污水处理厂自控系统方案样本.docx

1、污水处理厂自控系统方案样本12 武威工业园区3污水解决厂自控系统4 技5 术6 方7 案89 兰州研创电子科技发展有限公司 9月2910 武威工业园区污水厂自控系统方案及有关技术阐明一、系统概述：武威工业园区污水解决厂自控系统由PLC站与监控操作站控制管理系统构成自控系统和仪表检测系统两大某些构成。前者遵循“集中管理、分散控制、资源共享”原则；后者遵循“工艺必须、先进实用、维护简便”原则。为了满足武威工业园区污水解决厂工程实现上述规定，必要保证控制系统先进性和可靠性，才干保证本厂设备安全、正常、可靠运营。本方案本着质量可靠、技术先进、性价比高原则，结合我公司在实行其他类似项目中设计、实行和组织

2、成功经验，充分考虑技术进步和系统扩展，采用分层分布式控制技术，发挥智能控制单元优势，减少并分散系统故障率，保证系统较高可靠性、经济性和扩展性，从而实现对各现场控制设备操作、控制、监视和数据通讯。1.1 系统基本规定工控通讯网络为光纤冗余环型工业以太网，通讯波特率100Mbps，系统自适应恢复时间300ms，通讯距离（无中继器）1Km， 网络介质规定使用可直埋光缆，在浮现故障时，可在线增长或删除任意一种节点，都不会影响到其她设备运营和通讯。本系统采用先进监控操作站控制系统，即系统采用全开放式、关系型、面向对象系统构造，支持不同计算厂家硬件在同一网络中运营，并支持实时多任务，多顾客操作系统。重要用

3、于污水厂生产控制、运营操作、监视管理。控制系统不但有可靠硬件设备，还应有功能强大，运营可靠，界面和谐系统软件、应用软件、编程软件和控制软件。1.2系统可靠性规定控制系统在严格工业环境下可以长期、稳定地运营。系统组件设计符合真正工业级别，满足国内、国际安全原则。并且易配备、易接线、易维护、隔离性好，构造结实，抗腐蚀，适应较宽温度变化范畴。系统具备良好电磁兼容性，支持I/O模板在系统运营过程中进行带电热插拔。可以承受工业环境严格规定。1.3系统先进性系统设计以实现“现场无人职守，分站少人值班”为目。设备装置启、停及联动运转均可由中央控制室远程操纵与调度。1.4系统故障诊断控制系统有一套完整自诊断功

4、能，可以在运营中自动地诊断出系统任何一种部件与否浮现故障，并且在监控软件中及时、精确地反映出故障状态、故障时间、故障地点、及有关信息。在系统发生故障后，I/O状态应返回到系统依照工艺规定预设立状态上。1.5系统扩展性和兼容性为了保证武威工业园区污水解决厂扩建或改造时满足工厂控制规定，控制系统具备较强扩展能力。控制系统重要用于污水解决厂生产控制、运营操作、监视管理。不但有可靠硬件设备，尚有功能强大，运营可靠，界面和谐系统软件、应用软件、编程软件和控制软件。监控系统数据库构造为面向对象，实时式，关系型数据库。操作系统和监控软件具备冗余和容错及劫难性恢复等功能。二、系统构造及特点：2.1控制系统构造

5、武威工业园区污水解决厂自控系统采用分层分布式构造网络控制方式。该控制系统共分为主控级(中控室)和现地控制层（分控站）。实现相应控制层设备监视、操作、控制和网络通讯连接。网络构造图如下：2.2 中控室拟设于综合楼内。中央控制室监控管理操作站系统完毕全厂自动控制。涉及两套互为热备监控工作站、印机、UPS电源。中央控制系统通过工业以太网，采用光缆与各现场控制PLC站连接。这两套工作站为热冗余配备，可以分别侧重监测或组态功能，故障时互为备用，具备灵活运营方式。为观显示全厂工艺过程全貌，以便管理，在中控制室设立了电动投影屏幕和投影仪，显示全厂工艺流程图和重要参数及设备运营状态。通过大容量UPS 为中央控

6、制室所有设备提供了高质量电源。2.3分控站每个分控站配备一套PLC控制柜。柜内涉及可编程序控制器、操作员界面HMI、24VDC电源装置、冗余光纤互换机、电源防雷过电压保护装置、小型断路器、接线端子、小型继电器，安装连接缆线和附件等。依照污水厂工艺特点，构筑物布置和现场控制分布状况，设立四个PLC现场子站，PLC现场子站选用可编程序控制器（PLC），PLC为模块化构造，硬件配备较灵活，易于扩展，软件编程以便。并且PLC子站与相应MCC置于同一地点，节约其间电缆。当中控室监控工作站故障退出运营或通道故障使分控站控制单元和主控级监控工作站通讯中断时，各现地控制单元能独立运营，进行控制和监视，提高运营

7、可靠性。1#现场控制站位于污泥浓缩脱水机房内。负责监控：粗格栅及进水泵房、细格栅及曝气沉砂池、撇水池、污泥浓缩脱水机房。控制对象为：1#、2#回转式细格栅除污机；无轴螺旋压榨机；桁车；吸砂机；中心传动浓缩机10WF1、10WF2、10WF3轴流风机。 IO点数记录：数字量输入DI：83；数字量输出DO：34；模仿量输入AI:17；模仿量输出AO:1。2#现场控制站位于鼓风机房及变配电间内。负责监控：加药间、鼓风机房和变配电间。控制对象为：7GB2、7GB3、7GB5、7GB6鼓风机、7GV2、7GV3、7GV5、7GV6电动蝶阀；7ZF11、7ZF12、7ZF13、7ZF14、7ZF21、7Z

8、F22、7ZF23、7ZF24、7ZF31、7ZF32、7ZF33、7ZF34轴流风机； 8WF1、8WF2、8WF3轴流风机； 2GV电动调节阀。IO点数记录：数字量输入DI：113；数字量输出DO：40；模仿量输入AI:8；模仿量输出AO:6。3#现场控制站位出水泵房内。负责监控：消毒池、清水池、出水泵房。控制对象为：1#、2#、3#、4#离心泵；6FM1、6FM2、6FM3轴流风机；12XHB1、12XHB2循环泵；12BJB1、12BJB2补水泵。IO点数记录：数字量输入DI：26；数字量输出DO：9；模仿量输入AI:10；模仿量输出AO:0。4#现场控制站位于A2/O+MBR池附属建

9、筑内。负责监控：A2/O+MBR池。（此站控制系统供应商已集成，具备以太网通讯接口，配备触摸屏和不间断电源。)2.4 控制系统特点2.4.1 由于控制设备分布特点及控制独立性，采用现地元件层实现自动化仪表数据采集，采用现地控制单元实现了相对独立设备本体控制；从而大大减轻了操作员工作站监控操作站负荷，有助于各级控制设备监控功能合理分派和运用；2.4.2由于各现地控制单元相对独立，并且可以脱网独立运营，特别是在集控层总线网络瘫痪时，可以保证现地单元可靠地运营，大大提高了控制系统可靠性；2.4.3采用分层分布式控制方式，使得总线网络通讯负荷减少、通讯误码率大大减少，解决了数据通讯瓶径问题，同步使网络

10、构造更清晰、检修维护更以便；采用分层分布式控制方式，该控制系统具备更好扩展性，若需对系统扩展，只要将接入相应网络层中即可，不会影响到集控层网络运营和操作。三、系统控制方式及功能描述：3.1 系统控制方式：现场手动模式：设备现场控制箱或MCC 控制柜上“就地/远程”开关选取“就地”方式时，通过现场控制箱或MCC 控制柜上按钮实现对设备启/停、开/关操作。遥控模式：即远程手动控制方式。现场控制箱或MCC 控制柜上“就地/远程” 开关选取“远程”方式时，操作人员通过操作面板或中控系统操作站监控画面用鼠标器或键盘选取“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“就

11、地/远程”开关选取“远程”方式，且现场控制站“自动/遥控”设定为“自动”方式时，设备运营完全由各PLC 依照污水解决厂工况及生产规定来完毕对设备运营或开/关控制，而不需要人工干预。控制方式设计为：就地手动控制优先，在此基本上，设立远程遥控和自动控制。控制级别由高到低为：现场手动控制、遥控控制、自动控制。3.2 主控级设备：武威工业园区污水解决厂自控系统主控工作作站接受全厂设备运营状况，同步也对现地控制设备发送各种控制命令。主控级工作站由两套互为热备台湾研华公司生产IPC-610H型工控机作为重要控制设备，采用Microsoft公司Windows XP 操作系统和德国西门子自动化监控组态软件WI

12、NCC开发版工业组态软件，完毕数据采集、设备控制和监视以及与各分控站通讯功能等。主控级设备功能: 3.2.1 数据采集实时采集各个终端站传送各类数据和信号，通过在彩色监视器(TFT)显示总工艺流程图，分段工艺流程图，供电系统图，工艺参数，电气参数，电气设备运营状态等。操作站以人机对话方式指引操作，自动状态下，可用键盘或鼠标器设定工艺参数、控制电气设备。3.2.2 数据解决对来自各现地控制单元实时数据和有关设备状态信息进行数据校验检测；实现系统故障检测和诊断功能，如总线网络半途断线、站失电、站地址冲突、模块配备不相应等常用故障；汇总各现地控制单元所有上送数据和状态信息。数据查询功能：对系统中存储

13、有关设备数据可以按照时间、时段、设备、报警等各种方式进行查询；数据检测功能：对现地控制单元上送数据进行实时性、可靠性等验证，保证数据对的性；依照采集实时数据生成相应各类生产报表、形成历史数据记录、趋势曲线记录等；完毕语音报警等功能；3.2.3 控制和监视实现全厂各个现地控制单元实时监视；通过人机终端，实时显示各现地控制单元状态信息和实时控制。3.2.4 数据通讯通过光纤总线网络实现主控级计算机与分控站PLC和智能通讯装置实时数据通讯；3.2.5 画面显示依照系统采集各分控站控制单元设备实时数据和状态信息，实时刷新系统有关画面；实时显示系统总工艺流程图，分段工艺流程图，供电系统图，工艺参数，电气

14、参数，电气设备运营状态等；系统画面中设立导航画面，通过导航画面可以便实现画面迅速切换；在每个画面设立画面协助，可为操作员提供迅速操作协助；3.2.6 存储和打印实时记录和存储系统中各分控控制单元中有关设备实时数据，并形成历史数据文献。实时存储和打印数据重要有：各类操作记录；各类事故和故障记录；各类报表记录等。3.2.7 事故、故障报警系统可实现系统中各分控控制单元所有设备事故、故障等报警、记录以及相应报警画面弹出显示、语音报警等功能，并且可以按照报警发生时间、顺序、设备名称、事故和故障名称等等进行查询等。3.2.8 保护功能系统具备各种安全设备、操作员操作权限设立、操作命令确认、操作口令确认、

15、设备联锁等功能，可实现系统安全、可靠、正常运营。系统设立有操作员操作权限级别设立，可依照操作规定，进行相应权限登录操作；操作员在操作过程中设立有操作口令和操作命令确认，有效地避免了设备误动；3.2.9 自诊断功能系统可以提供完善硬件和软件自诊断功能，重要涉及：计算机硬件设备及接口设备自检；系统通讯网络连接自检；系统有关设备自检、故障提示等功能。软件 3.2.10 系统软件选用品有开放式软件接口实时多任务、多顾客系统Microsoft Windows Xp中文版网络操作系统。3.2.11 数据库软件采用实时分布式关系型数据库系统，通过对监控对象组态，实时监测和控制各监控对象，并自动生成操作记录、

16、遥信变位、事故记录等实时数据。历史数据库可以通过DDL、DDE及OLE等与其他应用软件互换数据，并带有原则SQL接口和ODBC接口，为系统维护、管理提供技术基本。3.2.12 应用软件涉及工业实时监控组态软件、现场总线组态软件、数据库软件、原则工业控制和专用水解决过程控制图形库等。工业实时监控组态软件配备有开发版（无限点）、运营版和监控版。其重要功能是：(1)运营监控采用图控软件组态设计中控室运营监控软件，具备中文界面、操作提示和协助系统。操作界面重要以流程图方式表达，从总体流程图直到每个单体局部流程图，在流程图上显示设备，均可点击进入该设备进一步细节数据或对其进行控制。工艺过程、运营数据和设

17、备状态均以图形方式直观表达。运营参数和目的控制参数，可以点击进入其属性或进行设定修改。(2)数据库生成及管理提供整个监控系统运营各种数据参数、各机械电气设备状态、以及各接口设备状态实时数据库及历史数据库，并能依照信息分类生成各种专用数据库，且具备在线查询、修改、解决、打印等数据库管理软件，可进行寻常操作及维护，同步还具备ODBC功能，与其他数据库建立共享关系。保存在内存中实时数据库应存贮由各种监控对象动态数据，数据刷新周期应可调，以保证核心数据实时响应速度。短期历史数据库应可以保存7天实时数据和组合数据，并不断地予与刷新（其数据来自于实时数据库）。历史数据库中可以存入各设备运营参数、报警记录、

18、事故记录、调度指令等。并具备存贮3年运营数据能力。(3)组态通信组态：生成各种通信关系。明确节点间通信关系，可实现现场仪表与PLC之间、PLC与监控计算机之间，以及计算机与计算机之间数据通信。控制系统组态：生成各种控制回路。明确系统控制功能，各控制回路构成构造、控制方式与方略。(4)图形生成及查询应用软件具备强力而有效图形组态显示功能。能画出总平面图、工艺流程图、设备平立面布置图、电气主接线图等。在拟定监控画面后，可对监控对象进行形象图符设计、组态、连接、生成完整实时监控画面，使顾客可以在显示屏上查询到各种监控对象动态信息及故障，其形式可以是图像、报表、曲线、以及直方图等，并在投影屏上有动态显

19、示数据。同步，还具备和谐中文人机接口界面，采用图形、图标方式，使管理人员以便地使用鼠标器或键盘对系统进行管理、控制。通过监控画面切换，进行数据查询、状态查询、数据存贮、控制管理等各种操作。(5)寻常管理寻常数据管理是对采集到各种数据进行计算、解决、分类，自动生成各种数据库及报表，供实时监控、查询、修改、打印，生成后报表文献修改或重组。软件系统可靠性可以保证数据绝对安全，防止对数据非法访问，特别是对原始数据修改。按操作级别进行管理，普通状况下，至少设立三级操作级，即观测级、控制操作级、维护即，每一级都设有访问控制。具备寻常网络管理功能，维持整个局域网运营，定期对各接口设备进行自检、异常时发出报警

20、信号。(6)设备管理对构成系统所有硬件设备及运营状态进行在线监测及自诊断；对实时监控所有对象运营状态进行监测及自诊断；对各类设备运营状况（如工作合计时间、最后保养日起）进行在线监控，并存入相应文档，以备维护保养；对设备故障提出参照解决意见。(7)能耗管理软件系统可以对系统设备运营记录及控制模式进行综合考虑，使系统能在最低能耗下发挥最大效益。(8)工控组态软件系统监控组态软件是一种精心设计开发实时系统工作平台。软件自身及有关文档均为中文版本，为国际或国内知名组态软件。具备全图形化界面、全集成、面向对象开发方式，使得系统开发人员使用以便、简朴易学。功能覆盖广，软件组合灵活，高效性、内在构造和机制先

21、进性应当保证顾客可迅速开发出实用而有效自动化监控系统。数据采集方面，同步支持各种PLC通讯，如施耐德、西门子、AB等多家产品数据通讯，具备很强兼容性；支持同步采集各种PLC、仪表、变频器、板卡、RTU等设备数据；支持电话拨号、电台、GPRS、VPN等远程各种通讯方式；具备相位采集功能。工作站应可对整个系统设立安全管理。支持使用顾客，权限，优先级，安全区方式为顾客提供安全验证。工作站监控、组态必要软件均基于Windows XP操作系统。系统可以在各种语言版本操作系统上运营，可以在画面中同步使用中文及其她多国文字和符号；具备全中文开发和运营环境。组态软件能支持OPC原则，同步具备OPC Serve

22、r和OPC Client功能，可以迅速、可靠地与众多不同生产商制造硬件设备实现可靠通讯。支持变量迅速搜索，并且为以便顾客二次开发，组态软件必要支持全中文变量名和函数名及构造变量和引用变量；支持变量批量生成、合并、导入、导出；支持自定义函数。具备设备模型和图形模型功能，通过设备模型迅速创立变量和关于该变量逻辑计算解决。通过图形模型可以迅速布置已经制作好图形动画.支持类C语言等作为内置编程语言，支持系统事件，变量变化事件，报警事件，热键事件，条件事件，自定义函数、定期脚本和调度脚本等各种脚本类型，为顾客提供以便开发平台。组态软件支持各种运算函数，涉及：事件驱动算术和逻辑运算、逻辑关系运算、报警状态

23、解决、定期器、对数和指数运算、三角函数、按位运算、字符串解决、数制转换、取平均值、最大值、最小值、取中间值、记录历史值、记录操作次数和操作持续时间等功能在内记录运算。软件画面支持在开发和运营时无极缩放，画面可以按比例缩放；支持图层操作，可以把不同图素分派到不同图层上去，进行开发和管理，图层可以控制显示和隐藏；支持GDI+，支持过渡色和透明色；组态软件具备多样图库,具有污水解决工程基本图库元素，节约绘图开发时间。采用项目树使得程序生成灵活，程序组织清晰明了。Windows下在线协助功能；项目文献备份功能；工程支持口令保护；能支持Web Server 功能。远程客户可透过网络,配合服务器及浏览器获

24、得与现场一致之运作画面。提供分布式报警,操作员可同步从各种远程位置浏览及确认警报信息。为满足江南污水解决厂自控系统规定，实现软件界面人性化、实物化、动态化，同步考虑其安全性、通用性及易扩展性，监控软件选用德国西门子自动化监控组态软件WINCC。自动化监控软件基本技术规定如下： 基于Windows Xp或vista平台；基于实时客户服务器构造及组件（COM）内核；全面支持ActiveX控件及控件安全容器技术；内置微软原则编程语言,嵌入式Visual Basic for Application；支持OPC客户及OPC服务器模式；原则SQL/ODBC接口，易于与关系数据库集成；丰富图符图形工具，动画

25、向导，功能键可以预定义，标签组编辑功能，予以时间和事件调度解决功能；报警和信息管理，报警过滤，和远程报警管理；支持Windows Xp或vista顾客级安全系统；支持SOA功能；图表对象和趋势显示，历史数据采集；有与上层管理信息系统接口，可以同步连接各种下位控制器，易于系统扩充。a.监控计算机软件功能规定组态软件-通信组态：生成各种通信关系。可实现现场仪表与PLC之间、PLC与监控计算机之间，以及计算机与计算机之间数据通信。-控制系统组态：生成各种控制回路。各控制回路构成构造、控制方式与方略。维护软件：对现场控制系统软硬件运营状态进行监视、故障诊断，以及软件测试维护等。仿真软件：对控制系统部件

26、(通信节点、网段、功能模块等)进行仿真运营。可对系统进行组态、调试、研究。设备管理软件：对现场设备进行维护管理。配备专门设备管理软件。监控软件-实时数据采集：将现场实时数据送入计算机，并置入实时数据库相应位置。-常规控制计算与数据解决：原则PID，积分分离，超前滞后，比例，一阶、二阶惯性滤波，高选、低选，输出限位等-优化控制：依照数学模型,完毕监控层各种先进控制功能：专家系统、预测控制、模糊控制等-逻辑控制：时间程序控制，如完毕开、停车顺序启停过程。-报警监视：监视生产过程参数变化，并对信号越限进行相应解决，如声光报警等。-运营参数画面显示：带有实时数据流程图、棒图显示，历史趋势显示等。-报表

27、输出：生产报表打印输出。-操作与参数修改：实现操作人员对生产过程人工干预，修改给定值，控制参数、报警设定等。文献管理-数据库管理：在线与历史数据管理、综合运用、保存等。-记录控制软件：按照数理记录办法分析现场采集工艺变量数据，监视和评判系统控制与运营状态，指引操作人员全面掌握生产状况，排除故障。以科学办法评估生产过程能力，指引系统改进。涉及：在线与历史数据预解决、各种记录控制图、直方图、事件触发采样、在线报警、过程能力分析、分析记录等。3.3 分控站设备：武威工业园区污水解决厂自控系统分控站由四个PLC站等构成，每个控制站选用一套用德国西门子S7-300系列PLC，并配备一台北京昆仑通态触摸屏

28、，实现全厂自控仪表及其她设备监视和控制，同步各分控站与主控级操作站进行数据互换，各分控站接受主控级操作站发来各种控制命令，最后实现全厂所有设备监控，保证了全厂设备安全、稳定运营。3.3.1 分控站设备控制功能：按控制程序对所辖工段内工艺过程、电气设备进行自动控制，同步采集工艺参数及电气设备运营状态。通过通信总线与中央控制室监控管理系统进行通信。向监控管理系统传送数据，并接受监控管理系统发出某些开停机命令。在操作屏上显示所辖工段工艺流程图，工艺参数，电气参数，及设备运营状态。通过功能键盘设定工艺参数，控制电气设备。就地控制：在设备调试、维修阶段提供现场操作手段，在乎外状况下可以以最快方式进行现场

29、紧急停车。 分站控制对象涉及：粗格栅及进水泵房、细格栅间及曝气沉砂池、A2/O+MBR生化池、紫外线消毒池、清水池、出水泵房、污泥撇水池、污泥浓缩脱水机房、锅炉房。粗格栅及进水泵房：1、粗格栅（1）功能：去除污水中较大悬浮物，并拦截直径不不大于20mm杂质，保证水泵正常运营。（2）重要设备：旋转式格栅2台。（3）运营方式：格栅采用自动控制。依照栅前栅后水位差或格栅工作周期(时间可调)控制，栅格先后液位差由PLC自动控制清污，同步设手动控制，格栅设工况批示和故障报警系统，与皮带输送机联动工作、延时停机。栅渣通过带轮垃圾小斗车收集。2、进水泵房（1）功能：将污水一次提高至细格栅，以便后续构筑物正常

30、运营。（2）重要设备：近期配备潜污泵4台，3用1备。（3）运营方式：水泵自动控制运营，依照水位控制水泵轮流工作，设高、低水位报警系统和水泵工况批示及报警系统，低水位时所有水泵停机。细格栅：(1)功能：去除污水中较大漂浮物，并拦截直径不不大于6mm固体物，以保证生物解决及污泥解决系统正常运营。(2)、重要设备：设回转式细格栅2台；无轴螺旋压榨机一台。(3)运营方式：格栅自动控制依照细格栅先后水位差或格栅工作周期（时间可调）实现，细格栅先后液位差由PLC自动控制清污动作，同步设手动控制。细格栅设立工况批示和故障报警系统。两台格栅共用一台无轴螺旋压榨机，将栅渣送至落渣斗，下滑至带轮垃圾小斗车中。曝气

31、沉砂池：（1）功能：去除污水中比重不不大于2.65，粒径不不大于0.2mm砂粒，保护后续水解决设备，防止管道淤塞。曝气功能是使附着在砂粒表面污泥分离，使沉砂易于脱水，同步避免细小有机悬浮物沉淀，保证沉砂质量。（2）重要设备：一台桥式单槽刮砂机（带撇渣装置）；吸砂泵1台。（3）运营方式：桥式单槽刮砂机（带撇渣装置）持续运转，吸砂泵按程序控制定期运转，砂水分离器与吸砂泵同步运转。A2/O+MBR生化池：该设备间控制系统已有厂家提供，此方案控制不于考虑，只需要厂家提供数据采集点即可。紫外线消毒池：（1）功能：进行尾水消毒，避免尾水中细菌对水体及水生物影响。（2）重要设备： 1套紫外线消毒模块。（3）运营方式：通过安装在模块先后水位差仪器监控紫外线模块安全运作。清水池;清水池设2座（1）功能：储存并调节出水量。出水泵房:（1）功能：用于再生水提高至再生水用水点。（2）重要设备：设卧式离心泵4台（3用1备），。（3）运营方式：水泵自动控制运营，依照吸水井水位控制水泵工作，设高、低水位报警系统和水泵工况批示及报警系统，低水位时所有水泵停机。鼓风机房及变配电间：（1）功能：为