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1、北京市懷柔污水解決廠自動(dòng)控制系統(tǒng)改造方案一、概述懷柔區(qū)污水解決廠一、二期共計(jì)日解決量5萬(wàn)噸，再生水解決量5萬(wàn)噸，污水解決工藝采用A/A/O工藝，再生水解決采用某公司的MBR膜工藝，整體工藝運(yùn)營(yíng)良好。由于歷史因素，污水解決自控系統(tǒng)與再生水解決自控系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)營(yíng)，互不影響，但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不完善，數(shù)據(jù)采集不全面，給用戶(hù)的使用帶來(lái)一些不便，本次系統(tǒng)改造即是針對(duì)系統(tǒng)中存在的問(wèn)題進(jìn)行改造。二、實(shí)際情況分析1、污水解決系統(tǒng)1.1簡(jiǎn)介污水解決自控系統(tǒng)（以下稱(chēng)“污水系統(tǒng)”）由某公司負(fù)責(zé)集成，重要采用施耐德品牌的設(shè)備，PLC采用Primium系列，共7個(gè)PLC分站，通訊方式采用總線(xiàn)通訊，上位軟件采用AB公司的RSVie2、w組態(tài)軟件，I/O點(diǎn)數(shù)約2023點(diǎn)，原系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：1.2系統(tǒng)存在的問(wèn)題（1）通訊方式落后由于污水系統(tǒng)建立較早，采用了較早的CANopen總線(xiàn)通訊方式。該方式相比于施耐德公司MODBUSTCP/IP以太網(wǎng)方式具有通訊速度慢、可靠性低、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)落后等缺陷。特別需要注意的是，作為總線(xiàn)通訊的主干線(xiàn)路，假如發(fā)生斷路，則該斷點(diǎn)之后的總線(xiàn)通路上的所有數(shù)據(jù)將無(wú)法與主站進(jìn)行通訊，主站將無(wú)法對(duì)這部分子站中的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，直接影響到正常生產(chǎn)。（2）PLC與上位軟件不配套PLC采用了法國(guó)施耐德公司的產(chǎn)品，上位軟件采用了美國(guó)羅克韋爾公司的產(chǎn)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(chǎn)品之間的穩(wěn)3、定通訊，不利于日后的擴(kuò)展。2、再生水系統(tǒng)2.1簡(jiǎn)介再生水MBR解決自控系統(tǒng)（以下稱(chēng)“MBR系統(tǒng)”）由某公司負(fù)責(zé)集成，重要采用西門(mén)子品牌的設(shè)備，PLC采用S7-300系列，共3個(gè)PLC分站，采用TCP/IP光纖以太網(wǎng)通訊方式，上位軟件采用Wincc組態(tài)軟件，I/O點(diǎn)數(shù)約1000點(diǎn)，原系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：2.2系統(tǒng)存在的問(wèn)題（1）數(shù)據(jù)采集不完善MBR系統(tǒng)沒(méi)有將現(xiàn)場(chǎng)的所有設(shè)備信號(hào)采集到上位監(jiān)控系統(tǒng)中，因此，對(duì)一些重要設(shè)備的監(jiān)控不及時(shí)、不準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)不完善，并且不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，操作不方便，給運(yùn)營(yíng)管理人員導(dǎo)致工作上的不便。（2）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不合理MBR系統(tǒng)采用了光纖以太網(wǎng)方式進(jìn)行通訊，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用了星型4、連接，雖然問(wèn)題沒(méi)有污水系統(tǒng)的嚴(yán)重，但是，假如中控室與現(xiàn)場(chǎng)通訊的主光纖斷路的話(huà)，中心控制室就無(wú)法與現(xiàn)場(chǎng)PLC進(jìn)行通訊，無(wú)法對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。作為該污水解決廠的整個(gè)自控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，可以總結(jié)成以下兩點(diǎn)：（1）自控設(shè)備先進(jìn)，工藝運(yùn)營(yíng)良好；（2）自控系統(tǒng)沒(méi)有合理組合，品牌太多，導(dǎo)致系統(tǒng)不兼容，擴(kuò)展性差，使用不方便。由于污水和MBR的自控系統(tǒng)采用了法國(guó)施耐德、德國(guó)西門(mén)子、美國(guó)羅克韋爾三個(gè)不同品牌的PLC和組態(tài)軟件，并且互不兼容，通訊方式不同，因此，兩套系統(tǒng)不也許在現(xiàn)有平臺(tái)基礎(chǔ)上進(jìn)行合并或整合，只能分開(kāi)使用，使用上不方便，也為將來(lái)污水解決廠的擴(kuò)建升級(jí)留下了隱患，也成為本次改造工作的重點(diǎn)。三、改造方案隨5、著技術(shù)的創(chuàng)新和不斷發(fā)展，污水解決廠的自控系統(tǒng)發(fā)揮了越來(lái)越重要的作用，管控一體化技術(shù)不斷在污水解決廠實(shí)現(xiàn)和發(fā)展。光纖以太環(huán)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成為主流，具有速度快，擴(kuò)展性好，兼容性好等優(yōu)點(diǎn)，下圖為目前較為典型的某廠自控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。雖然目前該污水解決廠還達(dá)不到此案例中的先進(jìn)限度，但可以據(jù)此結(jié)構(gòu)擬定未來(lái)改造或擴(kuò)建方向。1、改造原則根據(jù)自控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和該污水解決廠自控系統(tǒng)的現(xiàn)狀，我們擬定以下改造原則：（1）堅(jiān)持主干，豐富枝葉（2）統(tǒng)一平臺(tái)，易于擴(kuò)展（3）立足現(xiàn)實(shí)，完善創(chuàng)新2、改造方案根據(jù)該污水解決廠的實(shí)際情況和我們?cè)谧钥仡I(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)經(jīng)驗(yàn)，我們認(rèn)為，解決目前的問(wèn)題仍然需要依靠現(xiàn)有底層PLC系統(tǒng)，對(duì)底層PLC及其6、通訊方式不進(jìn)行大的改造，以保持現(xiàn)有設(shè)備的良好運(yùn)營(yíng)，待日后合適的機(jī)會(huì)可以再次進(jìn)行改造。系統(tǒng)結(jié)果圖如下：在具體實(shí)行方面，我們提出，分三步對(duì)該污水解決廠自控系統(tǒng)進(jìn)行改造。（1）第一步基礎(chǔ)改造/基礎(chǔ)改造重要解決現(xiàn)場(chǎng)PLC數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確性和全面性問(wèn)題，按點(diǎn)檢查，重新編制程序，畫(huà)出準(zhǔn)確竣工圖，具體涉及：對(duì)照?qǐng)D紙，檢查MBR系統(tǒng)的PLC點(diǎn)是否連接，是否與圖紙一致，不一致的情況下進(jìn)行修正，在原竣工圖上進(jìn)行準(zhǔn)確標(biāo)記。將MBR系統(tǒng)PLC系統(tǒng)中涉及故障、運(yùn)營(yíng)、自動(dòng)和儀表信號(hào)在內(nèi)的所有信號(hào)采集到中控室監(jiān)控計(jì)算機(jī)，對(duì)不完善的數(shù)據(jù)點(diǎn)重新編制PLC程序和上位軟件程序，實(shí)現(xiàn)報(bào)警信號(hào)報(bào)表、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)報(bào)表和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；改變?cè)?、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用的星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，增長(zhǎng)兩條光纖，使其成為光纖環(huán)網(wǎng)，以增長(zhǎng)該系統(tǒng)的可靠性。在中控室監(jiān)控計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)MBR系統(tǒng)中的設(shè)備啟動(dòng)/停止等遠(yuǎn)程控制；檢查污水系統(tǒng)的PLC點(diǎn)的連接情況，與原竣工圖進(jìn)行核對(duì)，對(duì)不一致的地方在原圖上進(jìn)行準(zhǔn)確標(biāo)記；工作流程：通過(guò)基礎(chǔ)改造，使MBR系統(tǒng)和污水系統(tǒng)的圖紙描述準(zhǔn)確，資料齊全，以便于未來(lái)進(jìn)行擴(kuò)建和檢修等，同時(shí)，核對(duì)MBR系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)點(diǎn)，對(duì)PLC編制控制程序，在上位監(jiān)控軟件中實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。（2）第二步整合改造從業(yè)主單位的長(zhǎng)遠(yuǎn)利益考慮，注重于系統(tǒng)的整合改造，使改造后的系統(tǒng)具有完整性，并且兼容性良好，便于以后擴(kuò)建工程的擴(kuò)展。重要增長(zhǎng)至少一臺(tái)高性能工控機(jī)和一臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器，增8、長(zhǎng)一套第三方監(jiān)控軟件KingTrol SCADA，在此基礎(chǔ)上對(duì)上位監(jiān)控系統(tǒng)重新設(shè)計(jì)、集成。改造后的系統(tǒng)具有以下功能和特點(diǎn)：污水與MBR系統(tǒng)合并，在同一臺(tái)監(jiān)控主機(jī)上對(duì)所有PLC分站進(jìn)行監(jiān)控；所有設(shè)備可實(shí)現(xiàn)中控室遠(yuǎn)程控制，便于全過(guò)程控制和流程優(yōu)化；故障報(bào)警信號(hào)具有全面、良好、完整的顯示和記錄；儀表信號(hào)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和查詢(xún)，采用數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)。工作流程： 通過(guò)整合改造，污水系統(tǒng)和MBR系統(tǒng)在統(tǒng)一的監(jiān)控平臺(tái)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制和管理，數(shù)據(jù)采集全面、存儲(chǔ)完善、查詢(xún)方便、操作簡(jiǎn)樸。（3）第三步信息化建設(shè)根據(jù)目前國(guó)際國(guó)內(nèi)污水解決廠建設(shè)的發(fā)展趨勢(shì)和業(yè)主單位的管理需要，以完善的自控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，進(jìn)行污水解決廠信息化9、建設(shè)，實(shí)現(xiàn)管控一體化成為本次工作的又一個(gè)重點(diǎn)。根據(jù)與業(yè)主單位的溝通，重要實(shí)現(xiàn)以下功能：電能管理。將配電中心的電力數(shù)據(jù)與現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行通訊和存儲(chǔ)，以車(chē)間為單位，可對(duì)每個(gè)車(chē)間以日或月為查詢(xún)記錄條件，分別進(jìn)行電能監(jiān)測(cè)和成本核算，為管理者的優(yōu)化調(diào)度管理及績(jī)效考核提供參考。成本分析。對(duì)全廠的電費(fèi)和藥劑費(fèi)進(jìn)行記錄和分析，形成全廠的運(yùn)營(yíng)管理成本分析系統(tǒng)，并且與水量結(jié)合分析，對(duì)單位污水解決成本進(jìn)行監(jiān)控和管理，為管理者調(diào)度、全過(guò)程優(yōu)化運(yùn)營(yíng)、節(jié)能降耗提供參考，切實(shí)減少公司運(yùn)營(yíng)成本。數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。為便于長(zhǎng)時(shí)間、大容量存儲(chǔ)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，必須建立全廠的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，采用公司版SQLSever實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件和IBM服務(wù)器相結(jié)合的方10、式。通過(guò)建立數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，對(duì)報(bào)表進(jìn)行全面改善，改變以往表格形式的報(bào)表，所有采用趨勢(shì)圖、柱狀圖、餅圖等直觀的、便于分析的方式進(jìn)行匯總，方便管理者進(jìn)行查閱。WEB訪(fǎng)問(wèn)與管理、網(wǎng)站建設(shè)。為提高污水解決廠的管理效率，提高信息化水平，為管理系統(tǒng)建立一個(gè)網(wǎng)站，設(shè)立WEB遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)與管理的功能，便于管理者進(jìn)行遠(yuǎn)程管理，隨時(shí)隨地掌握污水廠的運(yùn)營(yíng)情況。同時(shí)，不同車(chē)間單位（例如化驗(yàn)室）可隨時(shí)通過(guò)站點(diǎn)將管理數(shù)據(jù)統(tǒng)一到同一個(gè)數(shù)據(jù)平臺(tái)上，方便管理者進(jìn)行實(shí)時(shí)管理和調(diào)度。總結(jié)通過(guò)北京金控自動(dòng)化技術(shù)有限公司對(duì)懷柔區(qū)污水解決廠的改造，徹底解決了原有系統(tǒng)的問(wèn)題，改變了其廠污水解決系統(tǒng)與再生水系統(tǒng)長(zhǎng)期獨(dú)立運(yùn)營(yíng)，無(wú)法融合的局面，從而大大提高了公司的自動(dòng)化管理水平，特別是信息化系統(tǒng)改造，全面提高了也得管控水平，通過(guò)這次改造，達(dá)成了提高管理水平，節(jié)能降耗的目的。