常德市船码头机埠改造工程水泵房自控措施.docx
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常德市船码头机埠改造工程水泵房自控措施
常德市船码头机埠改造工程—水泵房
电气、自动控制系统技术方案
株洲华亿电子工程有限公司
二〇一〇年十一月
目 录
一、概述1
二、系统方案2
三、设备的操作层级6
四、主要设备介绍7
五、系统功能及优点8
六、投资预算9
一、概述
船码头机埠改造工程—水泵房，由雨水池、雨水泵房、带粗格栅的非降雨期泵房三部分组成。
雨水池主要设备有：
标识
名称
型号
数量
备注
RB-K1---12
冲洗阀
12
需要增加自控
RB-S1、2、3、4、5、6
闸门
6
RB-LIRSA1---4
超声波液位计
4
需要增加
雨水泵房主要设备有：
标识
名称
型号
数量
备注
RPW-P1---5
水泵
5
需要增加自控
RPW-S1、2
闸门
2
RPW-LIRSA
超声波液位计
1
需要增加
带粗格栅的非降雨期泵房主要设备有：
标识
名称
型号
数量
备注
TPW-A1
粗格栅
1
需要增加自控
TPW-P1---2
水泵
110kW
2
需要增加变频、自控
TPW-S1---3
闸门
3
需要增加自控
TPW-V1、2
防爆风扇
2
需要增加自控
TPW-P3
清洗水泵
1
需要增加自控
TPW-LDS
超声波液差计
1
需要增加
TPW-LIS
超声波液位计
1
需要增加
TPW-LS
浮球开关
1
需要增加
TPW-LA
二杆探头
1
需要增加
TPW-FIRC
电磁流量仪
1
需要增加
TPW-QSA/甲烷
气体监测仪
1
需要增加
TPW-QSA/汽油蒸汽
气体监测仪
1
需要增加
二、系统方案
为完善水泵房的运行功能，在保证增加污水处理量，提高污水处理率的同时，又能稳定污水处理的质量。
我方编制电气、自动控制系统技术方案如下：
（1）、方案新增设备：
1、在雨水池，新增超声波液位计4台，采集的数据送入PLC。
2、在雨水泵房，新增超声波液位计1台，采集的数据送入PLC。
3、在带粗格栅的非降雨期泵房，新增超声波液差计1台、超声波液位计1台、浮球开关2套、二杆探头1套、三杆探头1套、电磁流量仪1台（DN600）、气体监测仪2台，采集的数据送入PLC。
4、在水泵房增加PLC系统（含10寸触摸屏）及电气控制柜1套（含UPS1台），PLC系统预留通讯接口，可以通过电信ADSL网络与污水厂中控室上位机进行通讯。
5、在污水厂中控室增加上位机1台（采用WINCC界面软件可对水泵房进行数据采集、设备监控）、UPS1台。
6、水泵、闸门、阀门、格栅机控制柜、控制箱，对带粗格栅的非降雨期泵房的2台110kW水泵采用变频器进行控制，共计开关柜8台、控制箱14台、PLC柜2台、变频器2台。
（2）、控制方式：
1、总的控制工艺描述
1.1若污水1#、2#进水管的总水量小于或等同于非雨期泵站P1、P2的最大出水量，则雨水池阀门S1开启，雨水池阀门S2—S7关闭，1#、2#进水管的污水通过雨水池阀门S1并经过粗格栅流入非雨期泵站蓄水池，非雨期泵站阀门S1开启，S2和S3关闭，污水经P1、P2泵抽至污水处理厂。
1.2若污水1#、2#进水管的总水量大于非雨期泵站P1、P2的最大出水量，进水渠道中的水位上升，通过进水渠液位计RB-LIRSA1检测水位上升至设定高度（可通过PLC调整设置），则开启雨水池阀门S3，超出水量进入雨水池1a，当雨水池液位计检测到液位上升至27.60M时，雨水池1b开始进水，自动控制雨水池阀门S3至中间位置。
雨水池1a和1b水位超过27.70M时，污水流入冲洗储水间，水位继续上升至27.80M时，经溢流至雨水池2。
若进水渠液位计RB-LIRSA1检测水位达到28.20M时，则污水通过进水渠挡墙进入2#雨水池，同时开启雨水池阀门S4及S5。
1.3当雨水池液位计RB-LIRSA4检测到2#雨水池的液位达到设定值时（可通过PLC调整设置）通过开启雨水泵房P1—P4泵及相应的S1—S2阀门将水排至穿紫河。
当2#雨水池的液位下降至设定值时（可通过PLC调整设置）关闭雨水泵房P1—P4泵及相应的S1—S2阀门。
1.4送水至蓄水型生态滤池
2#雨水池：
若蓄水型生态滤池的时间周期达到或其液位降至低液位（RBF-LS-），则开启雨水泵房5#泵（RPW-P5），将2#雨水池的水抽至蓄水型生态滤池。
当蓄水型生态滤池液位达到高液位时（RBF-LS+），停止清空。
1#雨水池：
若蓄水型生态滤池的时间周期达到或其液位降至低液位（RBF-LS-），且1#雨水池水位低于进水渠高液位（PLC设定值，可调）、高于1#雨水池低液位（PLC设定值，可调），则关闭雨水池S1、S3阀门，开启雨水池S2阀门，关闭非雨期泵站S1阀门，开启非雨期泵站S2阀门，通过非雨期泵站P1、P2泵的运行将水抽至蓄水型生态滤池。
此过程的结束为1#雨水池水位降至设定值。
1.5水池排水至穿紫河
2#雨水池排水时，若不满足送水至蓄水型生态滤池的条件，则通过雨水泵房P1—P4泵排至穿紫河，其中，如果雨水泵房液位达不到开泵条件，则开启雨水池S7阀门，送水至雨水泵房。
因受穿紫河水体水质因素的影响，1b#雨水池的排水为手动控制，不采用自动控制。
1.6雨水池的冲洗
雨水池的冲洗可由时间周期确定，或通过人工手动控制。
冲洗的前提条件是1#雨水池已清空及蓄水池充满水，通过雨水池的K1—K12阀门逐台开启进行冲洗。
2、主要设备、仪表自动控制描述
2.1雨水池
4台液位计（RB-LIRSA1—4）测量的液位信号送至PLC，参与工艺控制。
S1、S2、S6、S7阀门开关量信号送至PLC，并由PLC进行开关控制。
S3、S4、S5阀门开关量信号及阀门位置模拟量信号送至PLC，并由PLC进行位置控制。
K1—K12阀门由PLC进行开关控制。
2.2雨水泵房
液位计（RPW-LIRSA）测量的液位信号送至PLC，参与工艺控制。
P1—P5泵开关量信号送至PLC，并由PLC进行开停控制。
S1、S2阀门开关量信号送至PLC，并由PLC进行开关控制。
2.3非雨期泵站
粗格栅由PLC设定的时间周期或根据接受到的液位差值进行控制。
液位差计（TPW-LDS）和液位计（TPW-LIS）测量的信号送至PLC，参与工艺控制。
气体检测仪（TPW-QSA/CH4TPW-QSA/C9H20）测量的信号送至PLC，用于报警及控制V1、V2排风扇的开启。
P1、P2泵及配套变频器信号送至PLC，由PLC进行变频控制。
S1、S2、S3阀门开关量信号送至PLC，并由PLC进行开关控制。
三、设备的操作层级
1、本机操作层：
当机旁控制箱上的手自动旋钮打到现场控制档时，可以在机旁控制箱进行操作，其他地方无法操作设备，本机操作层是最高操作层，可以控制设备开停，在机旁控制箱上有全套控制、保护元件及指示灯、按钮。
2、开关柜操作层：
当开关柜上的手自动旋钮打到手动档时，可以在开关柜进行操作，PLC无法操作设备，可以控制设备开停，在开关柜上有全套控制、保护元件及指示灯、按钮。
3、人机界面操作层：
当开关柜上的手自动旋钮打到自动档时，由PLC控制设备开停，在触摸屏界面上可以设置所有的运行参数，通过取得控制权还可以在触摸屏界面上进行设备的开停控制。
四、主要设备介绍
1、西门子MIRCOMASTER430电压源型变频器
目前国内的变频器产品主要有德国西门子公司、美国AB公司、罗宾康公司等。
通过综合技术、性能、价格比较，我们选择了德国西门子公司的变频器，它汇集了以往变频器的诸多优点，质量第一，性能超群，售后服务好，国内外市场占有率列第一位。
主要参数：
额定输出电压：
380-480v/50hz最大输出频率：
200Hz
频率精度：
±0.1%防护等级：
IP20
并提供下列输入/输出：
----1个RS232/RS485和1个RS485串行接口；
----4个数字输入/输出；
----2个模拟输入；
----2个模拟输出。
2、触幕屏西门子MP27710英寸彩色工业控制级触摸屏。
3、PLC：
西门子S7314C-2DP
4、研华工控机（21寸液晶显示器）
5、相关软件：
PLC编程软件：
STEP7V5.3
触摸屏编程软件：
WINCCFLEX2008
上位机编程软件：
WINCC6.2
变频器软件：
DriveMonitorV5.0
6、电气柜：
8台GGD柜、2台PLC柜、14台现场控制箱
主要内部元器件包括：
断路器厂家施耐得
接触器厂家施耐得
中间继电器厂家欧姆龙
7、液位计6台，采用西门子高性能产品，数据采集、传输迅速准确，防护等级IP65。
五、系统功能与优点
1、系统采用2台水泵变频运行、5台水泵工频运行，13台闸门、1台格栅机根据情况进行开闭，满足污水厂进水总量的要求。
2、变频调速系统采用进水总量闭环自动调节，使进水总量维持在一稳定值，可增强污水处理厂工艺处理的效果。
3、110kW水泵采用变频器启动，可减小启动电流，减小对供电系统的冲击；由于变频调速器具有软启动功能这就避免了电机在启动时产生的大电流（高达电机额定功率的5~7倍）对电网和电机的冲击，可以有效地保护这些设备，避免因大电流及机械冲击、振动造成的损耗，延长其使用寿命，减少设备维修开支。
4、电机机组在启动和运行中产生的噪音大大减小，改善了工作环境。
5、通过自动控制系统监视变频器、电机的工作状态，并能及时发现故障，采取停机、报警等措施，避免和减小故障损失。
6、分为现场手动控制、开关柜手动控制、触摸屏上手动控制、、PLC程序自动控制，上位机手动控制5种控制方式，给使用方提供多种选择，减轻工人工作强度。
7、实时显示水位、流量、变频器电流、变频器频率等多种模拟信号。
8、友好的触摸屏人机界面，大大减化了使用方的操作难度。
9、提高系统的自动化程度，加强对设备的监控能力。
10、自控系统投入后，能很好满足生产工艺的要求，稳定可靠。
11、为用户预留了今后远程通讯的接口，可以方便的实现数据通过ADSL网络进行上传。
六、投资预算：
见附表
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