一种污水处理厂站数据采集及控制系统的制作方法

1.本实用新型属于污水处理技术领域，特别涉及一种污水处理厂站数据采集及控制系统。


背景技术：

2.污水处理厂站的作用是对生产、生活污水进行处理，达到规定的排放标准，是保护环境的重要设施。要使这些污水处理厂站真正发挥作用，还需要靠严格的排放制度、组织和管理体制来保证。目前，针对污水处理厂站的数据采集与控制，存在以下问题：（1）环保监控平台与plc控制器、厂站的监控系统采集水质在线仪表数据存在偏差、不同步、不一致；（2）仪表数据模拟量的采集方式受电磁的干扰；（3）数据采集及传输不精确导致工艺设备控制精度较低；（4）多种通讯接口的水质在线仪表设备属于定制产品，成本较高。


技术实现要素：

3.针对现有污水处理厂站的数据采集与控制存在的数据偏差大、采集干扰大、设备控制精度低的问题，本实用新型提供一种污水处理厂站数据采集及控制系统，。
4.本实用新型是通过以下技术方案实现的：
5.一种污水处理厂站数据采集及控制系统，包括数采仪、在线监测仪表、plc控制器、过程仪表、环保监控平台、上位机和工艺设备；
6.所述的数采仪1内置gprs通信模块和网口通讯，作为通讯总线的主站，并通过无线4g网络或宽带internet通讯的方式与环保监控平台并网连接；并具有两个rs485/rs232独立的通讯端口，适应各种通讯协议；
7.所述的在线监测仪表自带一个rs485/rs422通讯端口com1和com2，com1端口作为通讯总线的从站设备，在线监测仪表2实时采集的数据通过rs485/rs422总线发送至数采仪；
8.所述的plc控制器3内置一个rs485通讯端口与数采仪1的通讯端口连接，通过rs485通讯总线接收在线监测仪表2的数据，作为整个系统的控制中心；
9.所述的过程仪表配有一个rs485通讯端口并作为通讯总线的从站设备，以通讯的方式向rs485通讯总线发送实时检测数据至plc控制器；
10.所述的环保监控平台通过无线4g网络或宽带internet通讯网络读取数采仪的数据；
11.所述的上位机通过以太网与plc控制器连接并组成局域网，作为整个系统的监控中心；
12.所述的工艺设备通过rs485通讯与plc控制器连接，由plc控制器做出相应的控制。
13.作为本实用新型的进一步改进，所述的数采仪的两个通讯端口可分别作为现场通讯总线的主站与从站。
14.作为本实用新型的进一步改进，所述的在线监测仪表包括cod监测表、氨氮监测
表、总氮监测表、总氮监测表、ph测量表、do测量表、mlss测量表、溶解氧监测表。
15.作为本实用新型的进一步改进，所述的plc控制器还设有以太网通讯端口与上位机连接组成局域网。
16.作为本实用新型的进一步改进，所述的过程仪表包括超声位计、电磁流量计、压力传感器。
17.作为本实用新型的进一步改进，所述的上位机由计算机、监控软件、储存设备、显示器组成；集成数据获取、数据储存、数据查询、数据分析、报表、设备控制、在线监控的功能。
18.作为本实用新型的进一步改进，所述的工艺设备包括曝气装置、加药装置、电动阀、变频器，接收plc控制器发出的do/ao控制结果信号进行运行，并反馈di/ai运行数据信号给plc控制器。
19.本实用新型的数采仪1采用环保部门认可的博控k37a，将水质在线监测仪表采集到的数据传输到环保监控平台，实时数据同步，实现环保部门对水质数据的监督与管控。在线监测仪表根据环保监测指标的要求及工艺要求由多个仪表组成，由数采仪通过通讯总线实时采集各个仪表的数据，然后数采仪通过通讯端口从通讯总线向plc控制器发送采集到的数据，采用rs485总线传输数据可以避免电磁干扰，确保plc控制器读取到更准确的数据。plc控制器采用西门子s7-200samrt 可编程控制器，所有的逻辑控制功能均由程序完成，简化了外围电路，极大的提高了系统的可靠性；plc控制器应用通讯端口从为主站通过rs485现场通讯总线读取数集仪设备采集到的在线监测仪表和过程仪表的数据，为厂站自控系统提供了原始数据保证，同时通过以太网通讯端口与厂站的上位机监控系统形成局域网，监控系统在局域网上获取plc数据，并能对相关的工艺设备及数据进行监控。过程仪表为污水处理厂站用于自动化控制仪表，过程仪表将检测到的数据用通讯的方式向rs485总线发送实时监测数据，plc控制器助战即可读取到过程仪表的监测数据。上位机作为整个系统的监控中心，为整个系统提供数据分析存储及调控的指挥中心，上位在局域网中可以采集所有数据，管理人员可在上位机内查询各类仪表的实时数据和历史数据，并通过上位机系统和plc控制组成的自控系统上的数据集信、设备控制、数据储存、数据分析、报表等功能上进行高效的运营管理，为污水厂站的节省运营成本。工艺设备由plc控制器进行控制，plc控制器通过rs485通讯获取水质在线仪表数据及过程仪表数据之后通过特定的换算与逻辑得出相应的控制结果，将控制结果通过do、ao等信号控制工艺设备的运行，再将工艺设备运的数据通过di、ai等反馈信号结合工艺要求、仪表数据、运行逻辑进行闭环的控制模式，达到精确的控制；其中：曝气装置设备需要plc控制器通过rs485通讯获取溶解氧仪表数据，再经过计算去控制曝气风机的变频器从而达到精准的曝气量，曝气装置的压力、风量等数据也通过ai等信号反馈到plc控制器，再与仪表数据和plc控制器、变频器、曝气风机形成闭环的pid控制逻辑，达到精准曝气功能；同理，加药装置也是由plc控制器通过rs485通讯获取水质在线监测仪表数据及过程仪表数据之后通过特定的换算与逻辑得出相应的控制结果，将控制结果通过do、ao等信号控制加药设备的运行，达到精确的加药控制系统；电动阀是由plc控制器通过rs485通讯获取电磁流量计仪表和水质在线监测仪表的数据，调节阀门的开度及水泵变频器的运行频率，从而满足工艺运行的要求。
20.本实用新型的有益效果如下：
21.本实用新型的数据采集及控制系统实现环保监控平台、plc控制系统、上位机自控监控系统与现场仪表监测数据精确同步，数据采集和传输过程抗电磁干扰能力强，采用闭环自控数据采集，采集数据精度高，从而实现精准曝气、精确的加药控制功能等。
附图说明
22.图1为本实用新型系统的结构框架示意图。
23.附图标记：1-数采仪，2-在线监测仪表，3-plc控制器，4-过程仪表，5-环保监控平台，6-上位机，7-工艺设备。
具体实施方式
24.下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
25.实施例1
26.如图1所示的一种污水处理厂站数据采集及控制系统，包括数采仪1、在线监测仪表2、plc控制器3、过程仪表4、环保监控平台5、上位机6和工艺设备7。
27.所述的数采仪1内置gprs通信模块和网口通讯，作为通讯总线的主站，并通过无线4g网络或宽带internet通讯的方式与环保监控平台5并网连接；并具有两个rs485/rs232独立的通讯端口，适应各种通讯协议，两个通讯端口可分别作为现场通讯总线的主站与从站。数采仪1采用环保部门认可的博控k37a，将水质在线监测仪表采集到的数据传输到环保监控平台，实时数据同步，实现环保部门对水质数据的监督与管控。
28.所述的在线监测仪表2包括cod监测表、氨氮监测表、总氮监测表、总氮监测表、ph测量表、do测量表、mlss测量表、溶解氧监测表，各仪表自带一个rs485/rs422通讯端口com1和com2，com1端口作为通讯总线的从站设备，在线监测仪表2实时采集的数据通过rs485/rs422总线发送至数采仪1。在线监测仪表根据环保监测指标的要求及工艺要求由多个仪表组成，由数采仪通过通讯总线实时采集各个仪表的数据，然后数采仪通过通讯端口从通讯总线向plc控制器发送采集到的数据，采用rs485总线传输数据可以避免电磁干扰，确保plc控制器读取到更准确的数据。
29.所述的plc控制器3内置一个rs485通讯端口与数采仪1的通讯端口连接，通过rs485通讯总线接收在线监测仪表2的数据，作为整个系统的控制中心；plc控制器3还设有以太网通讯端口与上位机6连接组成局域网。plc控制器采用西门子s7-200samrt 可编程控制器，所有的逻辑控制功能均由程序完成，简化了外围电路，极大的提高了系统的可靠性；plc控制器应用通讯端口从为主站通过rs485现场通讯总线读取数集仪设备采集到的在线监测仪表和过程仪表的数据，为厂站自控系统提供了原始数据保证，同时通过以太网通讯端口与厂站的上位机监控系统形成局域网，监控系统在局域网上获取plc数据，并能对相关的工艺设备及数据进行监控。
30.所述的过程仪表4包括超声位计、电磁流量计、压力传感器，每个都配有一个rs485通讯端口并作为通讯总线的从站设备，以通讯的方式向rs485通讯总线发送实时检测数据至plc控制器3。过程仪表为污水处理厂站用于自动化控制仪表，过程仪表将检测到的数据用通讯的方式向rs485总线发送实时监测数据，plc控制器助战即可读取到过程仪表的监测数据。上位机作为整个系统的监控中心，为整个系统提供数据分析存储及调控的指挥中心，
上位在局域网中可以采集所有数据，管理人员可在上位机内查询各类仪表的实时数据和历史数据，并通过上位机系统和plc控制组成的自控系统上的数据集信、设备控制、数据储存、数据分析、报表等功能上进行高效的运营管理，为污水厂站的节省运营成本。
31.所述的环保监控平台5通过无线4g网络或宽带internet通讯网络读取数采仪1的数据；
32.所述的上位机6由计算机、监控软件、储存设备、显示器组成，通过以太网与plc控制器3连接并组成局域网，作为整个系统的监控中心；集成数据获取、数据储存、数据查询、数据分析、报表、设备控制、在线监控的功能。上位机作为整个系统的监控中心，为整个系统提供数据分析存储及调控的指挥中心，上位在局域网中可以采集所有数据，管理人员可在上位机内查询各类仪表的实时数据和历史数据，并通过上位机系统和plc控制组成的自控系统上的数据集信、设备控制、数据储存、数据分析、报表等功能上进行高效的运营管理，为污水厂站的节省运营成本。
33.所述的工艺设备7包括曝气装置、加药装置、电动阀、变频器，通过rs485通讯与plc控制器3连接，由plc控制器3做出相应的控制，接收plc控制器3发出的do/ao控制结果信号进行运行，并反馈di/ai运行数据信号给plc控制器3。工艺设备由plc控制器进行控制，plc控制器通过rs485通讯获取水质在线仪表数据及过程仪表数据之后通过特定的换算与逻辑得出相应的控制结果，将控制结果通过do、ao等信号控制工艺设备的运行，再将工艺设备运的数据通过di、ai等反馈信号结合工艺要求、仪表数据、运行逻辑进行闭环的控制模式，达到精确的控制；其中：曝气装置设备需要plc控制器通过rs485通讯获取溶解氧仪表数据，再经过计算去控制曝气风机的变频器从而达到精准的曝气量，曝气装置的压力、风量等数据也通过ai等信号反馈到plc控制器，再与仪表数据和plc控制器、变频器、曝气风机形成闭环的pid控制逻辑，达到精准曝气功能；同理，加药装置也是由plc控制器通过rs485通讯获取水质在线监测仪表数据及过程仪表数据之后通过特定的换算与逻辑得出相应的控制结果，将控制结果通过do、ao等信号控制加药设备的运行，达到精确的加药控制系统；电动阀是由plc控制器通过rs485通讯获取电磁流量计仪表和水质在线监测仪表的数据，调节阀门的开度及水泵变频器的运行频率，从而满足工艺运行的要求。
34.以上实施例仅为本实用新型的示例性实施例，不用于限制本实用新型，本实用新型的保护范围由权利要求书限定。本领域人员可以在本实用新型的实质和保护范围内，对本实用新型做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本实用新型的保护范围内。