通

讯

方

式常见的通讯方式有光纤通信，

微波通信，卫星通信，移动

通信，图像通信等等。而PLC

中的通讯主要有两种，

一是MPI通讯，二是以太网通讯。

目前污水处理厂上位机与下位机的通

讯是以以太网为通讯手段的，

它是以一根网线连接工控机与PLC的

PN

接

口

的。自动化控制的发展史2、

自动化系统的发展历史局部自动

综合自动自动化技

术

的

形

成自动化控制的发展史自

动

化

技

术

的

形

成社会的需要是自动化技术发展的动力。自动化技术是紧

密围绕着生产、军事设备的控制以及航空航天工业的需要而形成和发展起来的。其最早产生是在1788年，瓦特为了解决

工业生产中提出的蒸汽机的速度控制问题，把离心式调速器

与蒸汽机的阀门联结起来，构成蒸汽机转速调节系统，使蒸汽机变为既安

全

又实

用的

动力

装

置。瓦特的这

项

发明开

创了自动调节装置的研究和应用，在解决随之出现的自动调节装

置的稳定性的过程中，数学家提出了判定系统稳定性的判据，

积累了设计和使用自动调节器的经验。瓦特改

良

的

蒸

气机

模

型局部自动化20世纪40年代20世纪40年代是自动化技术和理论形成的关键时期，

一批科学家

为了解决军事上提出的火炮控制、鱼雷导航、飞机导航等技术问题，逐步形成了以分析和设计单变量控制系统为主要内容的经典控制理论与方法。机械、电气和电子技术的发展为生产自动化提供了技术手段。

50年代以后，自动控制作为提高生产率的一种重要手段开始推广应用。

它在机械制造中的应用形成了机械自动化；在石油、化工、冶金等连续生产过程中应用，对大规模的生产设备进行控制和管理，形成了过程自动化。电子计算机的推广和应用，使自动控制与信息处理相结合，

出现了业务管理自动化。50年代末到60年代初50年代末到60年代初，大量的

工程实践，尤其是航天技术的发展，

涉及大量的多输入多输出系统的最优控制问题，用经典的控制理论已难于解决，于是产生了以极大值原

理、动态规划和状态空间法等为核

心的现代控制理论。现代控制理论提供了满足发射第一颗人造卫星的

控制手段，保证了其后的若干空间

计划(如导弹的制导、航天器的控

制)的实施。控制工作者从过去那

种只依据传递函数来考虑控制系统

的输入输出关系，过渡到用状态空间法来考虑系统内部结构，是控制工作者对控制系统规律认识的一个飞跃。自动化控制的发展史70年代中期自动化的应用开始面向大规模、复杂的系统，

如大

型电力系统、交通运输系统、钢铁联合企业、

国民经济系统等，

它不仅要求对现有系统进行最优控制

和管理，而且还要对未来系统进行最优筹划和设计，

运用现代控制理论方法已不能取得应有的成效，

于

是出现了大系统理论与方法。80年代初，随着计算机网络的迅速发展，管理自动化取得较大进步，出现了管理信息系统、办公自动化、决策支持系统。与此同时，人类开始综合利用传感技术、通讯技术、

计算机、系统控制和人工智能等新技术和新方法来解决所面临的工厂自动化、办公自动化、医疗自动化、农业自动化以及各种复杂的社会经济问题。研制出柔性制造系统、决策支持系统、智能机器人和专家系统等高级自动化系统。60年代中期以后现代控制理论在自动化中的应用，特别是在航空航

天领域的应用，产生一些

新的控制方法和结构，如

自适应和随机控制、系统

辨识、微分对策、分布参

数系统等。与此同时，模

式识别和人工智能也发展

起来，

出现了智能机器人

和专家系统。现代控制理

论和电子计算机在工业生

产中中的应用，

使生产过

程控制和管理向综合最优

化发展。自动化控制的发展史综合自动化自动化技术的发展历史是一部人类以自己的聪明才智延伸和扩展企管功能的历史，

自动

化是现代科学技术和现代工业的结晶，

它的发

展充分体现了科学技术的综合作用。一

、自动化控制的发展史二、污水处理厂自控系统的运用三、

自控系统基本故障排除此为污水处理厂自动化控制系

统PLC

控制柜

，

即

指

在前文提到的下位机。

目

前污水处理

厂

共

有PLC控

制

柜三台，其由北京赛特雷特公司制造，

实现与上位机之间的数据交换与控制，

内部主要组成部分有以下几项

：1、

污

水

处

理

厂PLC

柜

基本知识污水处理厂自控系统的运用北京塞特需特科技有限责北重有体需码私核高加责任此为CPU

此为断路器2此转为换交电直源流

此为继电器污水处理厂自控系统的运用OF

2CPU

的

核

心

内

容

相

当

于

人的大脑，如同计算机中

CPU的

作

用

，

主

要

作

用

就

是

将上位机下达的各项指令

有效的传输至各模块，

引

起动作；

其次是将现场的数

据

进

行

有

效

的

收

集

，

将数据传输至上位机，

由上

位机

做出判断

。污水处理厂自控系统的运用我

们

知

道

，

在

任

何

控

制

电路和任意电路中，均需

要有断路器，

断路器的主

要作用是防止高电压或高

电流突然冲击对用电设备

造

成

伤

害

，

而PLC

柜

中

的

断

路器工作目的也是如此，其主要作用是保护各模块

防止高电压产生时对模块造成损害

。污水处理厂自控系统的运用OF

2QF1继电器的作用相当于

开关控制当量。

当上位机

发出指令，需要某台设备

启用或者停止时，

这时继

电

器

就

发

挥

作

用

，

通

过

它

控

制

现

场

设

备

的

接

触

器

，闭合或打开相应的触点，

实现设备的启停控制。污水处理厂自控系统的运用交直流转换电源不仅

仅是将交流电转换为直流

电，在西门子S7-300

中，交

直

流

转

换

器

需

要

将

交

流

220V

电

压

转

换

为

直

流

2

4V

电

压。24V直流电压的用途一是对机架进行供电，

即对

模块进行供电，保证模块正常运转，二是为继电器

的动作提

供

支持

。污水处理厂自控系统的运用SITOFSIEMENS污水处理厂自控系统的运用此为浪涌保

护器此为PN

接口此为接线端此为模块用

小

小模

块

的

作

用

对

于

输

入

端来说，

就是收集现场数

据

、

信

息

，

提

供

给

上

位

机

；

对于输出端来说，就是送

出可编程控制器的各项指

令，

已达到远程控制的目的

。污水处理厂自控系统的运用接线端子的作用有两

种

，

一

是

实

现

现

场

数

据

到

上

位

机

的

数

据

传

输

，

或

者

是将指令传递至现场设备，

控

制

现

场

设

备

的

启

停

；

二

是实现信号分离的目的，当然在实现信号分离过程中需要新增加信号分配器，

将一种

信号

分

离

为

两

种

、三种、

四种信号，

以实现

不同的需要。

心身职加加切污水处理厂自控系统的运用浪涌保护器的作用就

相当于一种保护装置，

它

主要适用于现场模拟信号

输入模块；

在信号传输过

程中采用的是小信号传输，

即模拟信号量为4—20mA的

小信号，

但是为防止出现

大

电

流

误

接

入

模

块

，

导

致

模块烧坏，

需要一定的保

护

装

置

，

这

就

是

浪

涌

保

护

器

存

在

的

道

理

。污水处理厂自控系统的运用PN接口的作用很简单，那就是实现上下位机之间

的连接。前面已经进行了

介绍，

在本污水处理厂，PLC柜之间的数据传输是通

过网线传输，

在上位机与下位机之间的数据传输也是通过网线的形式实现数

据的交换与传输的。污水处理厂自控系统的运用此为污水处理厂自动化

控制系统的上位机主机，上位机在自控系统中也叫工业控制计算机，

其与家

用微型计算机的区别就在

于

硬

件

配

置

要高，

无

论

是

CPU还是硬盘，

容量都远远高

于

家

用

计

算

机

。2、

污

水

处

理

厂

上

位

机的相关知识污水处理厂自控系统的运用研孽科技6101ADHNTECH此

为

污

水

处

理

厂

上位机的监控页面。

从监控页面中可以

实时反映出当前污

水

处

理

厂

设

备

运

行

状

况

，

现

场

仪

表

数

据

传

输

情

况

，

及

污

水处理厂整个的工艺流程图。进出水展■气机组：生化溶氧：与泥浓度。脱泥机。口氧氧m

机Kamlwt

西*缩氧西风在市国

间

机*

*污水处理厂自控系统的运用气机=

气

机=1

解k

在密座西

*

气本k

西氧80气**3、

自

控

系

统

的

启

动污水处理厂自控系统的启动可分为以下三个步骤，

由于其

与家用计算机不同，

其启动步骤及按钮开关也是不一样的。污水处理厂自控系统的运用3、双击污水处理系统图标2、

按下启动

按钮1、打开钥匙Rne污水处理厂自控系统的运用4、

界

面

操

作

及

数

据

查

询通过工艺流程图，第一可以全面的观察到整个设施设备的

情况，即指可以通过工艺流程图可以直观的看到污水厂的整个

的工艺流程，

其次可以反映出当前设备的运行状况，仪表数据

监测情况；三是通过工艺流程图可以实时的发现设备运转异常，

如发生跳闸等事件可以第一时间进行报警，

值班人员可以发现。点击可以查

看报警项目点击可以查

看日月报表点击可以查

看分流程点击可以进入

电流及主要指标监测画面点击可以进行

参，

4

.

1

工

艺

画

面通过工艺画面，

可以直观看到以下几幅图，

他们分别是整

个工艺流程的扩展图，通过扩展图可以更加详尽的了解到污水

处理流程的走向及设备运转状况。这是预处理部分设备设施图污水处理厂自控系统的运用这是厌氧区、缺氧区、好氧区设备设施图污水处理厂自控系统的运用4

.

2

报

表

画

面通过报表画面，

可以直观看到目前所使用仪表的数据传输

询，

表画面，

通过调整最上端的日期，

可以进行数据的有这是报表画面未

查询图这是报表画面查

询后图这是数据趋势图污水处理厂自控系统的运用4

.

3

报

警

画

面通过报警画面，可以实时的看到所有故障设备发生的时间，故障消除的时间，

这为中控管理规范化奠定基础，与此同时，还通过报警画面，

能够最短时间内发现故障设备，

减少设备故

障率扩大化。根据河南省

环保厅的相关要

求，

需要对污水

厂进出水水质、提升泵电流、污

水处理过程中溶

解氧、污泥浓度、

曝气转刷等电流

参数进行监控，在2012年年底进

行了系统改造及

升级，这就是新

增加的系统。口

n

道

*进aoo

I

A

口出口co0

出口宽钢】机

四

气积

车m

气机东烟的置

ke₁

西未码所氧

本级溶氧东代配地度

en

西苏重承西

c14.4NEW画面进出水量曲线查询进出水质曲线查询

曝气机组曲线查询

生化参数历史曲线

设施运行参数设置进出水础进出水质哪气机组：生化溶氧：污泥浓度：脱泥机：天综合叠加曲线查询

运行记录报表查询

全部设施运行状态污水处理厂自控系统的运用*

程M

户1m

案机和票

件污水处理厂自控系统的运用4.4.1运行记录报表查询通过运行记录报表查询，可以查询当前一天的数据情况，也可以查询一个月的数据情况，还可以查询一年内的数据情况，查询方式是通过改变顶端日期并选择报表类型。查询前报表

查询后报表班***污水处理厂自控系统的运用4.4.2综合叠加曲线查询通过综合叠加曲线查询，可以查看所有监控参数的曲线，

通过调整下端日期开始时间与结束时间，可以查询一段时间内的参数变化曲线。查询前曲线查询后曲线污水处理厂自控系统的运用4.4.3进出水量曲线查询通过进出水量曲线查询，可以查看进口、

出口水量的变化

曲线，还可以查询提升泵房四台提升泵的电流变化曲线。查询前曲线

查询后曲线污水处理厂自控系统的运用4.4.4进出水质曲线查询通过进出水质曲线查询，可以查看进出水氨氮、COD

的曲线变化情况，从而形成直观的方式判断进出水的稳定性。查询前报表

查询后报表

m污水处理厂自控系统的运用4

.

4

.

5

曝

气

机

组

曲

线

查

询通过曝气机组曲线查询，可以查看到曝气机组的运行情况，

并且通过勾选旁边的选框，可以查看到不同选择下的曲线状况。曝气机组曲线查询图污水处理厂自控系统的运用4.4.6生化参数历史曲线通过查询生化参数曲线，可以查看在运行过程中溶解氧、

污泥浓度的含量的变化曲线，

通过调