污水处理厂自动控制系统及方案.docx

1、污水处理厂自动控制系统及方案1 概述1.1 工程范围本承包商将负责完成电气、仪表及监控系统设计、制造、测试、运输、安装、调试和试运行并按工作顺序移交符合要求的资料。主要工程内容如下： 现场低压配电柜至各设备现场，用电设备控制及电缆敷设，以及新建构筑物的防雷接地系统，视频监控系统、仪表系统等。 现场传感器和检测仪表的安装、调试； 控制系统设备（PLC）的硬件和软件； SCADA系统硬件和软件； 通讯和接口； 仪表电缆、监控系统电缆（光缆）的供货、敷设； 仪表系统/自控系统工作接地、保护接地和防雷接地； 新老系统的有机衔接联系； 文件编制； 系统所需设备的设计、制造、采购、运输、仓储、工程施工、安

2、装、测试、试运行、人员培训、售后服务、按规定时间移交所需资料以及在规定的工期内实现系统总体运行； 与其他相关系统的接口设计、安装、调试、配合协调。 根据本标特点进行细致的需求分析，结合工艺流程和总平面图对系统方案进一步具体化和优化。 负责本系统与相关子系统之间的连接工作，包括连接器材等设备的提供。对相关系统实施联动测试验收，明确该子系统是否符合设计要求，并出具测试验收报告或提出整改方案，直至验收通过。 从系统设计、信息传输、布线、供电、信号和电源的过电压保护、电磁兼容性（EMC）等方面采取有效技术及提供相应的管理手段来保证系统安全可靠地运行。 负责保证仪表控制系统达到系统功能及性能的设计要求，

3、对仪表控制系统所有设备器材的设计、制造、采购、运输、仓储、工程施工、安装、测试、试运行、人员培训、售后服务、按规定时间移交所需资料以及在规定的工期内实现系统总体运行正常。 积极配合业主、设计部门和监理等对土建工程、装饰工程和其他系统等一切与本系统有关的系统进行安装规划和技术协调，参加业主召开的工程协调会，力求符合整体的美学要求和工期要求。对所有工作作适当安排，所有安排必须取得业主的书面同意。 负责对业主有关工作人员进行培训，使业主的工作人员能够独立操作和维护整个系统。 负责对业主有关工作人员进行培训，使业主的工作人员能够独立操作和维护整个系统。1.2 适用标准本工程使用的有关标准包括但不限于以

4、下的IEC标准和相应的GB标准。若IEC标准与GB标准有不同之处，则应符合GB标准。 GB50052供配电系统设计规范 GB50057建筑防雷设计规范 GB50343建筑物电子信息系统防雷技术规范 GB/T 13729远动终端设备 GB/T 14429远动设备及系统 GB50217电力工程电缆设计规范 GB/T 7450电子设备雷击保护导则 GB/T17544信息技术软件包质量要求和测试 GB4208外壳防护等级 JB/T5234工业控制计算机系统验收大纲 GB 50131自动化仪表工程施工质量验收规范 GB 50311综合布线工程设计规范 GB 50395视频安防监控系统工程设计规范 GBJ

5、63电力装置的电测量仪表装置设计规范 GBJ79工业企业通信接地设计规范 GB50093自动化仪表工程施工及验收规范 GB50168电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范 GB50169电气装置安装工程接地装置施工及验收规范 GB50171电气装置安装工程盘、柜及二次回路接线电缆线路施工及验收规范 GB50174电子计算机房设计规范 GB/T8566信息技术软件生存周期过程 DGJ 08-83防静电工程技术规程 IEC 60381过程控制系统用模拟信号 IEC 60950信息技术设备的安全1.3 设计原则系统在设计时遵循如下的基本原则： 成熟性：选用成熟的软硬件设备及技术； 先进性：选用代表现

6、在和将来发展方向的技术和软硬件设备； 开放性：系统应具备良好的全开放功能； 安全性：系统的软硬件设备及技术均是高安全性的； 可靠性：系统的软硬件设备及技术具有高可靠性； 通用性：系统软硬件设备及技术应具有普通性； 可扩展性：系统软硬件设备及技术均要满足功能扩展和范围扩展的需求； 整体性：整个系统整体规划、统一标准、规范接口，保证系统的完整性； 经济实用性：系统的性能价格比应尽可能高； 可维护性：系统应维护操作简单、维护工作量小，可实现远程维护。2 系统设计方案2.1 系统一般说明1、工程范围项目工程控制系统包括下列内容：所有现场传感器和检测仪表的采购及安装；控制系统设备（PLC）的硬件和软件（

7、编程等）的采购、安装、编程及调试；中央控制室计算机监控系统硬件和软件（编程等）的采购、安装、编程及调试；厂区过程控制及运行监视仪表，设备控制和操作，运行自动化系统；中央控制室布置、二次装修、室内接地、电缆及线槽敷设等；摄像系统硬件和软件的采购、安装及调试；数据通讯系统、电话通讯系统、外部数据接口的硬件和软件采购、安装及调试；电缆、光缆、保护管、桥架等相关设备采购、安装、敷设；防雷及接地系统的采购、安装及调试；全厂控制系统调试、试运转及培训；设备维护及备品备件。2、实施原则控制系统按集中管理、分散控制的原则建立中心控制系统，包括中央控制室的上位计算机管理控制系统、现场控制站。现场控制站在现场进行

8、工艺检测参数、设备运行工 况信号的采集、检测和控制，并向中央控制室进行实时传送。中央控制室可调用各现场站的全部运行信息，在中央控制室可控制现场主要设备的启动和停止。2.2 自控系统设计2.2.1 自控系统控制方式自控系统按分散控制、集中显示的原则设置。设1个中央控制站。中央控制站计算机系统设于综合用房中央控制室，并通过以太网与上级系统和周边系统链接。中央控制站主要完成全厂的数据通讯和调度管理。全厂主要设备的控制采用就地手动控制、自动控制、中央控制站遥控的三层控制模式；其它设备采用现场控制、中央控制的两层控制模式。控制方式描述：手动控制：设备的现场控制箱或MCC控制柜上的“手动/自动”开关选择“

9、手动”方式时，通过现场控制箱或MCC控制柜上的按钮实现对设备的启/停、开/关操作。中央控制站遥控：现场控制箱或MCC控制柜上的“手动/遥控” 开关选择“遥控”方式时，操作人员通过中控系统操作站的监控画面用鼠标器或键盘选择“遥控”方式并对设备进行启/停、开/关操作。自动模式：现场控制箱或MCC控制柜上的“就地/自动”开关选择“自动”方式，操作人员通过中控系统操作站的监控画面用鼠标器或键盘选择“自动”方式，设备的运行完全由各PLC根据系统的工况及生产要求来完成对设备的运行或开/关控制，而不需要人工干预。控制级别由高到低为：现场手动控制、遥控控制、自动控制。除了由中央控制室直接控制的关系到全厂运行调

10、度的设备，中央控制室一般不直接参与设备的控制，而主要进行运行调度、参数分配和信息管理。中央控制室向PLC控制站分配所在单体或节点的运行控制目标，指令工艺设备投入或退出运行，监控全厂生产过程。对于中央控制站允许投入运行的设备或设备组，其具体的控制过程由PLC现场控制站管理；对于被中控室禁止投入运行的设备或设备组，由所在PLC现场控制站控制其退出运行，并被标记为不可用设备，不再对其启动。对生产过程的自动控制和报警、自动保护、自动操作、自动调节以及各工艺流程中的重要参数、设备工况等都将进行在线实时监控。2.2.2 自控系统网络拓扑系统网络总体架构图如下：2.2.3 自控系统组成功能项目自控系统由设备

11、层、控制层、管理层组成。不同的层次完成各自不同的功能，包括如下：设备层设备层主要由PLC、智能电力仪表等智能设备组成。将生产应用中的现场控制及传感设备赋予智能化，通过设备网上的网络总线完成现场设备与控制器之间的控制，信息，诊断数据的传递，提供现场设备的可靠性和易维护性和智能化，降低安装费用和工期。控制层控制层由中央控制室计算机和分布在各工艺段的PLC控制站构成，直接对生产过程进行的控制，包括连锁和循环控制，驱动控制和测量的监控，可编程序控制器采用(西门子 S7-300 系列)，工控软件采用正版( WINCC)。管理层管理层完成较高级的控制，由中控室和厂长室等构成，用以完成对工艺生产段进行监控和

12、实施操作指导。通讯在不同的控制级别中行的通讯，分别由各级别独立的网络完成，都符合开放性标准。2.2.4 中央控制站组成及功能1、中央控制站组成系统中央控制站主要包括如下设备：序号名称型号规格数量单位1工控机IPC6102台2打印机高速1台3操作台钢木结构1台4编程软件Step71套5组态软件Wincc7.01套6模拟盘高清1台7不间断电源山特1套2、 中控室的主要功能中控室监控系统的功能有三大类：第一类是管理功能：即生成全厂工艺流程、变配电系统实时动态图，提供清晰、友好的人机界面，生动形象地反映工艺流程、变配电系统的实时数据，完成报警、历史数据、历史趋势曲线的储存、显示和查询。生成、打印各类生

13、产运行管理报表。第二类是对设备的控制功能：即在基于图形和菜单的方式上，操作人员在中控室操作员站通过键盘或鼠标下达开、停/关命令。第三类功能是通讯功能：中心控制室监控系统与其它系统进行通讯，如与各现场PLC站之间的通讯等。中控室监控系统主要功能描述:动态图形及实时数据显示在操作员站彩色显示器上和投影仪大屏幕上动态实时显示系统工艺流程、各主要工艺设备运行状态、加药等过程控制的运行趋势、各工序工艺和电气等生产数据，使生产管理人员掌握当前污水处理厂生产运行情况，能从总图到详图多层次监测。画面包括：污水处理厂概貌图污水处理厂工艺流程总图自控系统总图实时曲线历史曲线参数设置污水处理厂参数显示报表打印系统服

14、务各主要设备的状态和回路图监控画面可以分级展开，从主画面可以进入相应的子画面，以及进一步到单体设备工艺图，下面分别说明每幅画面的组成。2.2.5 系统软件描述本承包商将为系统提供完整的成熟的中央监控的系统软件、数据库软件、应用软件、管理软件、通信软件和二次开发所必须的软件。总体结构如下：系统软件包括基于windows 7平台的实时多任务操作系统程序，应用程序及通信接口程序。软件包括下列内容(但不限于此)：中央调度控制室的所有系统软件和应用软件。 各分站的通信软件(接口程序)。 所有数据的通讯软件。2.2.5.1数据库管理软件根据本工程技术要求，本系统的数据库系统采用Microsoft SQL

15、Server 2000 数据库管理平台。Microsoft SQL Server 2000采用分布式处理结构和先进的数据库管理系统，具有扩展性，可靠性，能够与Internet有机地结合，可以迅速开发新的因特网系统，可以直接存贮XML 数据，将搜索结果以 XML 格式输出，同时具有各种分析、预测等辅助决策功能。它允许跨越多个平台访问内部数据，发送可靠的信息给远程服务场所。允许主机和服务器之间真正双向数据共享，集成的安全性保证了用户数据不受侵犯。SQL Server有助于用户更有效、更方便的开发丰富的应用程序。具有集成安全性、与Windows 2003 Server的结合、磁带支持、增强的网络支持

16、、结构化异常处理等的特点；它还允许生成重建一个数据库所需的DDL中的所有内容，并可有效进行大块数据传输操作。使用Microsoft SQL Server 2000，历史数据库能通过DDL、DDE及OLE等与其它应用软件交换数据，SQL Server带有标准的SQL接口和ODBC（Open Data Base Connect）接口，并且提供可靠的系统维护和管理手段。本系统中，开放的实时数据库通过对监控对象的实时监测和控制，自动生成操作记录表、遥信变位、事故记录等实时数据，由SQL服务器将数据经过归档、加工和存贮，可供用户浏览和查询。实时数据库具有标准的外部数据接口，能与其它控制软件和SQL Se

17、rver数据库交换数据。2.2.5.2应用软件本工程监控系统能够在计算机终端上显示现场设备的实时状态和运行参数，设备的运行状态多采用图形方式和动画方式来显示，检测量采用统计曲线和柱状图的形式来表现，直观方便，在组态软件中可以对本工程中央监控系统数据进行汇总、记录、统计、显示、报警、打印和上报等处理。因此，它是自动控制系统中重要的人机交互手段，也是自动化系统正常运行的重要组成部分。在组态的配置上，本系统采用的监控管理软件是专门针对PLC控制的wincc7.02.3 电气系统方案1. 负荷计算本工程总装机容量321KW，计算容量223.7KW。2、配电系统低压配系统采用放射式与树干式相结合的方式，

18、对于单台容量较大的负荷或重要负荷采用放射式供电；对于照明及一般负荷采用树干式与放射式相结合的供电方式。室外的低压供电电缆采用直埋敷设。与消防有关的电力、照明、自控等线路采用阻燃或耐火型电线、电缆。2. 配电柜控制室设5台控制柜，LP1-LP5；其余设备现场采用现场控制箱。3. 继电保护方式a、10KV进线采用带时限速断，过电流保护动作于跳闸。b、10/0.4KV变压器采用速断、过负荷保护动作于跳闸，超温动作于信号。4、无功功率补偿无功功率采取低压集中自动补偿方式，补偿后水厂内总功率因数不低于0.95。5、操作方式a、高压配电装置真空断路器采用直流220V电动操作机构，低压设备控制电源为交流22

19、0V。b、风机电机采用变频起动控制方式，在风机房控制室设变频起动柜，同时设机旁按钮箱就地操作。其他水泵电机采用直接启动的控制方式，就地设操作箱控制。6、计量采用高压计量，由供电部门设计。7、设备安装高度除施工图中有特殊要求另行注明外，下列各设备安装高度（离地）为：a、开关柜及配电柜落地安装。b、各操作箱、机旁按钮箱等中心离地1.5米；c、照明开关离地1.3米；（4）插座离地0.3米；8、电缆敷设:a、电缆敷设以电缆沟敷设为主，穿管埋地敷设为辅，详见施工图。b、电缆直埋地敷设，敷设深度为0.70.8米，沿电缆全长的上下紧邻侧铺以厚度不少于100毫米软土或沙层。沿电缆全长应覆盖宽度不小于电缆两侧5

20、0毫米的保护板，保护板宜采用混凝土制作，沿电缆路径的直线间隔100米、转弯处或接头部位，进户处应竖立明显的方位标志或标注桩。与其他管线交叉或平行敷设时应符合国家有关规定（详见国家标准图集）。c、电缆敷设在保护管或排管内时，保护管和排管内半径不应小于电缆外径的1.5倍。保护管的弯曲半径不应小于所穿电缆的最小允许弯曲半径。当电缆有中间接头时，应放在电缆工作井中。在没有特殊说明的情况下每管只穿一根电缆。电缆进入排管的端口处应有防止电缆外护层受到磨损的措施。敷设电缆排管时，排管向工作井侧应有不小于0.5的排水坡度。户外电缆进户处及道路处应穿钢管保护，钢管规格见有关图纸。保护钢管长度进户处户外延伸约1米

21、左右，道路两侧各延伸0.5米左右。d、电缆沿电缆沟敷设时，则沟内应设电缆支架，支架间距为0.8米，户外电缆沟内采用复合材料支架，电缆支架以膨胀螺栓固定在壁上。电缆沟内高压电缆和低压电缆，控制电缆应分层敷设，并宜由上而下敷设，电缆应排列整齐，不允许多根电缆堆放，弯曲半径和电缆间距应符合规范要求。8、接地与防雷a、接地：电气系统采用接地保护，系统内所有电气设备的金属外壳、柜、屏、箱等框架支架、金属门窗、金属遮拦、电缆金属外皮、布线钢管、金属桥架、支架、构架、电缆沟钢盖板等均应可靠接地。低压电气系统接地形式采取TN-S系统，在TN-S系统中的所有电气设备金属外壳，金属框架、支架、电缆金属外皮、金属桥

22、架等均应与PE线相连，接地电阻值:构筑物内的联合接地体，其接地电阻不大于1欧姆。接地线采用热镀锌扁钢，室外部分选用规格为40X4，室内部分选用25X4，室内接地线上应按设计要求设置接线卡，接地极采用50热镀锌钢管，埋设深度为地下0.8米，如利用建筑物钢筋混凝土内钢筋体作接地体能满足接地电阻的要求时，可不再设置上述人工接地体。建筑物每一电源进线都应做总等电位联结，各个总等电位联结端子板应互相连通。等电位联结线和等电位联结端子板宜采用铜质材料，端子板的截面不得小于所接等电位联结截面。b、防雷：污水厂按第三类防雷建筑物防雷要求设置防雷装置，防雷装置设置点见本施工图。接闪器采用避雷带（或避雷带和避雷针

23、混合组成），并应在整个屋面组成不大于10mX10m或12mX8m的网格。引下线不少于二根，并应沿建筑物四周均匀或对称布置，其间距不应大于25米，每根引下线距地面1.8米处设断接卡，在地面上1.7米至地面下0.3米的一段接地线采用暗敷或穿钢管保护，当利用金属结构物作引下线（混凝土内钢筋、钢柱），且同时采用基础作接地体时，对被利用作引下线的钢筋应在室内外的离地0.3米处设置供测量，或当需用时又可作人工接地和作等电位连接用的连接板，当仅利用钢筋作引下线，接地采用人工接地体时，应在每根引下线距地面不少于0.3米处设置接地体的连接板。每根引下线的冲击接地电阻不应大于10欧姆。3 系统调试方案系统工程在验

24、收前需经过两道调试程序：工厂调试和现场调试。其中现场调试包括现场单体调试和现场系统调试两个过程。具体验收调试大纲将在验收前两周以书面形式提交业主及监理工程师。经业主和监理工程师批准后再进行相关的验收调试工作。工厂调试验收：系统发货前，进行工厂检查及调试。检查及调试结果如发现有不符合本规范书和有关标准、规范的项目，需重做调试。系统设备只有在成功地通过了检查及调试才能发运。在调试前两周向业主提交一份详细的系统资料、调试步骤和工作安排。包括以下内容：说明整个系统的设计、设备布置和实现系统标准的详细技术说明书和工程图纸。系统软件和应用程序的流程图，及软件细节。所有硬件的应用、安装和维护的详细技术手册。

25、系统的设备、技术规格、检查及调试日期及地点、检查及调试的详细顺序表。在工厂检查及调试中所需的工具和仪表以及应用这些工具和仪表的方法说明。调试应包括对所有可联网并已装载软件的设备进行适当的运行。采用仿真设备对自控系统所有输入信号、组态和控制输出的一个完整的功能闭环调试。调试内容至少应包括下列项目： (1)对计算机控制系统的调试： 每个模件的微程序工作情况 每个模件的硬件工作情况 模拟的报警和状态变化 所有操作员接口功能 模拟故障情况和切换 模拟的系统自诊断 控制装置的故障排除 过程变量输入变送器发生故障后的反应 各种仪表在典型条件和边界条件下的精度调试 系统软件、网络软件、数据库和应用程序的初步

26、调试 处理系统的报警和故障的调试 人机接口装置的选择、运行、图形显示、参数显示的测试 打印机模式选择及打印质量的测试 UPS的容量、供电时间及供电切换调试 (2) 对仪表设备的调试： 每个仪表的上电工作情况 仪表输出初步测量 实验室标定 (3) 对计算机设备的调试： 每台计算机的上电工作情况 每台计算机操作系统软件安装 每台计算机的硬件外设安装 每台计算机的网络端口设定 监控计算机工控软件安装 每台计算机实验室48小时热运行试验现场调试验收：现场调试包括如下内容：(1) 设备安装检查在整个系统的设备的全面检查前应提交一份检查大纲给业主项目监理代表审查认可，检查大纲包括如下各项：检查整个系统的各

27、个部分是否有明显的损伤；检查安装质量，包括设备的保护措施，安装位置是否合适；检查图纸是否符合本规范以及接线是否符合图纸；检查标牌，引接线识别标志，管槽标志等是否明显、完整，以及是否牢固地固定好；检查所有模拟盘、显示器、报警装置是否完善及易于观察和操作系统试验。(2) 设备调试A. 现场单体调试这项工作是功能恢复性检查，也就是说，本系统各部分在工厂或系统检查调试时，已具备标书规定的基本功能，现场安装以后，需检查各部分是否完好无损，连接线路是否准确，在这个基础上检查设备各项功能是否正常。经检查调试后，应该是完全正常。B. 现场系统调试在经单体调试后，证明各设备或子系统到达功能要求能满意地工作，在这

28、种条件下，可以进行系统联调。B.1首先要检查测试在这以前没有调试过的各部分之间的连接是否正确，接口信号是否正常。B.2 模拟信号调试在这项调试中，如果测量参数可以在现场得到的话，应尽可能让参数在满量程范围内分类采样，观察显示仪表或计算机上的显示数字是否一一对应；假如不能获取现场基本参数，则应尽可能用标准信号仪在信号输入端注入满量程范围内有代表性的若干信号，观察显示仪表或计算机上的值是否一一对应。反之，如果是模拟信号输出（调节信号），也以同样原理，通过计算机给出一定的输出信号，观察输出端或执行设备是否一一对应输出信号或动作，此项试验显然包括调节控制功能调试。B.3 状态信号调试这一项调试中应尽量

29、在现场有关设备上进行两种信号（开/关）的操作试验，输入/输出要完全一致，一一对应，调试才算到达目的。此项试验，显然包括设备控制功能调试。B.4 数据传输在上述各项调试的基础上，实际上已进行数据传输试验。在这节中要求在应进行数据传输的设备之间，以考虑数据传输正确性为目的地进行一些数据传输试验，检查数据传输的正确性、可靠性、C. 投运经过上述调试后，监控系统已完全具备投产运行条件，可以投入运行。在这期间本承包商会派出代理人帮助业主运行维护人员并完成调试中需修改部分工作，正式移交业主使用部门。4 售后服务4.1 服务体系本工程的售后服务主要由本承包商售后服务中心负责，对于业主的技术服务要求，将予以积

30、极响应，并由专人提供工程服务，承诺对于系统故障和问题，1小时内给予响应；如不能解决的，本承包商将派技术人员将在接到要求后的24个小时内赶到现场尽快解决。本承包商具有多年的经验和良好的商业信誉，以其现代化的管理和高素质的员工向业主提供强大的技术支持和优质便捷的售后服务。当用户请求支持服务，可通过电话、传真、电子邮件，工作时间任何时候与公司的服务响应中心取得联系，进行咨询。本承包商将有专人通过电话提供有关产品安装配置、产品升级、故障处理、使用技巧等方面的技术支持。在非工作时间、周末和节假日，可以拨打值班支持热线。用户拨打技术支持中心电话时，热线支持工程师将会努力当场解决用户的问题，或记下用户的问题并尽快寻求解答。用户的问题都将被以具体的案例形式编号记录在本承包商的客户支持系统中，由专门的技术工程师负责。各案例请求均将根据对客户企业影响的程度被赋予一定的严重等级，并以此来排定客户服务的优先顺序。所有客户电话都会加以记录、追踪、解决，并且只有客户同意方可结束。若一个问题已经解决，则解决方案会放在“知识库”。一旦用户向响应中心发出支持请求，会很快地得到答案。对于特别困难的问题，响应中心会对问题进行升级管理，由技术支持专家来负责解决。对系统的支持和维护服务，本承包商将安排两位技术支持专家，技术支持专家负责解答响应中心转交的请求，并为用户提供现