¿Cómo diseñar el proyecto de graduación del sistema de control automático de tratamiento de aguas residuales? Oh, se trata de PLC.

Descripción general del sistema de control automático de la planta de tratamiento de aguas residuales 1

El sistema de control automático de la planta de tratamiento de aguas residuales urbanas es un sistema de automatización integral compuesto por tecnología de automatización, tecnología informática y tecnología de red. y tecnología gráfica. Es una plataforma de información que integra la gestión, el despacho, el control in situ de la planta de tratamiento de aguas residuales y otras funciones bajo la premisa de garantizar que se cumplan los requisitos técnicos especificados en un entorno de red. El proceso de tratamiento de aguas residuales opera con alta calidad y confiabilidad, y. las emisiones cumplen con los estándares. A través de PLC y tecnología de red, se puede realizar una gestión y control integrados y un procesamiento integral de la información del proceso de tratamiento de aguas residuales. De acuerdo con la situación real y los requisitos del proceso de la planta de tratamiento de aguas residuales, el sistema de control automático de la planta de tratamiento de aguas residuales adopta un modelo de sistema que combina control distribuido y bus de campo. Consta de un sistema de control de dos niveles, el nivel de gestión y el nivel de gestión. nivel de control de campo y se comunican entre sí a través de Ethernet 10/100M. La comunicación, es decir, el sistema de control automático, es un sistema de control distribuido (DCS) de dos niveles compuesto por una computadora de sala de control central y varias unidades de control PLC en el campo. nivel. El sistema de control distribuido es un dispositivo de control de alta tecnología que integra tecnología de control automático, tecnología informática, tecnología de comunicación y tecnología de visualización CRT. Es un nuevo sistema de control que está a la vanguardia de las nuevas tecnologías en gestión de producción, adquisición de datos y controles diversos de procesos. La estación central de monitoreo y múltiples estaciones de control en el sitio están conectadas a través de redes de comunicación para formar un sistema de gestión de control y medición por computadora centralizado y descentralizado, denominado sistema de control distribuido. El sistema DCS supera las deficiencias del sistema de control centralizado, como riesgos concentrados, poca confiabilidad, dificultad en la expansión del sistema y una gran cantidad de cables de control. , y logra una verdadera centralización de la información, la gestión y el despacho, al tiempo que descentraliza funciones y riesgos. Por ejemplo, si una computadora falla en la sala de control central, cada subestación en el sitio aún puede funcionar de manera independiente y estable, lo que mejora fundamentalmente la confiabilidad de. el sistema. La estructura jerárquica del sistema de control automático de la planta de tratamiento de aguas residuales se muestra en la Figura 1, y la composición del sistema de control automático se muestra en la Figura 2.

1.1 Capa de control de campo

La capa de control de campo consta de unidades de control PLC a nivel de campo, instrumentos de control y medición de campo y equipos de control. La capa de control consta de cuatro estaciones principales: estación PLC n.° 1 en el sitio, estación PLC n.° 2 en el sitio, estación PLC n.° 3 en el sitio y estación PLC n.° 4 en el sitio. La capa de gestión utiliza computadoras industriales y la capa funcional utiliza PIC para realizar todos los ajustes preestablecidos de los parámetros del proceso, la recopilación de datos del estado operativo del equipo y los parámetros eléctricos, y el control del equipo. Y enviar datos a la capa de control central y recibir sus instrucciones de control a través de Ethernet industrial. El sistema realiza el control y la protección de los parámetros del proceso y los equipos eléctricos en los principales eslabones de producción, como rejillas gruesas/finas, estaciones de bombeo elevadoras, tanques de arena, tanques anaeróbicos, zanjas de oxidación y salas de máquinas de deshidratación para garantizar la seguridad de la producción. operación estable, razonable y eficiente. De acuerdo a los requerimientos de control de proceso, parámetros como diferencia de presión antes y después de la rejilla, nivel de líquido en la piscina de bombeo, concentración de oxígeno disuelto en la piscina anaeróbica y zanja de oxidación, valor de pH, flujo de entrada y salida, nivel de líquido en el lodo. El tanque de almacenamiento y otros parámetros se monitorean y controlan simultáneamente. Las funciones de cada estación PLC son las siguientes:

1) PLC1, estación de control de la sección de pretratamiento. La estación de trabajo PLC está ubicada en la sala de control de la sala de bombas de entrada de agua de la planta y es responsable de monitorear la sección de pretratamiento de la planta de tratamiento de aguas residuales. Sus principales objetos de control son las rejillas gruesas entre las rejillas gruesas, la compuerta eléctrica de entrada de agua, la bomba elevadora de aguas residuales en la sala de bombas de entrada de agua, el dispositivo de descarga de arena de la cámara de arena y el equipo de separación de arena y agua. Además, también es responsable de la detección en línea del volumen de agua entrante y la calidad del agua, como DQO, pH y SS (medición de turbidez).

Los principales métodos de control del equipo son los siguientes:

Rejilla gruesa y rejilla fina: Según el intervalo de tiempo, el PLC controla automáticamente el rastrillo de la rejilla para eliminar los residuos de la rejilla. Al mismo tiempo, cuando el nivel del agua delante y detrás de la rejilla excede el valor indicado, el PLC también puede controlar automáticamente el rastrillo de la rejilla para eliminar los residuos de la rejilla. Además, la máquina ralladora y el transportador de tornillo deben funcionar en conjunto. La secuencia de inicio de cada equipo es iniciar primero el transportador de tornillo y luego la máquina ralladora. También se requiere vinculación al detenerse, y la secuencia es opuesta a la del arranque. Cuando un transportador falla, la rejilla fina deja de funcionar.

Sala de bombas de entrada: La sala de bombas de entrada está equipada con tres bombas sumergibles, 2 en uso y 1 en espera, dos medidores de nivel de líquido y equipado con interruptores de nivel de líquido. El PLC controla automáticamente la cantidad de bombas de acuerdo con el nivel de agua en la piscina de bombas y automáticamente gira las bombas de acuerdo con el tiempo de funcionamiento de cada bomba para igualar el tiempo de funcionamiento de las bombas. Hay alarmas de límite superior e inferior para evitar que la bomba funcione en seco.

En la programación, el funcionamiento y la programación de las bombas de agua siguen los siguientes principios: garantizar que el volumen de agua entrante sea consistente con el volumen de bombeo, es decir, bombear tanta agua como entre manteniendo la piscina de la bomba funcionando a un nivel alto; El nivel puede reducir la altura de trabajo de la bomba al tiempo que garantiza la capacidad de bombeo. Reduzca el consumo de energía; no arranque y detenga las bombas con demasiada frecuencia; asegúrese de que el número de operaciones y el tiempo de funcionamiento de cada bomba sean básicamente iguales.

Desarenador ciclónico: incluye dos desarenadores ciclónicos. El soplador, el separador de agua y arena y el equipo de soporte están conectados de forma intermitente según el período establecido por el operador. Cuando falla algún equipo, se debe hacer sonar una alarma y se debe apagar el equipo correspondiente. En el modo de funcionamiento automático, cada dispositivo controla el arranque y parada de cada motor y el interruptor de cada electroválvula según el programa PLC preprogramado.

2) Sistema de tratamiento biológico/centro de distribución PLC2. Esta estación de trabajo generalmente está ubicada en la sala de control del centro de distribución de energía de toda la planta y es responsable del monitoreo de la sección de tratamiento biológico de aguas residuales. Los principales objetos de control son el mezclador submarino, la hélice submarina y el equipo de aireación de la piscina biológica, la bomba de retorno de lodos y la bomba de lodos restantes en la sala de bombas de retorno de lodos y el raspador de lodos en el tanque de sedimentación secundario. Además, también es responsable de la piscina biológica DO, ORP, también la detección en línea de pH y MLSS de la sala de bombas de lodos y parámetros eléctricos del centro de distribución de energía, como corriente, voltaje, potencia activa, potencia reactiva, activa; potencia y potencia reactiva.

Los principales métodos de control del equipo son los siguientes:

Control de la bomba de retorno de lodos y de la bomba de lodos restantes: la tarea de ajustar el volumen de lodos de retorno es asegurar que la concentración de el líquido mezclado en el sistema de tratamiento bioquímico se mantiene dentro de un cierto rango. El volumen ajustado es la cantidad de lodo activado que regresa al tanque anaeróbico. El caudalímetro electromagnético se instala en el camino de retorno de lodos. La cantidad de lodo de retorno se ajusta a través del número de bombas de lodo de retorno. La relación de flujo de retorno se puede preestablecer en el PLC o configurar en la computadora en la sala de control central según el ajuste de la relación de flujo de entrada. ; El funcionamiento de la bomba de lodos restantes sigue los siguientes principios: a. Funcionamiento automático a intervalos regulares. b Cuando el tanque intermedio de lodos tiene un nivel de líquido bajo, la bomba de lodos restantes funciona. c. Cuando el nivel de líquido en el tanque intermedio de lodos sea alto, detenga la bomba. La válvula de bomba d realiza el control intermodal.

Fosa de oxidación: Dos tanques anaeróbicos están equipados con 6 agitadores y funcionan en continuo. Las dos zanjas de oxidación están equipadas con 8 aireadores en la zanja exterior y 4 aireadores en la zanja central y la zanja interior. Al mismo tiempo, hay 1 medidor de oxígeno disuelto, 1 medidor de ORP en las zanjas exterior, media e interior, y 1 medidor de turbidez en la zanja media. De acuerdo con el contenido de oxígeno en las aguas residuales monitoreado por el medidor de oxígeno disuelto en la zanja de oxidación, controlar el número de aireadores en funcionamiento para cambiar la cantidad de oxigenación puede ahorrar energía.

3) Salida del sistema de desinfección de aguas residuales de la estación de bombeo/PLC3. La estación de trabajo del PLC está ubicada en la sala de control de la sala de bombas de salida. Sus principales objetos de control son las bombas elevadoras de salida de agua, las electroválvulas de conmutación de pozos, la desinfección con cloro y otros equipos. Además, también es responsable de la detección en línea de parámetros de calidad del agua efluente como cloro residual, DQO y caudal.

4) Sistema de tratamiento de lodos/taller de deshidratación PLC4. La estación de trabajo PLC generalmente está ubicada en la sala de control de la sala de distribución de energía del taller de deshidratación y es responsable de monitorear la sección de tratamiento de lodos. Los principales objetos de control son el agitador y la válvula eléctrica en el tanque de almacenamiento de lodo, y la bomba de lodo, el deshidratador, el espesador, el sistema de dosificación y otros equipos en el taller de deshidratación.

Los principales métodos de control del equipo son los siguientes:

Tanque de almacenamiento de lodo: el agitador del tanque de almacenamiento de lodo se puede operar continuamente de forma remota, con alarmas de nivel de líquido alto y bajo (se puede configurar para 0,5 m) y límite superior de alarma del fluido de la máquina (se puede configurar en 4,5 m).

Sala de máquinas de deshidratación de lodos: El sistema de dosificación se frena principalmente manualmente, y la bomba dosificadora se puede poner en marcha en cualquier momento cuando no hay alarma cuando el nivel de líquido en el tanque dosificador es bajo. La señal de funcionamiento del sistema de dosificación se envía al PLC. La caja de control in situ se utiliza para calibrar y lavar el interior del sistema deshidratador. El PLC solo da los comandos de arranque y parada del deshidratador y completa la vinculación con otros equipos relacionados. La secuencia de inicio del sistema deshidratador es la siguiente: primero inicie la cinta transportadora, luego inicie el sistema deshidratador, luego inicie el sistema de dosificación y finalmente inicie la bomba de tornillo para entregar lodo. La secuencia de parada se invierte. Cuando una pieza del equipo falla durante la operación o el nivel de líquido en el tanque intermedio alcanza el nivel bajo establecido, el equipo se apagará de acuerdo con la secuencia de apagado y la computadora de monitoreo y administración puede controlar de forma remota el equipo anterior.

Además, esta capa también cuenta con un módulo de comunicación, también llamado unidad de gestión de comunicaciones. La unidad de gestión de comunicaciones es la capa intermedia del sistema de control automático, responsable de la recopilación y envío de información de todo el sistema de control. La máquina de gestión de comunicaciones recopila y organiza datos de sistemas de control automático como PLC e instrumentos, y luego los transmite. al sistema backend a través de fibra óptica. Al mismo tiempo, puede reenviar varios comandos de control emitidos por el fondo a las unidades correspondientes.

En la actualidad, la mayoría de los sistemas de red de unidades de gestión de comunicaciones del sistema DCS de la planta de aguas residuales utilizan fibra óptica como medio de transmisión, es decir, se utiliza una Ethernet industrial de fibra óptica redundante de 100 Mbps en la sala de control central y múltiples controles en el sitio en la fábrica. Se forma una red de comunicación de datos por cable entre las estaciones.

1.2 Capa de control central

1) Esta capa también se denomina capa del sistema de monitoreo en segundo plano. Es el centro de control y visualización de información del sistema. Computadoras, CRT en color, dos impresoras y otros equipos sirven como estaciones de operación y están conectados a la red Ethernet industrial. El sistema informático de monitoreo y gestión recopila diversos parámetros de proceso, parámetros eléctricos e información del estado operativo de los equipos principales de la planta de tratamiento de aguas residuales a través de la red 10/100M, analiza y almacena diversos datos, realiza curvas de tendencia de varios parámetros de proceso y completa el Planta de tratamiento de aguas residuales. Funciones de control y detección centralizadas para cada sección del proceso. A través de operaciones simples, se puede realizar la configuración de funciones del sistema, monitoreo, alarmas, modificación en línea de parámetros de control y registro de todos los flujos de proceso en toda la planta.

Esta capa utiliza herramientas de configuración y software de monitoreo especial para realizar la visualización y gestión centralizada de los datos de medición en todo el proceso de tratamiento de aguas residuales, la configuración de control de cada unidad de control en el sitio, la configuración gráfica de los datos. Visualización y procesamiento de datos en tiempo real. Instrucciones de control en tiempo real y otras funciones.

2) El sistema de monitoreo en segundo plano incluye principalmente estaciones de trabajo e impresoras. Por ejemplo, la configuración de equipo más básica de una sala de control central es: 2 hosts de monitoreo, monitores, proyectores, sistemas UPS, impresoras, dispositivos de alarma, etc. Las funciones de cada dispositivo son las siguientes:

Host de monitoreo: la computadora de monitoreo recopila la información del estado operativo del equipo principal, como los parámetros de proceso y los parámetros eléctricos de la planta de tratamiento de aguas residuales a través de la unidad de gestión de comunicaciones, y luego analiza los datos a través del software del sistema de monitoreo en segundo plano, analiza, procesa y almacena, y crea curvas de tendencia para varios parámetros del proceso para completar las funciones centralizadas de control y detección de cada sección del proceso de la planta de tratamiento de aguas residuales. A través de operaciones simples, se pueden realizar la configuración de funciones del sistema, monitoreo, alarmas y modificación en línea y configuración de parámetros de control.

CRT, proyector: muestra visualmente todo el flujo del proceso de fábrica.

Sistema UPS: Sistema de suministro de energía ininterrumpida, el sistema de control automático debe funcionar de manera continua durante 24 horas, por lo que el sistema UPS incluye al menos una batería y un rectificador. Asegúrese de que el sistema informático pueda continuar funcionando durante un período de tiempo después de un corte de energía, para que los usuarios puedan realizar guardados de emergencia o tomar medidas oportunas para que la computadora no afecte el trabajo ni pierda datos debido a cortes de energía.

Dispositivo de alarma: altavoz de alarma, etc.

2 Ventajas del sistema DCS:

1) Supera las desventajas de los sistemas de control centralizados, como peligros concentrados, poca confiabilidad, dificultad en la expansión del sistema y cables de control grandes.

2) Lograr una verdadera centralización de la información, gestión y programación, pero funciones y controles descentralizados.

3 Problemas

1) El grado de conexión en red es bajo. Su sistema de control automático es solo una única red de monitoreo de control central, que no puede realizar el acceso y control de los usuarios de LAN y remotos. usuarios de la red.

2) El nivel de control automático es bajo. Solo completa operaciones mecánicas simples del equipo, y todavía existe una gran brecha entre el control automático inteligente.

4 Tendencias de desarrollo de sistemas de control automático en plantas de tratamiento de aguas residuales

Con el desarrollo de la tecnología informática, la tecnología de redes y la tecnología de bases de datos y su penetración en el campo de la automatización, la arquitectura de la automatización Los sistemas están experimentando cambios profundos, que tienen un impacto directo en la automatización de la industria del tratamiento de aguas residuales. El sistema de control automático se puede actualizar desde el monitoreo de proceso único original a una red secundaria: una red secundaria compuesta por LAN de operación de tratamiento de aguas residuales y Ethernet industrial de monitoreo de procesos. Adopta el principio de "gestión centralizada y control descentralizado" para formar una "vertical". arquitectura de red en capas, "subestación horizontal". Bajo la arquitectura de red de dos niveles, con la base de datos histórica en tiempo real y la base de datos relacional como centro, se implementan las cuatro capas funcionales del sistema de control, a saber, la capa de control en el sitio, la capa de monitoreo de procesos y la capa de gestión de operaciones. y la capa de control de acceso remoto. La estructura jerárquica del sistema de control automático se muestra en la Figura 3 y la composición del sistema de control automático se muestra en la Figura 4.

4.l Capa de control de campo

Igual que el anterior.

4.2 Capa de Monitoreo de Procesos

Es lo mismo que la capa de monitoreo central mencionada anteriormente. Además, esta capa también puede instalar software de control inteligente profesional para calcular y analizar diversos datos que. aparecen durante el proceso de producción, para sacar una conclusión sobre si el estado operativo actual es normal, como referencia para que los líderes programen la producción y ajusten los procesos.

4.3 Gestión

Esta capa se construye sobre una red de área local compuesta por ordenadores de gestión y servidores de bases de datos.

Los administradores del sistema pueden asignar diferentes permisos a diferentes usuarios de la LAN empresarial a través de la configuración de permisos. Los líderes pueden ver y leer varios datos de la planta de aguas residuales a través de la base de datos relacional establecida en este nivel y pueden instalar software de control inteligente profesional para controlar el proceso de producción. Calcule y analice varios datos que aparecen en el sistema para llegar a la conclusión de que el estado operativo actual es normal, lo que puede proporcionar una base para que los líderes programen la producción y ajusten la tecnología para lograr una gestión integral de las plantas de aguas residuales. Sólo los usuarios habituales de la fábrica pueden acceder a algunos datos. En esta capa, hay una interfaz de acceso de usuario remoto a la base de datos con protección de seguridad de red para realizar el acceso remoto a la base de datos por parte de usuarios autorizados.

4.4 Capa de control de acceso remoto

Con el desarrollo y la mejora continua de Internet, el acceso remoto y el control remoto se aplican cada vez más a todos los ámbitos de la vida, incluido el acceso remoto en el tratamiento del agua. Industria Y nació la gestión: la capa de control de acceso remoto. Esta capa utiliza servidores de acceso remoto, software de monitoreo remoto y otras herramientas para brindar servicios a usuarios remotos autorizados y realizar acceso remoto, mantenimiento y supervisión en tiempo real de las autoridades superiores. Según la división de permisos, se pueden proporcionar los siguientes servicios a usuarios remotos: acceso remoto a bases de datos relacionales del lado del servidor, acceso remoto a bases de datos en tiempo real del lado del servidor, parámetros del proceso de tratamiento de aguas residuales, datos en tiempo real, datos históricos, diversos gráficos. Pantallas de clientes, acceso remoto a imágenes de condiciones de funcionamiento en tiempo real, registro en línea de parámetros de calidad del agua, monitoreo remoto, mantenimiento remoto de bases de datos, etc.

5 Conclusión

El futuro sistema de red de control automático de plantas de tratamiento de aguas residuales es un sistema que integra tecnología informática, tecnología de la información, tecnología de automatización, tecnología de redes y tecnología inteligente. El funcionamiento en red y el funcionamiento inteligente del control automático en la industria del tratamiento de agua se convertirán en la tendencia dominante en el futuro.