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1、 电气中控系统方案电气中控系统方案一、概述一、概述: 本方案为“*半导体产业园废水处理站设备与安装工程”电气中控系统方案。根据生产现场的特点及现场工艺的要求，主要突出环保和节能，强调自主功能的完善。同时，通过现代化网络控制手段及计算机技术，对分布在现场各处的设备进行集成，以适应后续发展的需求。本方案中，计算机主控站设在地面控制室，内设 PLC 控制柜及操作台各一套。同时在各个工艺设备的现场按照需要设有就地操作控制柜和电动阀控制柜。整个电气中控系统集成了上位监控计算机、可编程逻辑控制器、现场电气控制柜、现场检测仪表于一体，组成了一个完整的 SCADA 控制系统。该系统具有先进性、可靠性、模块化、
2、适应性及可维护性。电气中控系统上位计算机具有动态模拟流程画面、实时操作、参数设置、实时及历史数据管理及显示、操作员密钥管理等丰富功能。PLC 控制系统采用日本三菱公司高性能 Q 系列可编程逻辑控制器。三菱公司高性能 Q 系列采用模块化设计，坚固耐用，容易扩展并且具有广泛的通讯能力；分布式体系结构、用户友好的操作环境保证系统能够适应复杂的生产过程控制和管理要求并成为中、高档性能控制领域中的首先解决方案。该系统控制准确、可靠，使用灵活方便，投资经济合理，广泛适用于环保、电力、化工、冶金、建材、制药等领域。二、设计及制造参照的标准二、设计及制造参照的标准电气、自控及仪表系统在设计中严格依据国内和国际
3、相关标准，以满足技术标书的要求。设计遵循的主要标准和规范GB2900 电工名词术语GB7267-87电力系统二次回路控制、保护屏及柜基本尺寸系列;GB7450电子设备雷击保护导则;GB7261-87继电器及机电保护装置基本实验方法;GB50171-92电气装置安装工程盘、柜及二次回路接线施工及验收规范;GB2681-81电工成套装置中的导线颜色;GB4025电工成套装置中的指示灯和按钮的颜色;GB69881-GB69887电气制图;GB4728l-GB472813电气图用图形符号;JB/T7638-94电力系统二次回路控制及机电保护屏 (柜/台)技术要求;GB/T49492293低压电器外壳防
4、护等级;GBl91包装储运指示标志;GB/T13384-92机电产品包装通用技术条件;GB998低压电器基本实验方法;JB4374低压电器电控设备;GB49422低压电器外壳防护等级;04D701-3 电缆桥架安装NEMA美国国家电气制造商协会标准;IEC国际电工学会标准“*半导体产业园废水处理站设备与安装工程”工程招标文件及图纸三、设计目标及原则三、设计目标及原则系统分散控制、集中管理，使管理者在中央控制室内即可完成对整个生产现场所有机电设备的监控和相应的管理。生产现场中控系统最终应满足以下特点：1、可靠及安全性、可靠及安全性废水处理站的电气自动化控制系统依据环保专业工程师所提及的工艺要求及
5、相应的国家和行业标准进行；必须保证工艺参数控制准确，调整方便，工艺设备及动力装置运行安全、稳定、可靠。2、先进性、先进性废水处理过程尽量简单，达到管理方便的目的。同时采用合理的自动化控制和仪表监控系统，达到其先进性，包括电气控制系统能实现工艺参数控制，包括 PH 值、流量、液位等；电气控制系统元件充分考虑防火、防爆、防潮、高温、防腐等特殊环境的要求；电器元件采用灵敏可靠，质量优异，性价比高的产品。3、适应性、适应性设计应符合经济的要求：设计中一方面尽可能采用先进优质的产品，同时考虑合理配制来降低工程建设和运行成本；另一方面必须保证在工程建成投入使用后，取得最大的经济效益和社会效益以及使用效果；
6、4、开放性及可扩展性、开放性及可扩展性开放系统在整个生产现场的生命周期中，可以有效地降低维修和管理费用，系统重新配置和技术升级换代变得更加容易。可设计之初，留有 20%的点数，以备后续的扩展。另外，如需要大规模扩展，可在现场系统的基础上利用总线结构快速实现。根据上述设计目的及原则，通过详细的调研及对比分析，系统方案设计中在几个方面作了着重考虑。3.1、安全可靠硬件具体措施：、在上位控制计算机与 PLC 控制站通过以态网方式通讯，更换模块方便，系统并且预留 20%的 I/O 余量，并且提供为空槽。、我们提供的所有硬件 PLC 是日本三菱公司的标准产品，完全符合UL、CUL、CE 等国际标准。提供
7、的 PLC 控制系统能在高电气噪声、无线电干扰和振动环境下连续运行、对控制系统配置有浪涌保护装置在控制软件设计上：、软件采用结构化、模块化设计，通过子程序间的调用来完成各种控制功能、所有转子程序指令必须加指令注释以说明该子程序的功能。、所有输入/输出（I/O）地址、过程标志位、数据存储字必须加地址注释以说明该地址的作用。、各种编程软件、调试软件等应用软件使用对应产品供应商的标准软件的最新版本。保证在设备使用期内的免费维护和升级等工作。并免费提供开发应用程序和软件源代码。软件不使用任何密码锁。在设备选型上：、所有监控系统工作站、PLC、仪表系统设备均选用性能可靠、性能价格比高、技术服务好的著名品
8、牌产品；电器元件等低压电器的选型采用了国际著名公司(ABB、施耐德等)的产品，以充分保证本系统具有高可靠性和成熟技术的适用性，并美观、布局合理、操作维护简单方便，满足工程自控及仪表系统要求，保证安全、可靠运行。在系统集成上：、充分考虑设备的成套性、通用性，以保证系统的整体可靠性与其它系统的接口方便性。3.2、操作简便废水处理站工艺控制较复杂，在控制系统的设计中，结合废水处理系统的工艺特点，采用“自动-人工-半自动”三种控制方式。现场设备装配有 “就地0远程”转换开关，保证其中任意一台工艺设备发生故障需要检修时，不影响另外系统的运行。该废水处理站设集中控制间，在控制间内设置的电控柜，根据需要设置
9、现场控制柜、操作站，低压控制元件集中设置在电控柜内，柜面设有电流电压表及控制旋钮和人机界面，显示各用电设备的工作状况，在现场可以进行手动控制和自动控制的转换。控制系统采用可编程序控制器(PLC)及上位计算机监控系统对废水处理站用电设备实现自动控制。控制操作台柜根据人体特征，按人性化设计控制台面，布置操作按钮、指示灯。具有良好的人机界面和操作提示及误操作的保护和提示；系统的故障诊断、报警、信息提示和记录分析。操作员站设置不同的操作权限，设置不同的操作界面，避免越权操作，并实现对工艺参数完成实时数据采集、 数据处理、 数据图形界面显示及控制等操作最终达到提高管理水平、工作效率的目的，保证废水处理站
10、的用电设备安全可靠的运行3.3、工程范围1、本工程范围包括：废水处理自动控制系统和电气系统的设计、制作、安装、调试、培训、验收等工作。2、包括自控系统的详细设计、电气元器件的采购、运输、安装，应用软件的编制及调试，控制柜（含控制箱、电源柜、电动阀箱、按钮盒、操作站等）的安装和连接、电气设备的安装和调试、培训、验收。3、废水处理站工程项目控制系统是采用集中监视、远程和就地控制的模式。全车间设电气集中控制室，现场控制箱分散各设备旁。PLC 负责采集现场实时数据、根据工艺调度要求控制现场设备，如泵、阀等。在控制室设有工业计算机和设在控制室的 PLC 通过以态网连接，用来显示整个工艺流程、主要数据和设
11、备状态以及实现远程控制要求。4、根据工艺条件，本系统主要是根据各水池的液位、流量等信号，控制整个系统动力设备的全自动运行，主要是泵、阀设备的控制。也就是说系统是一个以开关量控制为主的系统；所以本控制系统采用可编程逻辑控制器（PLC）同时完成电器和仪表的自动控制。控制系统不仅完成对工艺系统的监控，还要对电机、电动阀门的监控。5、整个废水处理控制系统采用可编程控制器（PLC）进行数据采集和系统控制，控制系统应对整个工艺系统进行集中监视、管理、自动顺序控制以及一些其他控制，并可实现远方手动操作。6、各个系统单元的故障报警和一些重要设备的运行状态、过程参数实时反馈到 PLC 控制柜，并在上位监控操作计
12、算机上同步显示及历史记录。7、按照国家和业主所提供要求，进行电气设备的安装。根据设计图纸，污水环保处理系统设备中控系统监控的主要设备包括：1，调节池、泵房及鼓风机房液下搅拌器 2 套有机废水提升泵 2 台液下提升泵 1 台罗茨风机 2 台2，加药间PAC 加药装置 2 套PAM 加药装置 2 套硫酸配药装置 1 套碱液配药装置 1 套NaOH 计量装置 2 台硫酸计量装置 2 台PAC 计量装置 2 台PAM 计量装置 2 台3，鼓风机房30KW 罗茨风机 2 套15KW 罗茨风机 2 套4，反应池、气浮池及设备间 A搅拌机 6 套刮渣机 1 台溶气系统 1 套污泥螺杆泵 2 台5，压滤机房带
13、式压滤机 2 台脱水机 2 台空压机 2 台加药装置 2 台计量泵 2 台反冲洗水泵 2 台污泥螺杆泵 2 台无轴螺旋输送机 2 台四、控制系统介绍四、控制系统介绍4.1、系统结构本方案控制系统采用分布式 I/O 系统结构。整个网络系统共分为 3 层：监控层、主控制站、现场就地操作控制站，如图 1 所示。 界界面面显显示示 参参数数设设置置 数数据据管管理理 数数据据采采集集 变变量量定定义义 数数据据库库管管理理TCP/IPPLC控控制制柜柜现现场场设设备备控控制制层层状状态态远远传传信信号号远远控控现现场场设设备备层层工工业业以以态态网网监监控控层层主主控控制制站站现现场场控控制制站站图
14、1 电气系统（含中控）组成示意图主控制站负责数据的采集、数据运算、连接上位机、连接分布式 I/O 控制柜及现场 PLC 站、实时控制等。所有的模块均采用 DIN 标准导轨安装；背板总线集成在模块上，模块间通过总线连接器相连，总线连接器插在机壳的背后。本控制系统主要由 CPU、电源模块、信号模块、通讯模块等几部分组成。监控层负责数据的采集和分析、记录、保存、打印等。现场操作控制柜主要负责现场设备的就地手动操作；系统规定：当整个系统处于全自动工作方式时，现场操作的按钮或转换开关是无效的，但当系统处于半自动工作方式时，可以先通过现场操作柜上的“手动/自动”转换开关，当该工艺设备处于“手动方式”可以通
15、过现场的按钮或开关进行工艺设备的手动操作。4.2、PLC 模块介绍1、中央处理单元 CPU：CPU 主要承担系统的信号处理、控制运算、与上位机及其他单元的通讯等任务。本方案选用的高性能 CPU 具有较大的数据与程序存储容量，高速的指令处理系统，强大的浮点运算功能以及智能诊断功能。2、PLC 电源模块可提供 24V 直流电源；既可对 I/O 模板供电，也可对现场二线制变送器供电。本系统通过另外配置的电源对现场二线制变送器供电。3、信号模块: 信号模块负责现场信号的采集和控制输出。信号模块包括以下四种：8 通道模拟量输入单元；16 点数字量输入单元；16 通道数字输出量单元。其中模拟量输入、输出单
16、元各通道均采用光电隔离，可以保证信号输入、输出的可靠性与稳定性。4、高性能的 CPU、分布式 I/O 体系结构可以确保系统安全、快速、稳定、可靠地运行。4.3、软件介绍Kingview 是亚控公司推出的第一款针对中小型项目推出的用于监视与控制自动化设备和过程的 SCADA 产品。目前，亚控的 Kingview 年均销售量超过1 万套，累计销量 10 万余套，在中国及亚洲其为最著名的组态软件产品。该组态软件提供：-可视化操作界面-自动建立 I/O 点-分布式存储报警和历史数据-设备集成能力强，可连接几乎所有设备和系统-流程图监控功能。-完整的脚本编辑功能 -实时趋势监视功能。 -全面报警功能。 -历史数据管理功能。 -报表展示功能。 通过该软件，本系统上位监控计算机创建有集中控制、通讯、监测、操作、诊断于一体的应用软件，提供有丰富的历史趋势显示、实时跟踪显示、消息报警以及数据打印等各种管理功能，从而
