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1、北京市懷柔污水處理廠自動控制系統改造方案一、概述懷柔區污水處理廠一、二期共計日處理量5萬噸，再生水處理量5萬噸，污水處理工藝采用A/A/O工藝，再生水處理采用某公司的MBR膜工藝，整體工藝運行良好。由于歷史原因，污水處理自控系統與再生水處理自控系統獨立運行，互不影響，但系統結構不完善，數據采集不全面，給用戶的使用帶來一些不便，本次系統改造即是針對系統中存在的問題進行改造。二、實際情況分析1、污水處理系統1.1簡介污水處理自控系統（以下稱“污水系統”）由某公司負責集成，主要采用施耐德品牌的設備，PLC采用Primium系列，共7個PLC分站，通訊方式采用總線通訊，上位軟件采用AB公司的RSVie2、w組態軟件，I/O點數約2000點，原系統結構圖如下：1.2系統存在的問題（1）通訊方式落后由于污水系統建立較早，采用了較早的CANopen總線通訊方式。該方式相比于施耐德公司MODBUS TCP/IP以太網方式具有通訊速度慢、可靠性低、拓撲結構落后等缺點。特別需要注意的是，作為總線通訊的主干線路，如果發生斷路，則該斷點之后的總線通路上的所有數據將無法與主站進行通訊，主站將無法對這部分子站中的設備進行監測和控制，直接影響到正常生產。（2）PLC與上位軟件不配套PLC采用了法國施耐德公司的產品，上位軟件采用了美國羅克韋爾公司的產品，就使得他們的通訊不能采用任何一方的特有方式，不利于兩種產品之間的3、穩定通訊，不利于日后的擴展。2、再生水系統2.1簡介再生水MBR處理自控系統（以下稱“MBR系統”）由某公司負責集成，主要采用西門子品牌的設備，PLC采用S7-300系列，共3個PLC分站，采用TCP/IP光纖以太網通訊方式，上位軟件采用Wincc組態軟件，I/O點數約1000點，原系統結構圖如下：2.2系統存在的問題（1）數據采集不完善MBR系統沒有將現場的所有設備信號采集到上位監控系統中，因此，對一些重要設備的監控不及時、不準確，數據不完善，并且不能實現遠程控制，操作不方便，給運營管理人員造成工作上的不便。（2）網絡拓撲結構不合理MBR系統采用了光纖以太網方式進行通訊，網絡拓撲結構采用了星4、型連接，雖然問題沒有污水系統的嚴重，但是，如果中控室與現場通訊的主光纖斷路的話，中心控制室就無法與現場PLC進行通訊，無法對現場設備進行監測和控制。作為該污水處理廠的整個自控系統來說，可以總結成以下兩點：（1）自控設備先進，工藝運行良好；（2）自控系統沒有合理組合，品牌太多，造成系統不兼容，擴展性差，使用不方便。由于污水和MBR的自控系統采用了法國施耐德、德國西門子、美國羅克韋爾三個不同品牌的PLC和組態軟件，并且互不兼容，通訊方式不同，因此，兩套系統不可能在現有平臺基礎上進行合并或整合，只能分開使用，使用上不方便，也為將來污水處理廠的擴建升級留下了隱患，也成為本次改造工作的重點。三、改造方案5、隨著技術的創新和不斷發展，污水處理廠的自控系統發揮了越來越重要的作用，管控一體化技術不斷在污水處理廠實現和發展。光纖以太環網技術已經成為主流，具有速度快，擴展性好，兼容性好等優點，下圖為目前較為典型的某廠自控系統結構圖。雖然目前該污水處理廠還達不到此案例中的先進程度，但可以據此結構確定未來改造或擴建方向。1、改造原則根據自控技術的發展趨勢和該污水處理廠自控系統的現狀，我們確定以下改造原則：（1）堅持主干，豐富枝葉（2）統一平臺，易于擴展（3）立足現實，完善創新2、改造方案根據該污水處理廠的實際情況和我們在自控領域的專業經驗，我們認為，解決目前的問題仍然需要依靠現有底層PLC系統，對底層PLC及6、其通訊方式不進行大的改造，以保持現有設備的良好運行，待日后合適的機會可以再次進行改造。系統結果圖如下：在具體實施方面，我們提出，分三步對該污水處理廠自控系統進行改造。（1）第一步基礎改造/基礎改造主要解決現場PLC數據采集準確性和全面性問題，按點檢查，重新編制程序，畫出準確竣工圖，具體包括：對照圖紙，檢查MBR系統的PLC點是否連接，是否與圖紙一致，不一致的情況下進行修正，在原竣工圖上進行準確標記。將MBR系統PLC系統中包括故障、運行、自動和儀表信號在內的所有信號采集到中控室監控計算機，對不完善的數據點重新編制PLC程序和上位軟件程序，實現報警信號報表、實時數據、歷史數據報表和數據存儲；改變7、原系統網絡采用的星型拓撲結構，增加兩條光纖，使其成為光纖環網，以增加該系統的可靠性。在中控室監控計算機實現MBR系統中的設備啟動/停止等遠程控制；檢查污水系統的PLC點的連接情況，與原竣工圖進行核對，對不一致的地方在原圖上進行準確標記；工作流程：經過基礎改造，使MBR系統和污水系統的圖紙描述準確，資料齊全，以便于未來進行擴建和檢修等，同時，核對MBR系統中的數據點，對PLC編制控制程序，在上位監控軟件中實現遠程控制。（2）第二步整合改造從業主單位的長遠利益考慮，注重于系統的整合改造，使改造后的系統具有完整性，并且兼容性良好，便于以后擴建工程的擴展。主要增加至少一臺高性能工控機和一臺數據服務器，8、增加一套第三方監控軟件KingTrol SCADA，在此基礎上對上位監控系統重新設計、集成。改造后的系統具有以下功能和特點：污水與MBR系統合并，在同一臺監控主機上對所有PLC分站進行監控；所有設備可實現中控室遠程控制，便于全過程控制和流程優化；故障報警信號具有全面、良好、完整的顯示和記錄；儀表信號實時數據和歷史數據存儲和查詢，采用數據庫存儲。工作流程： 經過整合改造，污水系統和MBR系統在統一的監控平臺進行監測、控制和管理，數據采集全面、存儲完善、查詢方便、操作簡單。（3）第三步信息化建設根據目前國際國內污水處理廠建設的發展趨勢和業主單位的管理需要，以完善的自控系統為基礎，進行污水處理廠信息9、化建設，實現管控一體化成為本次工作的又一個重點。根據與業主單位的溝通，主要實現以下功能：電能管理。將配電中心的電力數據與現有系統進行通訊和存儲，以車間為單位，可對每個車間以日或月為查詢統計條件，分別進行電能監測和成本核算，為管理者的優化調度管理及績效考核提供參考。成本分析。對全廠的電費和藥劑費進行統計和分析，形成全廠的運營管理成本分析系統，并且與水量結合分析，對單位污水處理成本進行監控和管理，為管理者調度、全過程優化運行、節能降耗提供參考，切實降低企業運營成本。數據倉庫。為便于長時間、大容量存儲運行數據，必須建立全廠的實時數據倉庫，采用企業版SQLSever實時數據庫軟件和IBM服務器相結合的10、方式。通過建立數據倉庫，對報表進行全面改進，改變以往表格形式的報表，全部采用趨勢圖、柱狀圖、餅圖等直觀的、便于分析的方式進行匯總，方便管理者進行查閱。WEB訪問與管理、網站建設。為提高污水處理廠的管理效率，提高信息化水平，為管理系統建立一個網站，設置WEB遠程訪問與管理的功能，便于管理者進行遠程管理，隨時隨地掌握污水廠的運行情況。同時，不同車間單位（例如化驗室）可隨時通過站點將管理數據統一到同一個數據平臺上，方便管理者進行實時管理和調度。總結通過北京金控自動化技術有限公司對懷柔區污水處理廠的改造，徹底解決了原有系統的問題，改變了其廠污水處理系統與再生水系統長期獨立運行，無法融合的局面，從而大大提高了企業的自動化管理水平，尤其是信息化系統改造，全面提升了也得管控水平，通過這次改造，達到了提升管理水平，節能降耗的目的。