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控制技術在污水泵站中的應用

文檔作者：樊石趙群劉如有2 文檔來源： 1.黑龍江省科學院自動化研究所黑龍江哈爾濱150090； 2.中國市政工程東北設計研究總院		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年05月10日
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上一篇：論污水廠自控系統(tǒng)設計方案

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一{=》。l I 數(shù)控技術
控制技術在污水泵站中的應用
1黑黑龍龍江江省*科科學學院自囂動震化驀研究鬻所蕞黑龍龍江。哈哈爾*濱濱f5。(H蹦。l
2中圊市政工程東北設計研究總院吉轉長春13(H121)
摘要本文舟≈月自n}PLc蛆成的污術秉站過程控制系純的镕構廈軟硬件設計。
羌■詞：污水泵站控科系純PLc
中田分類號：TP39 文獻標識碼：A 立章維號1007—9416(2011){m—fgll3—02
1、污水泵站控爿葡介
某市污水泵站過程控制系統(tǒng)．由統(tǒng)一的中央處理單元對全廠
的設薔進行監(jiān)控．坍調(diào)處理運行。其控制系統(tǒng)，要求有足夠的更
快的運算處理能力．方便且強大的擴展能力．開放的通訊系統(tǒng)．
安全可靠的硬件模塊．功能強大的組態(tài)運行系統(tǒng)，方便的系統(tǒng)組
態(tài)和設備維護功能。并且控制系統(tǒng)要求與各種過程儀表．通過總
線形式采集更多的過程數(shù)據(jù)，從而更好的實現(xiàn)對]+藝設備的控
制。
2、現(xiàn)場工藝介紹
泵站由五組相對獨立的污水處理梁組成．每組{殳有閥門和粗
細格柵等處理設備。粗細梏柵的控制由枉細格柵的液位茬或時間
來完成．格櫥進行動作時．閥門和傳送帶及壓榨機等進行相應的
動作。經(jīng)過處理的檸水暫存在集水池中．照水池的液位現(xiàn)場由超
聲波液位計、投人式液位計測毋．起互為備用的作用．在雨水泵
和輯術泵啟停時考慮汛期和雨季的因索．在操作畫麗-1：設置功能
選擇開關?？刂葡到y(tǒng)主要控制各種閥『j、粗細格柵，傳進帶、壓
榨機、污水泵、雨水泵等，同時對用泵站耗電趕進行計撾。
2I粗細格櫥控制系統(tǒng)
對格柵設置兩種控制方式：水位菇自動控制(粗格柵)和時
問控耐
根據(jù)水位差測量儀測得的格柵前后水位差值自動拉制機械格
柵的運行．即水位差選到設定值時．自動啟動格柵。當機械格柵停
止運行的時問超過設定值時，系統(tǒng)轉為時問控制。PLC系統(tǒng)將自動
控制輸送據(jù)涪匝實機、機槭格柵的順序啟停、運行、停車以及安全
連鋌保護。任何一臺格柵啟動時，均啟動輸送機和柵渣壓實機。
?≤J
衛(wèi)豆豆
丑丘?？?口
22水泵控靜l
在泵池設超聲渡液位和投^式液位儀表，根據(jù)水位測量但測
得的泵房水位值冉動控制多臺水泵的啟停運行。當泵房水位島{
某一設定的水位值時．PLC系統(tǒng)將按軟件程序自動增加水泵的運
行臺數(shù)；相反，當聚房水位降至某一設定的水位值時．PLC系統(tǒng)
將摧軟件程序自動減少水泵的運行臺數(shù)。同時，系統(tǒng)累積各個水
策的運行時間．舟動輪換農(nóng)泵．保證各水泵累積運行時問摹本相
等．使苴保持最佳運行狀態(tài)。
3、控制系統(tǒng)組成結構l圈1
31控制過程
I／O采用分布式方案．將I／O柜放置在距離設薔較近的儀表間
內(nèi)．并由現(xiàn)場總線實現(xiàn)遠程通訊．各]：藝段的控制站可以使用I：
位機監(jiān)控．實現(xiàn)]：藝流程．數(shù)據(jù)顯示等。
3 2象成的數(shù)據(jù)庫
在組態(tài)軟件中．數(shù)據(jù)一旦被輸人+在整個系統(tǒng)中都可以使
用．保證T符號和變蜒在項目中取得一致性。
3．3集成的通訊
所有的部件之問的數(shù)據(jù)變換可以暢通無阻．因為PROFIllUS
和工業(yè)以太網(wǎng)提供了通用的數(shù)據(jù)j噩道．無論是控制器、人機界
面、還是[業(yè)Pc中都集成r通訊接口．通訊連接非常方便。
3 4集成的蝙程和組態(tài)
軟件在功能上，滿足了一個自動化項目從設計、硬件組態(tài)、
編程、涮試，開車到操作診斷和遠程維護的仝部需求。所有部件
部可以由同一軟件進行組態(tài)。
4、$1MATICs7疆件系繾
SIMATIC s7系列PLC憑f}}其強大的運算處理能力、靈活的通
訊擴展能力和可靠的穩(wěn)定性．捉供了強大的控制能力，網(wǎng)絡通訊
和rr服務等功能。大城的槧成功能使它功能非常強勁特別適用于
環(huán)境技術，生產(chǎn)技術以及食品加工等領域。
41 PLC的選擇
s7—3{10足模塊化的通用型Pi。c平臺。s7—300自動化系統(tǒng)由5太
基本部分紐成，它們分別足：
CPU：中央處理單元SM：信號模板．即VO輸入輸出lM：接
口模扳．用于機槊見的連接．cP：通訊處理器．用于處理通}}【任
務。
4．2 PROFIBUS—DP總線
PBOFIBUS—DP是使用撮常用的通訊協(xié)議集。它在速度、教
率和低連接成奉方面進行丁最優(yōu)化設計．爭門用于在自動化系統(tǒng)
和分布式外圍i殳備之間進行通信。
5、控■曩境功麓置宴現(xiàn)
；。；鼉慧導囂奎!：貉好的開放性和R活性．可簡單、有艘
??下轉第16頁
I¨品暮l}jl=警
萬方數(shù)據(jù)
數(shù)控技術l}j_：等。
float sIa血；／／z軸的起點坐標
flat cimlex；Ⅳ圓弧插補時．削心相對于圓弧起點的x坐標
n?tnky；Ⅳ圓弧插{}時．嘲心相對于圓弧起點的Y坐標
mmhtml∽Ⅳ圓弧插樸時．圓心相對于圓弧起點的挫標
nⅢendx；／／x軸的終點坐標
n州cndv：Ⅳv軸的終點坐標
fl,mt endz；肌軸的終點坐標
nmt speed；懈樸速度
mi后．在兩個進崔所在的I：怍區(qū)中分別定義一個指針來同
時指向這個結構。晟后，創(chuàng)建并打開共享內(nèi)存．就可以開始RTX
LjWin32問的通訊了。
共卓內(nèi)存足RTSS提供的特有的Win32環(huán)境與RTSS環(huán)境通訊手
段那么，共卓內(nèi)存足如何實現(xiàn)的呢’首先．我們需要在Win32
環(huán)境下建直一個Jb享內(nèi)存；而后，在RTSS環(huán)境F扣開這個共享內(nèi)
仔，造砦L作完成后，經(jīng)由共享內(nèi)存．Win32進程與RTx進程就
能夠通訊了i j∈享內(nèi)存的實現(xiàn)語句如下：
hSha州lMemory2 R以maleSharedMemoHf
(DWORD)PAGE—READWRITE，
(DWORDln(DWORD)(si“mf(tahula))， RIlnmd?q，&amp;amp;l∽ation))
Ⅳ在標準Win32環(huán)境F的L作K中．建市共享內(nèi)存
h 8?RtO p e n S h a r e d M?r，(SII M—M A P—
WRITE，F(xiàn)AI．SE，a,gHOl，＆剛
脯RTSS環(huán)境下的丁作區(qū)中．打開共享內(nèi)存
肚卓內(nèi)存區(qū)的內(nèi)容包括：插補數(shù)據(jù)和運動反饋信息。共享
內(nèi)存蜓為捕補數(shù)據(jù)開辟r 3塊內(nèi)存塊：共享內(nèi)存1，共享內(nèi)存2和
共享內(nèi)存3。每塊內(nèi)存塊存放個程序段從起點到終點的捕補坐
杯。需籃對共享內(nèi)仵Ⅸi殳躚一個內(nèi)存區(qū)空或滿的標記．一_L【捕補
數(shù)槲區(qū)為宅．郵到將r一段插補的數(shù)據(jù)往里面填充．M時將其窄
或滿標記設置為滿。這樣，利州3扶內(nèi)存塊束存放3段連續(xù)程序段
的捕補坐標就可以保證運動的連續(xù)性。
3、結語
奉文具體闡述了基于SERCOS接口的運動控制器的軟硬件平
臺灶其主要參數(shù)的配置．著重介紹SoftSERCANS鹽其系統(tǒng)參數(shù)的
設置．并給出了控制器系統(tǒng)前后臺形式的數(shù)據(jù)處理的實現(xiàn)。
參考文獻
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作者簡介
瞇向梅．女．1982年9月生．碩士研究生．助教，福建莆口^．主要從事于數(shù)控
技術、現(xiàn)場總線及嵌八式秉統(tǒng)等方向的研究。
⑨
??上接第13頁
地進行組卷．適用于所有_：I=業(yè)和技術領域的解決方案。如阿2為
用』￡組態(tài)軟件開發(fā)的界面。二二二二二二二畫
圖2污水泵站畫面
5．2操作控制層
操作控制層作為系統(tǒng)的人機接u單7G(HMI)，完成對現(xiàn)場生
產(chǎn)過程的監(jiān)視和生產(chǎn)過程的操作。同時叉將本地信號經(jīng)網(wǎng)絡向管
理}|陡務器傳輸．人機接n界面所采用的組態(tài)軟件．兒功能如下：
(I)人機接口：汁算機I。開發(fā)了監(jiān)控界面，可顯"i現(xiàn)場主接線
圈．【．藝流程圖、i殳備狀態(tài)、參數(shù)、棒型圈以及歷史曲線等?？?
根據(jù)實際要求通過對現(xiàn)場進行各種操作。
(2)污水處理操作過程的監(jiān)視：污水處理自動控制，實質(zhì)上是
一個按時控制的順序控制過程．因此l：述順岸控制過程可分為若
干步，可以把柯水處理步驟化．啟、停機的步驟盟爪在計算機屏
摧上．井l L每一步后面采用動態(tài)顏色反映各步的狀態(tài)變化．以表
明相應的步驟順利地定成．
(3l教據(jù)庫功能：可將PI．c采集處理的各類{；號：模擬量、開關
城脈沖1iI的每一采樣點記錄刊文件中以備處理．潑文件可被excel
數(shù)據(jù)ff直接麻用；同時可記錄操作人員當班期問的操作記錄。
f4)事故記錄：記錄模擬信號的趨限報警和開頭的故障動作時間。
(5)¨印報表：可定時或事件驅動打印實時、歷史趨勢數(shù)據(jù)和
各類報警數(shù)據(jù)。
f61數(shù)據(jù)庫接口：立待ODBC數(shù)據(jù)庫接口。
5．3管理層
管理堪運行Wi?紐態(tài)軟件，與操作控制層通過網(wǎng)絳連接，
把生產(chǎn)數(shù)據(jù)存人soI．s州er數(shù)據(jù)庫，并在SQi服務器t運{f專家系
統(tǒng)．對污水處理的各種性能參數(shù)進行分析并提出合理建議。
5．4現(xiàn)場控科層
由于PLC控制的設備很多．操作控制層和現(xiàn)場控制層需通信
的設備狀態(tài)和控制命令空換頻繁．我們采用結構化的軟件編程方
法設計r操作控制膳和現(xiàn)場控制層通f；的數(shù)據(jù)結構．從而提高了
控制系統(tǒng)軟件的nI擴展性和可維護性。
6、結語
?？刂葡到y(tǒng)在應用巾．結合污水污水的1．藝原理和_：J二藝過
程．通過蛀優(yōu)控制方案．采用西門子PLC及其產(chǎn)品控制技術使系
統(tǒng)滿足了快速準確響應、椽定性高、運行安全的控制要求。管理
與控制于一體．操作喊面友好、系統(tǒng)功能強、減輕了操作人員的
工作強度。
參考文獻
[1]ⅡMATE 37-3(X)聰程序控制硬件和安裝手艇
[習王樹青工業(yè)過程控制工程北京化工工業(yè)出版社2003#-

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