污水处理厂自控系统技术方案

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有限公司

2014年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的自控系统由PLC站与监控操作站控制管理系统组成的自控系统和仪表检测系统两大部分组成。前者遵循“集中管理、分散控制、资源共享”的原则；后者遵循“工艺必需、先进实用、维护简便”的原则。

为了满足武威工业园区污水处理厂工程实现上述要求，必须保证控制系统

的先进性和可靠性，才能保证本厂设备的安全、正常、可靠运行。

本方案本着质量可靠、技术先进、性价比高的原则，结合我公司在实施其

它类似项目中的设计、实施和组织的成功经验，充分考虑技术进步和系统的扩展，采用分层分布式控制技术，发挥智能控制单元的优势，降低并分散系统的故障率，保证系统较高的可靠性、经济性和扩展性，从而实现对各现场控制设备的操作、

控制、监视和数据通讯。

1.1 系统基本要求

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、面向对象系统结构，支持不同计算厂家的硬件在同一网络中运行，

并支持实时多任务，多用户的操作系统。

主要用于污水厂的生产控制、运行操作、监视管理。控制系统不仅有可靠的硬件设备，还应有功能强大，运行可靠，界面友好的系统软件、应用软件、编程

软件和控制软件。

1.2系统可靠性的要求

控制系统在严格的工业环境下能够长期、稳定地运行。系统组件的设计符合真正的工业等级，满足国内、国际的安全标准。并且易配置、易接线、易维护、

隔离性好，结构坚固，抗腐蚀，适应较宽的温度变化范围。系统具备良好的电磁

兼容性，支持I/O模板在系统运行过程中进行带电热插拔。能够承受工业环境的严格要求。

1.3系统的先进性

系统的设计以实现“现场无人职守，分站少人值班”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。

1.4系统的故障诊断

控制系统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。

1.5系统扩展性和兼容性

为了保证武威工业园区污水处理厂扩建或改造时满足工厂的控制要求，控制系统具有较强扩展能力。

控制系统主要用于污水处理厂的生产控制、运行操作、监视管理。不仅有可靠的硬件设备，还有功能强大，运行可靠，界面友好的系统软件、应用软件、编

程软件和控制软件。

监控系统的数据库结构为面向对象的，实时式，关系型数据库。操作系统和监控软件具有冗余和容错及灾难性恢复等功能。

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用分层分布式结构网络控制方式。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的监视、操作、控制和网络通讯连接。网络结构图如下：

2.2 中控室

拟设于综合楼内。中央控制室的监控管理操作站系统完成全厂的自动控制。

包括两套互为热备的监控工作站、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，具有灵活的运行方式。

为观显示全厂工艺过程全貌，方便管理，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主要参数及设备运行状态。

通过大容量的UPS 为中央控制室的所有设备提供了高质量的电源。

2.3分控站

每个分控站配置一套PLC控制柜。柜内包括可编程序控制器、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。

根据污水厂工艺特点，构筑物的布置和现场控制的分布情况，设置四个PLC 现场子站，PLC现场子站选用可编程序控制器（PLC），PLC为模块化结构，硬件配置较灵活，易于扩展，软件编程方便。并且PLC子站与相应的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断时，各现地控制单元能独立运行，进行控制和监视，提高运行可靠性。

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、7ZF22、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#现场控制站位于A2/O+MBR池附属建筑内。

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，配置触摸屏和不间断电源。)

2.4 控制系统特点

2.4.1由于控制设备的分布特点及控制的独立性，采用现地元件层实现自动化仪

表的数据采集，采用现地控制单元实现了相对独立设备的本体控制；从而大大减轻了操作员工作站监控操作站的负荷，有利于各级控制设备监控功能的合理分配

和利用；

2.4.2由于各现地控制单元相对独立，并且能够脱网独立运行，特别是在集控层

总线网络瘫痪时，能够保证现地单元可靠地运行，大大提高了控制系统的可靠性；