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控制技術(shù)在污水泵站中的應(yīng)用

文檔作者：樊石趙群劉如有2 文檔來(lái)源： 1.黑龍江省科學(xué)院自動(dòng)化研究所黑龍江哈爾濱150090； 2.中國(guó)市政工程?hào)\|北設(shè)計(jì)研究總院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年05月10日
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上一篇：論污水廠自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

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一{=》。l I 數(shù)控技術(shù)
控制技術(shù)在污水泵站中的應(yīng)用
1黑黑龍龍江江省*科科學(xué)學(xué)院自囂動(dòng)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?hào)|北設(shè)計(jì)研究總院吉轉(zhuǎn)長(zhǎng)春13(H121)
摘要本文舟≈月自n}PLc蛆成的污術(shù)秉站過程控制系純的镕構(gòu)廈軟硬件設(shè)計(jì)。
羌■詞：污水泵站控科系純PLc
中田分類號(hào)：TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 立章維號(hào)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(duì)全廠
的設(shè)薔進(jìn)行監(jiān)控．坍調(diào)處理運(yùn)行。其控制系統(tǒng)，要求有足夠的更
快的運(yùn)算處理能力．方便且強(qiáng)大的擴(kuò)展能力．開放的通訊系統(tǒng)．
安全可靠的硬件模塊．功能強(qiáng)大的組態(tài)運(yùn)行系統(tǒng)，方便的系統(tǒng)組
態(tài)和設(shè)備維護(hù)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(shí)現(xiàn)對(duì)]+藝設(shè)備的控
制。
2、現(xiàn)場(chǎng)工藝介紹
泵站由五組相對(duì)獨(dú)立的污水處理梁組成．每組{殳有閥門和粗
細(xì)格柵等處理設(shè)備。粗細(xì)梏柵的控制由枉細(xì)格柵的液位茬或時(shí)間
來(lái)完成．格櫥進(jìn)行動(dòng)作時(shí)．閥門和傳送帶及壓榨機(jī)等進(jìn)行相應(yīng)的
動(dòng)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(chǎng)由超
聲波液位計(jì)、投人式液位計(jì)測(cè)毋．起互為備用的作用．在雨水泵
和輯術(shù)泵啟停時(shí)考慮汛期和雨季的因索．在操作畫麗-1：設(shè)置功能
選擇開關(guān)?？刂葡到y(tǒng)主要控制各種閥『j、粗細(xì)格柵，傳進(jìn)帶、壓
榨機(jī)、污水泵、雨水泵等，同時(shí)對(duì)用泵站耗電趕進(jìn)行計(jì)撾。
2I粗細(xì)格櫥控制系統(tǒng)
對(duì)格柵設(shè)置兩種控制方式：水位菇自動(dòng)控制(粗格柵)和時(shí)
問控耐
根據(jù)水位差測(cè)量?jī)x測(cè)得的格柵前后水位差值自動(dòng)拉制機(jī)械格
柵的運(yùn)行．即水位差選到設(shè)定值時(shí)．自動(dòng)啟動(dòng)格柵。當(dāng)機(jī)械格柵停
止運(yùn)行的時(shí)問超過設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)轉(zhuǎn)為時(shí)問控制。PLC系統(tǒng)將自動(dòng)
控制輸送據(jù)涪匝實(shí)機(jī)、機(jī)槭格柵的順序啟停、運(yùn)行、停車以及安全
連鋌保護(hù)。任何一臺(tái)格柵啟動(dòng)時(shí)，均啟動(dòng)輸送機(jī)和柵渣壓實(shí)機(jī)。
?≤J
衛(wèi)豆豆
丑丘?？?口
22水泵控靜l
在泵池設(shè)超聲渡液位和投^式液位儀表，根據(jù)水位測(cè)量但測(cè)
得的泵房水位值冉動(dòng)控制多臺(tái)水泵的啟停運(yùn)行。當(dāng)泵房水位島{
某一設(shè)定的水位值時(shí)．PLC系統(tǒng)將按軟件程序自動(dòng)增加水泵的運(yùn)
行臺(tái)數(shù)；相反，當(dāng)聚房水位降至某一設(shè)定的水位值時(shí)．PLC系統(tǒng)
將摧軟件程序自動(dòng)減少水泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)。同時(shí)，系統(tǒng)累積各個(gè)水
策的運(yùn)行時(shí)間．舟動(dòng)輪換農(nóng)泵．保證各水泵累積運(yùn)行時(shí)問摹本相
等．使苴保持最佳運(yùn)行狀態(tài)。
3、控制系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)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(shè)薔較近的儀表間
內(nèi)．并由現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊．各]：藝段的控制站可以使用I：
位機(jī)監(jiān)控．實(shí)現(xiàn)]：藝流程．?dāng)?shù)據(jù)顯示等。
3 2象成的數(shù)據(jù)庫(kù)
在組態(tài)軟件中．?dāng)?shù)據(jù)一旦被輸人+在整個(gè)系統(tǒng)中都可以使
用．保證T符號(hào)和變蜒在項(xiàng)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(wú)阻．因?yàn)镻ROFIllUS
和工業(yè)以太網(wǎng)提供了通用的數(shù)據(jù)j噩道．無(wú)論是控制器、人機(jī)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(gè)自動(dòng)化項(xiàng)目從設(shè)計(jì)、硬件組態(tài)、
編程、涮試，開車到操作診斷和遠(yuǎn)程維護(hù)的仝部需求。所有部件
部可以由同一軟件進(jìn)行組態(tài)。
4、$1MATICs7疆件系繾
SIMATIC s7系列PLC憑f}}其強(qiáng)大的運(yùn)算處理能力、靈活的通
訊擴(kuò)展能力和可靠的穩(wěn)定性．捉供了強(qiáng)大的控制能力，網(wǎng)絡(luò)通訊
和rr服務(wù)等功能。大城的槧成功能使它功能非常強(qiáng)勁特別適用于
環(huán)境技術(shù)，生產(chǎn)技術(shù)以及食品加工等領(lǐng)域。
41 PLC的選擇
s7—3{10足模塊化的通用型Pi。c平臺(tái)。s7—300自動(dòng)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(hào)模板．即VO輸入輸出lM：接
口模扳．用于機(jī)槊見的連接．cP：通訊處理器．用于處理通}}【任
務(wù)。
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(jìn)行丁最優(yōu)化設(shè)計(jì)．爭(zhēng)門用于在自動(dòng)化系統(tǒng)
和分布式外圍i殳備之間進(jìn)行通信。
5、控■曩境功麓置宴現(xiàn)
；。；鼉慧導(dǎo)囂奎!：貉好的開放性和R活性．可簡(jiǎn)單、有艘
??下轉(zhuǎn)第16頁(yè)
I¨品暮l}jl=警
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
數(shù)控技術(shù)l}j_：等。
float sIa血；／／z軸的起點(diǎn)坐標(biāo)
flat cimlex；Ⅳ圓弧插補(bǔ)時(shí)．削心相對(duì)于圓弧起點(diǎn)的x坐標(biāo)
n?tnky；Ⅳ圓弧插{}時(shí)．嘲心相對(duì)于圓弧起點(diǎn)的Y坐標(biāo)
mmhtml∽Ⅳ圓弧插樸時(shí)．圓心相對(duì)于圓弧起點(diǎn)的挫標(biāo)
nⅢendx；／／x軸的終點(diǎn)坐標(biāo)
n州cndv：Ⅳv軸的終點(diǎn)坐標(biāo)
fl,mt endz；肌軸的終點(diǎn)坐標(biāo)
nmt speed；懈樸速度
mi后．在兩個(gè)進(jìn)崔所在的I：怍區(qū)中分別定義一個(gè)指針來(lái)同
時(shí)指向這個(gè)結(jié)構(gòu)。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?jī)?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?jī)?nèi)存足如何實(shí)現(xiàn)的呢’首先．我們需要在Win32
環(huán)境下建直一個(gè)Jb享內(nèi)存；而后，在RTSS環(huán)境F扣開這個(gè)共享內(nèi)
仔，造砦L作完成后，經(jīng)由共享內(nèi)存．Win32進(jìn)程與RTx進(jìn)程就
能夠通訊了i j∈享內(nèi)存的實(shí)現(xiàn)語(yǔ)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(biāo)準(zhǔn)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?jī)?nèi)存區(qū)的內(nèi)容包括：插補(bǔ)數(shù)據(jù)和運(yùn)動(dòng)反饋信息。共享
內(nèi)存蜓為捕補(bǔ)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(gè)程序段從起點(diǎn)到終點(diǎn)的捕補(bǔ)坐
杯。需籃對(duì)共享內(nèi)仵Ⅸi殳躚一個(gè)內(nèi)存區(qū)空或滿的標(biāo)記．一_L【捕補(bǔ)
數(shù)槲區(qū)為宅．郵到將r一段插補(bǔ)的數(shù)據(jù)往里面填充．M時(shí)將其窄
或滿標(biāo)記設(shè)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(bǔ)坐標(biāo)就可以保證運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性。
3、結(jié)語(yǔ)
奉文具體闡述了基于SERCOS接口的運(yùn)動(dòng)控制器的軟硬件平
臺(tái)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(shè)置．并給出了控制器系統(tǒng)前后臺(tái)形式的數(shù)據(jù)處理的實(shí)現(xiàn)。
參考文獻(xiàn)
[1]粱左斌，王m章SoftSERCANS剞f；R及其在教控系統(tǒng)中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)
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械工業(yè)出版社
[7]自B極．尹旭蟑數(shù)字伺服適訊協(xié)議SERCOS驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)廈應(yīng)用北京航
空航天大學(xué)出版社．2005(9)．
作者簡(jiǎn)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(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線及嵌八式秉統(tǒng)等方向的研究。
⑨
??上接第13頁(yè)
地進(jìn)行組卷．適用于所有_：I=業(yè)和技術(shù)領(lǐng)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(jī)接u單7G(HMI)，完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生
產(chǎn)過程的監(jiān)視和生產(chǎn)過程的操作。同時(shí)叉將本地信號(hào)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)向管
理}|陡務(wù)器傳輸．人機(jī)接n界面所采用的組態(tài)軟件．兒功能如下：
(I)人機(jī)接口：汁算機(jī)I。開發(fā)了監(jiān)控界面，可顯"i現(xiàn)場(chǎng)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(shí)際要求通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行各種操作。
(2)污水處理操作過程的監(jiān)視：污水處理自動(dòng)控制，實(shí)質(zhì)上是
一個(gè)按時(shí)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(jī)的步驟盟爪在計(jì)算機(jī)屏
摧上．井l L每一步后面采用動(dòng)態(tài)顏色反映各步的狀態(tài)變化．以表
明相應(yīng)的步驟順利地定成．
(3l教據(jù)庫(kù)功能：可將PI．c采集處理的各類{；號(hào)：模擬量、開關(guān)
城脈沖1iI的每一采樣點(diǎn)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(shí)可記錄操作人員當(dāng)班期問的操作記錄。
f4)事故記錄：記錄模擬信號(hào)的趨限報(bào)警和開頭的故障動(dòng)作時(shí)間。
(5)¨印報(bào)表：可定時(shí)或事件驅(qū)動(dòng)打印實(shí)時(shí)、歷史趨勢(shì)數(shù)據(jù)和
各類報(bào)警數(shù)據(jù)。
f61數(shù)據(jù)庫(kù)接口：立待ODBC數(shù)據(jù)庫(kù)接口。
5．3管理層
管理堪運(yùn)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(kù)，并在SQi服務(wù)器t運(yùn){f專家系
統(tǒng)．對(duì)污水處理的各種性能參數(shù)進(jìn)行分析并提出合理建議。
5．4現(xiàn)場(chǎng)控科層
由于PLC控制的設(shè)備很多．操作控制層和現(xiàn)場(chǎng)控制層需通信
的設(shè)備狀態(tài)和控制命令空換頻繁．我們采用結(jié)構(gòu)化的軟件編程方
法設(shè)計(jì)r操作控制膳和現(xiàn)場(chǎng)控制層通f；的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)．從而提高了
控制系統(tǒng)軟件的nI擴(kuò)展性和可維護(hù)性。
6、結(jié)語(yǔ)
?？刂葡到y(tǒng)在應(yīng)用巾．結(jié)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(shù)使系
統(tǒng)滿足了快速準(zhǔn)確響應(yīng)、椽定性高、運(yùn)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(qiáng)、減輕了操作人員的
工作強(qiáng)度。
參考文獻(xiàn)
[1]ⅡMATE 37-3(X)聰程序控制硬件和安裝手艇
[習(xí)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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