xx水厂监控调度自动化系统方案设计.docx
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xx水厂监控调度自动化系统方案设计
XX水厂监控调度自动化系统
设
计
方
案
XX研究设计院
二OO九年元月十六日
一、基本概况
XX水厂监控调度自动化系统，主要流程为：
高位水库水处理水厂加压站配水管网用户。
XX水厂目前需控高位水库1个，检测数据：
水位、出口流量，由此可以计算出库容；小型远程控制终端，拟采用小型RTU。
水厂加压站1个，检测数据：
6台泵（其中2台备用）的开/停状态及控制，电压、电流、两个清水池的水位、出口流量、压力、余氯、浊度、PH值等。
拟采用施耐德PLC。
配水管网监测点目前设定3个，检测数据：
压力。
建设水厂总调度室：
设一台前置机、一个调度机、一个厂长工作站、一个总工工作站，配置打印机及投影仪。
传输系统：
水厂加压站因为距离调度室比较近，拟采用有线传输，高位水库及三个管网终端拟采用无线数传电台进行传输，一方面减小长距离布线的麻烦，另一方面，采用无线数传电台费用远远低于采用CDMA模块的费用。
二、设计思想与原则
根据计算机技术飞速发展的趋势和XX自来水厂供水系统的特点，本着经济、实用、先进、稳定、可靠的原则，参照全国大中城市供水系统成功的管理模式，确保系统的先进性，瞻前性，留有充分的功能接口，采用实施监控调度自动化，以及CDMA1X网络通讯技术，组建调度中心集中管理管网测压点、水厂、高位水池、加压泵站，以分布式通用监控调度系统为技术依托，设计本实施方案。
系统投入运行后，将达到国内供水系统先进水平，也将为XX水厂产生巨大的经济效益和显著的社会效益。
三、软件系统功能
3.1通用自动化系统LR-2000
LR-2000供水自动化系统是最新研制和开发的大型网络化通用自动化监控调度系统。
基于Windows98/NT/2000操作系统的纯32位自动软件系统，LR-2000运用了最新尖端技术：
TCP/IP组网技术、组态编程技术和Web访问技术等组织手段构成最为有效的控制系统；
系统采用了SQLServer大型关系型数据库，形成了对用户全面开放的自动化数据的再应用的环境；
系统既可以单机方式运行，也可以网络方式运行；程序内部有效的组织算法，使得系统不再象传统自动化系统那样受容量的限制，即系统可做到无限点监控；友好的人机界面和灵活的操作工具，提供了快捷的控制工程建立机制，网络工作站“即插即用”。
总之，LR-2000以超前的设计开发思想，为满足用户当前与未来自动化监控的需要开创了一条崭新的途径。
LR-2000通用自动化系统完全符合国家建设部、水利部关于城市供水监控调度自动化技术规范的要求，满足调度自动化验收标准。
3.2LR-2000组态软件的主要技术特点
多任务、多线程32位规范设计，同时支持Windows98/NT/2000，支持实时数据和历史数据的全面共享。
透明网络连接技术，网络扩展无任何限制和特殊的技术要求，网络工作站“即插即用”；同时可以十分友好的融入企业内部网，并成为企业内部管理网的有机组成部分。
常用工具和专业工具的有机组合，用户可以随心所欲地进行人机界面的设计和组合，快捷、方便、轻松，图形动画生动的仿真潮流方向等动态量的变化。
系统无容量限制，即控制设备和每个设备的控制对象点数是无限的，并自动建立与数据库的无缝隙连接，不须用户再做技术性的工作。
开放的数据库系统功能，在系统提供的完善的报表系统的基础上为用户提供了应用和二次数据处理的广阔空间。
功能强大的报表定义器，自动给出数据库系统的存储对象，用户所要做的工作就是“选择”输出数据对象，迅速而简单。
实时报表、重点对象监视、由年历史数据曲线横跨月历史数据曲线到储点（正点）历史数据曲线平滑缩放、快速历史数据和报警信息浏览、当日警信监视、对比曲线、对比饼图、对比直方图等功能应有尽有。
当单击对比曲线、对比饼图、对比直方图时，就弹出单击点的时间及数值，也可随意缩放对比曲线、对比饼图、对比直方图。
报警信息处理功能：
报警信息报表和统计分析报表等。
多媒体语音报警体系：
语音单词编辑器用来建立和维护语音词典，以最少的语音词汇智能地组合出最丰富的语音系统；用自然语言准确及时地给调度员报告系统的遥信量状态和遥测量的状态变化。
报警画面推出、报警信息提示窗口、配合当日报警信息监视和语音报警使报警信息处理做到了十分完善的程度。
直接的画面调度操作和系统的有效性及自动校时使用户所做的每个调度控制动作准确、正确、方便、快捷。
多信道支持：
有线、无线、载波、微波、光缆，各种信道可并存于系统。
完善的数据转发功能支持将实时数据发往公司办公网。
整个系统的使用与操作无记忆命令，聪明人使用“傻瓜系统”可谓得心应手。
四、通用自动化系统体系结构
4.1系统结构图
图1XX供水监控调度自动化系统结构图
4.2总调度室体系结构
LR-2000通用自动化系统的组成结构分为单机版和网络版。
单机版只运行在一台计算机上，完成系统所具有的全部功能。
网络版以企业内部网为基础构成运行环境，各工作站节点通过网络标准协议TCP/IP进行数据通讯并完成各自的任务，如公司总调度室。
数据服务器（兼前置机）：
LR-2000数据服务器放置系统运行配置参数、接线图、报表定义参数、语音词汇以及历史数据库等重要数据，目的在于确保这些数据资源能够充分共享和更加安全。
系统以WindowsNT/2000作为网络操作系统。
调度工作站：
调度工作站是实施自动化调度的总控制中心，它接收自动化系统的实时数据，并进行实时处理和显示（或报警）；同时接收调度员的调度命令，准确发送到被控制设备（RTU）进行对象控制；调度工作站同时支持传统的模拟屏以及大屏幕投影。
维护工作站：
维护工作站是系统管理员用来建立控制工程系统和维护控制工作的：
作图、运行参数配置/定义报表以及控制系统对象的增加、删除和修改等。
该工作站可以独立设置，也可以合并于服务器或其他工作站。
经理工作站：
作为现代化的管理与决策手段，系统可设有经理工作站、总工工作站、主管领导工作站等，以使决策者及时了解和掌握系统运行情况，提供管理依据。
模拟屏、大屏幕投影：
模拟屏作为调度的一种辅助手段，对调度员直观掌握供水运行情况一直发挥着重要的作用。
随着科技的进步以及技改力度的加大，大屏幕投影以操作简便，反映内容更细而被广泛使用。
LR-2000自动化系统既支持传统的模拟屏又支持大屏幕投影。
图2总调度中心结构图
4.3水厂加压站体系结构
水厂加压站设在加压泵房内。
由水厂PLC终端、传感器、传输系统组成。
此加压站按工艺流程，将两个清水池的水位、出口流量，以及管压、水质的余氯、浊度、PH值，水泵的运行状态等进行采集，传送至各数据采集柜中的PLC终端控制单元，再通过有线方式将数据传送至调度中心。
水厂PLC终端主要负责下列信号的自动化控制：
6台水泵运行状态：
开、停信号，共12路开关量；
电压：
一路模拟量（0-5V）；
电流：
六路模拟量（0-5V）；
水池水位：
两路模拟量（4-20mA）；
出厂水压力：
两路模拟量；
余氯：
一路模拟量；
浊度：
一路模拟量；
PH值：
一路模拟量；
出厂水流量：
两个232/485通讯口；
综上所述，合计有12路开关量，14路模拟量。
本PLC具体配置中可接入模拟量输入16路、开关量输入16路、输入232/485通讯口2个，信号输出232/485口。
图3水厂加压站体系结构图
4.4水库远程站体系结构
由远程控制终端LR2000RTU、通讯设备、传感器等组成。
将水库水位、出水流量进行采集，传送至数据采集柜中的PLC终端控制单元，通过无线数传电台传送至总控制中心。
根据采集的水位可以计算出水库的库容、及压力（可选择功能）。
图4水库远程站体系结构图
4.5管网测压点体系结构
管网远程站分布于市区街道，主要由压力传感器及通讯系统组成。
RTU通过压力传感器采集管网压力，通过数传电台传送至总控制中心，以及时了解城市供水情况。
图5管网测压点体系结构图
小容量标准型RTU
在高位水库及管网测压点的远程控制终端均采用小容量标准型RTU，该RTU容量不大，但配置较齐全，功能也多，可对模拟量（既可直流，也可交流）、数字量、状态量进行采集，并输出控制量，有OC输出、继电器输出和脉宽调制波PWM输出。
该RTU常用于水井泵房、管网测压点、油田“摇头机”等的测控场合。
其配置及技术指标如下：
8路模拟量输入（既可直流输入，也可交流输入）
3路状态量输入（光电隔离）
1路数字量输入（光电隔离）
2组控制量输出（可为OC输出，也可为继电器输出）
1路PWM输出（8位PWM、频率固定为15625HZ）
一个RS232，或RS485口。
直流输入：
电压型：
0～5V，0～10V
电流型：
4～20mA，0～20mA标准信号
交流输入：
电压：
0～500V
电流：
0～5A
采样精度：
纯12位A/D
交流采样点数：
24点/周期
模拟量综合精度：
1级
状态量：
无源节点接入，10ms分辨率。
数字量：
无源节点或OC输入，10ms分辨率,小于15HZ频度；
脉冲误差:
±1个误差。
二组控制量输出：
每组二个继电器，分别提供二组常开和常闭触点,每个触点容量为10A/220V；或者提供四个OC输出；摇控正确率99.99%，误动率：
0
一路PWM输出：
PWM频率为15625HZ.，8位调制脉宽：
0%→100%占空比。
RS232口、RS485口可任选一种，用作RTU通讯。
输成电平：
0—-15db
传输速率：
1200、2400、4800、9600BPS
RS232RS485通讯速率：
1200、2400、4800、9600、19.2KBPS
五、LR-2000通用自动化系统功能
画面组织形式
浏览器结构的界面安排、直接的画面调度操作。
设备（站点）选择器
当日报警快速浏览器
下拉菜单、直观明了的操作工具
运行监控图、潮流图、地址接线图等
实时曲线、饼图、直方图以及对比曲线、饼图、直方图
数字日历显示、数字时钟显示
通过E-mail发送实时运行图
实时监控与调度操作
实时数据采集、传输和处理
事故信号的采集、传输和处理
越限报警和事故变位报警
远程控制功能：
遥调（有载调压）和遥控（开关分合）
重点控制量的对比监视
数据抽测、数据巡测、数据追补、事故追忆、系统时钟同步
实时数据处理
实时数据对位显示、报表显示、曲线显示、图形显示
实时数据越限报警：
对话提示、语单报告、当日浏览
状态变位报警、事故报警：
对话提示、语音报告、当日浏览
正点数据储存（入库）
上级调度转发
历史数据处理
时间分类报表：
年报表、月报表、日报表
数据分类报表：
年报表、电度数据报表、报警报表
各种统计分析报表、典型历史曲线、相关量对比图
历史数据快速浏览
权限管理
调度操作权限管理
调度员操作密码管理
调度操作过程再现
六、系统性能指标
系统可接入终端（RTU/PLC）：
无限制
数据采集点容量：
无限制
控制量（遥控、遥调）：
无限制
通讯规约：
LR规约、标准CDT规约、POLLING规约、MODBUS协议等。
控制（遥控、遥调）正确率：
100%
模拟量处理综合误差：
0.5%
状态量处理正确率：
99.99%
脉冲量处理合格率：
99.99%
状态变位响应时间：
小于3秒
控制命令执行时间：
取决于信道，不超5秒
画面推出时间：
小于0.5秒。
无线通讯速率：
1200bps
有线通讯速率：
1200bps
调制方式Fsk
误码率<10-5
无线工作方式单工、半双工
遥信分辩率：
<10ms
系统测量综合误差：
<1.5%
系统可用率>99.98%
系统平均无故障时间子站25000小时主站80000小时。
七、设备清单及报价
见附件
序号
货物名称
规格型号
单位
数量
单价（元）
合计（元）
厂家
备注
一、调度室
1.1
调度机（工业控制计算机）
研华10500
台
1
￥16,500.00
￥16,500.00
台湾研华
1.2
MOXA8串口卡
块
1
￥1,200.00
￥1,200.00
1.3
LR2000组态软件
单机版
套
1
￥20,000.00
￥20,000.00
立人
1.4
主天线、车载台、馈线、电台电源、避雷器
NISSEIND889
套
1
￥3,000.00
￥3,000.00
日本日精
1.5
调度控制台
张
1
￥250.00
￥250.00
华泰龙
1.6
电脑椅
把
1
￥100.00
￥100.00
中卫
二、终端设备
2.1
水源井RTU
标准型
台
4
￥6,700.00
￥26,800.00
立人
含交流采样板
2.2
二级站控制终端
水厂型/有线
台
1
￥9,800.00
￥9,800.00
立人
含交流采样板
2.3
子台、天线、馈线、电源、避雷器
NISSEIND882
套
4
￥3,000.00
￥12,000.00
日本日精
2.4
压力传感器
CS20FU/CU
台
2
￥1,200.00
￥2,400.00
淄博先行
如果水厂已有此设备，可以取消该费用
2.5
流量传感器
台
2
￥18,000.00
￥36,000.00
大连海峰
2.6
水位传感器
CS20
台
5
￥1,800.00
￥9,000.00
淄博先行
2.7
水位、压力变送器电源
伟明24V/1.5A
个
7
￥160.00
￥1,120.00
伟明
小计
￥138,170.00
安装调试费（小计*15%）
￥20,725.50
总计（大写：
拾伍万捌仟捌佰玖拾伍元整）
￥158,895.50
注：
基础建设费，根据现场实际发
升级会员 