污水厂自动化控制系统技术方案

1自动化控制系统目录1概述........................................................31.1设计原则................................................31.2自动化系统功能综述.....................................31.3系统配置................................................51．3．1网络结构..........................................51．3．2具体配置（详细配置见附图一）......................62控制流程图及各部分功能详述..................................62.1生产过程监测系统(中控室)................................62.2生产过程的监测（现场）与自动控制系统....................92．2．11#PLC预处理控制站................................92．2．22#PLCBAF生物滤池处理子站.......................142．2．33#PLC污泥脱水系统处理子站.......................182．2．44#PLC中央控制室处理子站.........................212.3生产管理计算机网络系统.................................222.4全厂CCTV电视监视系统..................................233系统设计制作、调试及技术服务...............................243．1环境条件..............................................243．2控制箱柜设计..........................................253．3产品制造、运输、保管................................263.4控制系统集成.........................................273.5检验及调试...........................................304质量保障能力...............................................324.1设计、设备制造能力和条件...............................324.2售后服务体系及质量保障能力.............................375自控系统施工组织及安装.....................................415.1项目进度计划安排......................................4125.2施工组织..............................................415.3仪表安装及测试.........................................485.4电缆...................................................525.5管线敷设及电缆桥架.....................................535.6电缆托架...............................................595.7防雷和接地.............................................605.8施工验收...............................................616自动化控制系统I/O表.......................................6231概述根据XXX城市总体规划，通过对污水量的预测，并结合城市发展前景，确定污水处理厂建设规模为：设计规模2万m3/d。根据污水量和投资状况，我方在进行系统组态时，将全厂作为一个整体来考虑，并可方便地扩展或升级。系统选用符合国际标准的产品，其技术先进、结构开放，能够长期提供技术支持、备品备件有保障。同时，还充分考虑经济适用性、节省投资和与远期工程的衔接，与远期公用的控制子站，控制点数一次考虑，远期独立的部分另设控制子站或远程控制单元。本污水厂自控系统采用“集中管理、分散控制、数据共享”的分层、分布式的拓扑结构，符合当前工业自动化监测系统发展趋势，能够实现全厂工艺参数及设备集中监测和生产过程的自动控制。系统包括：满足要求的控制系统硬件设备、监控和编程软件、辅助装置以及操作台、控制箱柜等。1.1设计原则集中管理、分散控制、数据共享；具有高度的开放性、可靠性、稳定性和安全性；具有较强的兼容性、扩充性、可扩展性；易于操作使用、可修改；所有标志性、提示性、警告性、显示性的部分采用中文简体。自控仪表系统必须在充分考虑本工程污水处理工艺特性的基础上，按照具有先进技术水平的现代化污水处理厂进行设计。设计方案中，既要考虑操作、管理水平的先进性，同时也考虑到高新技术应用的合理性、经济性，在保证生产管理要求的前提下，尽可能节约投资，获得良好的技术经济指标，并能保证系统长期稳定高效地运行。1.2自动化系统功能综述根据XX污水厂2×104m3/d的设计规模和BAF工艺的特点，本着技术先进，性价比高，实用可靠的原则进行设计。依据集中监测为主，分散控制为辅的基本4原则，本工程采用PLC（可编程控制器）为基础的监测控制和数据采集系统，在中央控制室利用PC（工业级PC）机对厂内各工况进行实时监控，并有信号报警和联锁等设施以保证生产正常运行。生产的过程自动控制采用独立控制，即设备控制层PLC各个子站与上位监控计算机相互独立，可以不依靠上位机独立运行，保证了生产过程的独立性和安全性。本方案采用的集散型计算机控制系统设计方案满足如下要求：（1）根据工艺流程及设备运行要求配置仪表、检测装置，建立监控系统；（2）采用分散控制，集中管理的方式，建立污水处理厂中央控制系统，管理整个污水处理厂的运行；（3）中控系统采用具有开放的符合TCP/IP协议的计算机网络，并可以与管理系统以及与上级系统和周边系统链接；（4）主要机械设备的控制采用就地控制、现场控制、中央控制的三层控制模式，现场控制站设置PLC及控制操作人机界面；（5）其它设备采用现场控制、中央控制的两层控制模式；（6）在每个工艺节点处设置基于PLC的智能控制装置，各PLC之间及PLC与中央控制系统之间以高速数据通讯网络---光纤EtherNet（以太网）连接。污水处理厂工程自动化系统实现的以下基本功能：（1）具有实时监测全厂的生产过程参数（如流量、液位等）、水质参数（如PH值、SS、DO等）、电量参数（如电流、电压、功率因数、有功电度、无功电度等），并对其进行采集、处理、储存、显示和打印；实时监测全厂主要设备的运行状态（如格栅机、提升泵、鼓风机、阀门等），并对其信号进行采集显示。对污水厂重要设备（如提升泵、鼓风机、阀门等）的开/关次数和运行时间进行累计并生成设备管理报表，使用户能够科学合理的安排生产设备检修时间。（2）全自动控制现场设备（如格栅机、提升泵、鼓风机、阀门等）。（3）在中控室可以实现对全厂设备和仪器仪表的监测和控制。（4）上位机采用全中文操作界面。界面友好美观，操作简便易学，响应迅速，可以实现实时动态显示过程参数、水质参数、电气参数的趋势图；可以动态显示全厂生产工艺流程图和各工艺单元流程图，并且可以在流程图上选择弹出多级细部详图。具有自动生成各种生产统计报表。（5）具有自动进行越限报警和设备故障报警，并可根据相应的报警数据进行5分析。具有故障追忆功能，能够自动记录系统或某台设备故障前和故障过程中的状态信息。（6）本自控系统具有以下三种控制方式手动模式：通过就地控制箱或MCC上的按钮实现对设备的启停操作，这种操作模式主要在单机调试、单机检修或非正常情况下常用。遥控模式：操作人员通过操作面板或中控系统操作站的监控画面用鼠标器或键盘来控制现场设备，也称为“半自动控制”，主要是指操作人员通过对受控对象（系统或过程）的某一环节或设备进行简单的参数设定或发出控制指令，这一环节或设备即按照控制要求执行控制，操作人员只需查看其状态以及有无报警显示等。如鼓风机远程风量调整、提升泵房的一步化控制等。根据操作人员是否在受控系统或过程的现场来看，半自动控制有远程（通过中央控制室操作员站上实现）和就地（通过PLC控制柜上的人机界面触摸屏上实现）两种操作方式。自动方式：也称为“全自动控制”，主要是指操作人员通过对受控对象（系统或过程）的关键运行参数进行简单的设定或发出控制指令，系统或过程即按照要求进行闭环自动控制，操作人员只需观察系统或过程的状态以及有无报警显示等。例如全自动粗格栅机控制、提升泵房的机组优化控制、BAF生化处理池自动控制等。根据操作人员是否在受控系统或过程的现场来看，全自动控制有远程（通过中央控制室操作员站上实现）和就地（通过PLC控制柜上的人机界面触摸屏上实现）两种操作方式。三种方式的控制级别由高到低为：手动控制、遥控控制、自动控制。1.3系统配置1．3．1网络结构在综合楼设立中央控制室，下设1#PLC预处理控制子站、2#PLCBAF生物滤池处理子站、3#PLC污泥脱水系统处理子站和4#PLC污中央控制处理子站。PLC处理子站通过开放式的与商用以太网兼容的光纤EtherNet环网与1#、2#工作站相连接并通过工作站与上位管理系统相连。在中央控制室可对主要设备实施开、停控制。同时，设备运转状态也通过EtherNet送入上位计算机，在计算机上对全厂设备运转情况进行显示监控。中央控制室还设置了以太网交换机，与厂级管理自动化层以太信息网络相连6接。自控系统配置两套互为热备的监控操作站、一台故障打印机、一台图表打印机。中央控制系统下设两套现场控制站。按照控制对象的功能、设备量，根据本厂工艺流程和平面布置图，设置现场控制站和中央控制室。1．3．2具体配置（详细配置见附图一）中央监控系统由两台配置了实时监控软件的工业计算机（互为热备）。可编程序逻辑控制器（PLC）：采用世界知名公司的最新产品。选择货源充足中文资料丰富、备品备件方便，技术服务方便、国内有维修处的生产商的产品。PLC的选型充分考虑其可靠性、先进性、可扩充性，应能满足中高控制性能的要求，能承受工业环境的严格要求。平均故障间隔时间（MTBF）为15年。根据标书技术指标和技术条件的要求以及设计者的总体考虑，优先选择Siemens公司的S7300系列PLC。S7300系统提供的通讯接口有EtherNet、ProfiBus、RS485和RS-232等。其工业总线-EtherNet可达100Mbit/s。此外Siemens是世界上著名的自动化设备生产供应商，其PLC产品处于世界领先地位，可靠性极高。在中国、在成都，用户可以得到完善地技术支持与服务。本工程选用具有两个DP口的S7315-2DP作为主控制器，其主要功能模块为EtherNet通讯模块CP343-1、32点数字量输入模块SM321、16点数字量输出模块SM322、8点模拟量输入模块SM331、4点模拟量输出模块SM332等。详细配置见附图一及设备一览表。2控制流程图及各部分功能详述2.1生产过程监测系统(中控室)在办公楼设立中央控制室。中央控制室内设有两台21”纯平高分辨率计算机工作站等，且两台计算机工作站互为备用（分为主操作站和备用操作站），其中7主操作站安装有PLC编程软件，具有远程编程功能，程序可方便地通过网络分别下载到指定现场控制站，以便在调试过程中在中央控制室远