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1、 天水工业园区污水处理厂自控系统 技 术 方 案 北京华联电子科技发展 9月29 天水工业园区污水厂自控系统方案及相关技术说明一、系统概述：天水工业园区污水处理厂自控系统由PLC站和监控操作站控制管理系统组成自控系统和仪表检测系统两大部分组成。前者遵照“集中管理、分散控制、资源共享”标准；后者遵照“工艺必需、优异实用、维护简便”标准。为了满足武威工业园区污水处理厂工程实现上述要求，必需确保控制系统优异性和可靠性，才能确保本厂设备安全、正常、可靠运行。本方案本着质量可靠、技术优异、性价比高标准，结合我企业在实施其它类似项目中设计、实施和组织成功经验，充足考虑技术进步和系统扩展，采取分层分布式控制
2、技术，发挥智能控制单元优势，降低并分散系统故障率，确保系统较高可靠性、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 系统基础要求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， 网络介质要求使用可直埋光缆, 在出现故障时, 可在线增加或删除任意一个节点, 全部不会影响到其它设备运行和通讯。本系统采取优异监控操作站控制系统，即系统采取全开放式、关系型、面向对象系统结构，支持不一样计算厂家硬件在同一网络中运行，并支持实时多任务，多用户操作系统。关键用于污水厂生产控制、运行操作、监视管理。控制系统
3、不仅有可靠硬件设备，还应有功效强大，运行可靠，界面友好系统软件、应用软件、编程软件和控制软件。1.2系统可靠性要求控制系统在严格工业环境下能够长久、稳定地运行。系统组件设计符合真正工业等级，满足中国、国际安全标准。而且易配置、易接线、易维护、隔离性好，结构坚固，抗腐蚀，适应较宽温度改变范围。系统含有良好电磁兼容性，支持I/O模板在系统运行过程中进行带电热插拔。能够承受工业环境严格要求。1.3系统优异性系统设计以实现“现场无人职守，分站少人值班”为目标。设备装置启、停及联动运转均可由中央控制室远程操纵和调度。1.4系统故障诊疗控制系统有一套完整自诊疗功效，能够在运行中自动地诊疗出系统任何一个部件
4、是否出现故障，而且在监控软件中立即、正确地反应出故障状态、故障时间、故障地点、及相关信息。在系统发生故障后，I/O状态应返回到系统依据工艺要求预设置状态上。1.5系统扩展性和兼容性为了确保武威工业园区污水处理厂扩建或改造时满足工厂控制要求，控制系统含有较强扩展能力。控制系统关键用于污水处理厂生产控制、运行操作、监视管理。不仅有可靠硬件设备，还有功效强大，运行可靠，界面友好系统软件、应用软件、编程软件和控制软件。监控系统数据库结构为面向对象，实时式，关系型数据库。操作系统和监控软件含有冗余和容错及灾难性恢复等功效。二、系统结构及特点：2.1控制系统结构天水工业园区污水处理厂自控系统采取分层分布式
5、结构网络控制方法。该控制系统共分为主控级(中控室)和现地控制层（分控站）。实现对应控制层设备监视、操作、控制和网络通讯连接。网络结构图以下：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成全厂自动控制。包含两套互为热备监控工作站、印机、UPS电源。中央控制系统经过工业以太网，采取光缆和各现场控制PLC站连接。这两套工作站为热冗余配置，能够分别侧重监测或组态功效，故障时互为备用，含有灵活运行方法。为观显示全厂工艺过程全貌，方便管理，在中控制室设置了电动投影屏幕和投影仪，显示全厂工艺步骤图和关键参数及设备运行状态。经过大容量UPS 为中央控制室全部设备提供了高质量电源。2.3分控站每
6、个分控站配置一套PLC控制柜。柜内包含可编程序控制器、操作员界面HMI、24VDC电源装置、冗余光纤交换机、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。依据污水厂工艺特点，构筑物部署和现场控制分布情况，设置四个PLC现场子站，PLC现场子站选择可编程序控制器（PLC），PLC为模块化结构，硬件配置较灵活，易于扩展，软件编程方便。而且PLC子站和对应MCC置于同一地点，节省其间电缆。当中控室监控工作站故障退出运行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止时，各现地控制单元能独立运行，进行控制和监视，提升运行可靠性。1#现场控制站在污泥浓缩脱水机房内。
7、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点数统计：数字量输入DI：83；数字量输出DO：34；模拟量输入AI:17；模拟量输出AO:1。2#现场控制站在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、7ZF22、7ZF23、7ZF24、7ZF31、7Z
8、F32、7ZF33、7ZF34轴流风机； 8WF1、8WF2、8WF3轴流风机； 2GV电动调整阀。IO点数统计：数字量输入DI：113；数字量输出DO：40；模拟量输入AI:8；模拟量输出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点数统计：数字量输入DI：26；数字量输出DO：9；模拟量输入AI:10；模拟量输出AO:0。4#现场控制站在A2/O+MBR池隶属建筑内。负责监控：A2/O+MBR池。（此站控制系统
9、供给商已集成，含有以太网通讯接口，配置触摸屏和不间断电源。)2.4 控制系统特点2.4.1 因为控制设备分布特点及控制独立性，采取现地元件层实现自动化仪表数据采集，采取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职员作站监控操作站负荷，有利于各级控制设备监控功效合理分配和利用；2.4.2因为各现地控制单元相对独立，而且能够脱网独立运行，尤其是在集控层总线网络瘫痪时，能够确保现地单元可靠地运行，大大提升了控制系统可靠性；2.4.3采取分层分布式控制方法，使得总线网络通讯负荷降低、通讯误码率大大降低，处理了数据通讯瓶径问题，同时使网络结构更清楚、检修维护更方便；采取分层分布式控制方法
10、，该控制系统含有愈加好扩展性，若需对系统扩展，只要将接入对应网络层中即可，不会影响到集控层网络运行和操作。三、系统控制方法及功效描述：3.1 系统控制方法：现场手动模式：设备现场控制箱或MCC 控制柜上“就地/远程”开关选择“就地”方法时，经过现场控制箱或MCC 控制柜上按钮实现对设备启/停、开/关操作。遥控模式：即远程手动控制方法。现场控制箱或MCC 控制柜上“就地/远程” 开关选择“远程”方法时，操作人员经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择“遥控”方法并对设备进行启/停、开/关操作。自动模式：现场控制箱或MCC 控制柜上“就地/远程”开关选择“远程”方法，且现场控制站“自
11、动/遥控”设定为“自动”方法时，设备运行完全由各PLC 依据污水处理厂工况及生产要求来完成对设备运行或开/关控制，而不需要人工干预。控制方法设计为：就地手动控制优先，在此基础上，设置远程遥控和自动控制。控制等级由高到低为：现场手动控制、遥控控制、自动控制。3.2 主控级设备：天水工业园区污水处理厂自控系统主控工作作站接收全厂设备运行情况，同时也对现地控制设备发送多种控制命令。主控级工作站由两套互为热备台湾研华企业生产IPC-610H型工控机作为关键控制设备，采取Microsoft企业Windows XP 操作系统和德国西门子自动化监控组态软件WINCC开发版工业组态软件，完成数据采集、设备控制
12、和监视和和各分控站通讯功效等。主控级设备功效: 3.2.1 数据采集l 实时采集各个终端站传送各类数据和信号，经过在彩色监视器(TFT)显示总工艺步骤图，分段工艺步骤图，供电系统图，工艺参数，电气参数，电气设备运行状态等。l 操作站以人机对话方法指导操作，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 数据处理l 对来自各现地控制单元实时数据和相关设备状态信息进行数据校验检测；l 实现系统故障检测和诊疗功效，如总线网络中途断线、站失电、站地址冲突、模块配置不对应等常见故障；l 汇总各现地控制单元全部上送数据和状态信息。l 数据查询功效：对系统中存放相关设备数据能够根据时间、
13、时段、设备、报警等多种方法进行查询；l 数据检测功效：对现地控制单元上送数据进行实时性、可靠性等验证，确保数据正确性；l 依据采集实时数据生成对应各类生产报表、形成历史数据统计、趋势曲线统计等；l 完成语音报警等功效；3.2.3 控制和监视l 实现全厂各个现地控制单元实时监视；l 经过人机终端，实时显示各现地控制单元状态信息和实时控制。3.2.4 数据通讯经过光纤总线网络实现主控级计算机和分控站PLC和智能通讯装置实时数据通讯；3.2.5 画面显示l 依据系统采集各分控站控制单元设备实时数据和状态信息，实时刷新系统相关画面；l 实时显示系统总工艺步骤图，分段工艺步骤图，供电系统图，工艺参数，电
14、气参数，电气设备运行状态等；l 系统画面中设置导航画面，经过导航画面可方便实现画面快速切换；l 在每个画面设置画面帮助，可为操作员提供快速操作帮助；3.2.6 存放和打印实时统计和存放系统中各分控控制单元中相关设备实时数据，并形成历史数据文件。实时存放和打印数据关键有：l 各类操作统计；l 各类事故和故障统计；l 各类报表统计等。3.2.7 事故、故障报警l 系统可实现系统中各分控控制单元全部设备事故、故障等报警、统计和对应报警画面弹出显示、语音报警等功效，而且能够根据报警发生时间、次序、设备名称、事故和故障名称等等进行查询等。3.2.8 保护功效系统含有多个安全设备、操作员操作权限设置、操作
15、命令确定、操作口令确定、设备联锁等功效，可实现系统安全、可靠、正常运行。l 系统设置有操作员操作权限等级设置，可依据操作要求，进行对应权限登录操作；l 操作员在操作过程中设置有操作口令和操作命令确定，有效地避免了设备误动；3.2.9 自诊疗功效系统能够提供完善硬件和软件自诊疗功效，关键包含：l 计算机硬件设备及接口设备自检；l 系统通讯网络连接自检；l 系统相关设备自检、故障提醒等功效。软件 3.2.10 系统软件选择含有开放式软件接口实时多任务、多用户系统Microsoft Windows Xp汉字版网络操作系统。3.2.11 数据库软件采取实时分布式关系型数据库系统，经过对监控对象组态，实时监测和控制各监控对象，并自动生成操作统计、遥信变位、事故统计等实时数据。历史数据库能够经过DDL、DDE及OLE等和其它应用软件交换数据，并带有标准SQL接口和ODBC接口，为系统维护、管理提供技术基础。3.2.12 应用软件包含工业实时
