污水处理厂自控系统

污水处理厂自控系统

一、概述

污水处理厂的自控系统由PLC与计算机控制管理系统、仪表监测系统两部分组成。整体性能满足如下要求：

1）可靠性—整个系统采用模块化设计，分层分布式结构，控制、保护、测量之间既相互独立又互相联系。

2）先进性—系统的设计以实现“现场无人职守，总站少人值班”为目的。设备装置的启、停及联动运转均可由中央控制室远程操纵与调度。

整个系统分为三级管理，包括中控室、控制站及就地控制。现场各种数据通过PLC采集，并通过通讯网络传送到中控室操作站集中监控和管理。同样，中控室主机的控制命令也通过上述通道传送到PLC的测控终端，实施各单元的分散控制。现场与中央控制室通过高速通信网络连接，高速通信网络采用环网结构，以便于确保系统的安全性。

二、系统组成及服务项目

整个系统包括的污水处理厂工程自控系统内所有硬件、软件的提供、安装、调试、开车及培训。

1）中控室（包括硬件与软件）的提供、安装及调试；

2）PLC控制站（包括硬件及软件）的提供、安装及调试；

3）全厂自控系统的调试、投运和培训以及图纸资料的提供。

三、系统技术要求

Ⅰ.防护等级

在室内地面上的设备用IP54，在户外的设备用IP65；安装在水中或在井内的设备用IP68。

Ⅱ.信号电平

所有控制及监控设备能在下列信号电平工作：

1）工业以太网数字通讯信号，环形拓扑结构，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，网络介质为直埋的光缆，在出现故障时，可在线增加或删除任意一个节点，都不会影响到其他设备的运行和通讯。本系统采用先进的计算机控制系统，即系统采用全开放式、关系型、面向对象系统结构，能够支持不同厂家的硬件在同一网络中进行，并支持实时多任务，多用户系统的操作系统。；

2）控制系统具有一套完整的自诊断功能，可以在运行中自动地诊断出系统的任何一个部件是否出现故障，并且在监控软件中及时、准确地反映出故障状态、故障时间、故障地点及相关信息。在系统发生故障后，I/O的状态应返回到系统根据工艺要求预设置的状态上。

3）状态及报警指示的数字信号：24VDC或220VAC电压信号；

4）控制的数字信号：24VDC或220VAC；

5）非现场总线型检测、控制仪表或设备应能在下列信号电平工作：

①控制及监视的模拟信号：4～20mADC电流信号；

②状态及报警指示的数字信号：0～24VDC电压信号；

③控制的数字信号：0～220VAC。

6）为了保证在工厂扩建或改造时满足工厂的控制要求，控制系统应具有较强的扩展能力。操作系统监控软件具有冗余和容错及灾难性恢复等功能。

四、实现功能

本系统所配置的硬件和软件应可实现如下功能：

中控室功能：

1）实时采集各个终端传送的各类数据和信号。

2）在彩色监视器（TFT）动态、形象的显示总工艺流程图，分段

工艺流程图，供电系统图、工艺参数，电气设备运行状态等。

3）操作站以“人—机”对话方式指导操作，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。

4）根据采集到的信息，自动建立数据库，保存工艺参数，电气设备运行状态、报警数据、故障数据，并自动生成工艺参数的趋势曲线。管理人员通过对工艺曲线进行分析、研究，进一步改进工艺运行方案，提高生产效率。

5）按生产管理要求打印年、月、日、班运行报表，报警报表、故障报表及工艺流程图（彩色硬拷贝）。实时报警打印和故障打印。

6）通过通信总线与分控制室的现场控制站进行通信。计算机系统可在线诊断各类故障。

7）设不间断电源，保证在发生停电故障时该系统仍能安全可靠地运行。

8）设置大型显示装置，用于显示全厂工艺流程。

分控站功能：

1）按控制程序对所辖工段内的工艺过程、电气设备进行自动控制，同时采集工艺参数，电气设备运行状态。

2）通过通信总线与中央控制室的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的开停机命令。

3）在操作屏上显示所辖工段的工艺流程图，工艺参数，电气设备运行状态。通过功能键盘设定工艺参数，控制电气设备。

4）采集的主要工艺参数有：水位差、水位、流量、压力、氧化还原电位、温度。

5）设不间断电源，保证在停电故障时系统仍能安全可靠地运行。

五、控制模式

1）现场手动模式：设备的现场控制箱或MCC控制柜的“就地/远程”开关选择“就地”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。

2）遥控模式：即远程手动控制方式。现场控制箱或MCC控制柜上的“就地/远程”开关选择“远程”方式时，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选择“遥控”方式并对设备进行启/停、开/关操作。

3）自动模式：现场控制箱或MCC控制柜上的“就地/远程”开关选择“远程”方式，且现场控制站的“自控/遥控”设定为“自动”方式时，设备的运行完全由各PLC根据污水处理厂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。

4）控制级别由高到低为：现场手动控制、就地检修控制、遥控控制、自动控制。

5）离工艺过程越近的控制层具有更高的优先权。

六、工控设备硬件要求

可编程序控制器PLC

PLC采用世界知名公司---西门子公司的先进产品S7系列。

PLC设备作为一套整体供货，设备主要包括：控制柜、PLC、通讯端口、I/O 单元、触摸屏、UPS不间断电源等。

PLC的输入输出控制点留有15%～20%以上的余量。

网络配置方便灵活，除了产品本身的总线形式之外，还应支持包括Profibus-DP、CANopen、DeviceNet、Ethernet、ARCNET、Modbus在内的多种通讯协议，并可以通过多种网络形式和其它系统连接。

CPU 可以支持从64KB到256KB 的内存容量，并可以通过外插SD存储卡等形式扩展存储空间。

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