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污水處理廠自動(dòng)控制系統(tǒng)解決方案

發(fā)布日期：2018-06-05 15:13  瀏覽次數(shù)：

一、 設(shè)計(jì)規(guī)范

污水處理廠自動(dòng)控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)是南京康卓環(huán)境科技有限公司（康卓科技）須遵循技術(shù)先進(jìn)、功能齊全、性能穩(wěn)定、安全可靠、節(jié)約成本、便于擴(kuò)展的原則。綜合考慮開發(fā)、施工、維護(hù)及操作因素，并為今后的發(fā)展、擴(kuò)建、改造等因素留有擴(kuò)充的余地。

1．設(shè)計(jì)依據(jù)
1.《城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)電氣與自動(dòng)化工程技術(shù)規(guī)程》(CJJ 120-2008)
2.《工業(yè)自動(dòng)化儀表工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》(GB50093-2002)
3.《可編程控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)定》(HG/T20700-2000)
4.《自動(dòng)化儀表工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB50093-2013)
5.《自動(dòng)化儀表選型設(shè)計(jì)規(guī)定》(HG/T20507-2000)
6.《儀表系統(tǒng)接地設(shè)計(jì)規(guī)定》(HG/T20513-2000)
7.《儀表供電設(shè)計(jì)規(guī)定》(HG/T20509-2000)
8.《控制室設(shè)計(jì)規(guī)定》(HG/T20508-2000)
9.《儀表配管、配線設(shè)計(jì)規(guī)定》(HG/T20512-2000)

2．工程概況
1.本工程為康卓科技設(shè)計(jì)的某污水處理項(xiàng)目(日處理污水4.5萬(wàn)噸)。本自控工程共新建7個(gè)PLC站:1#細(xì)格柵PLC站位于細(xì)格柵及沉砂池； 2#生化池PLC-1站與 2#生化池PLC-2從站位于AAO曝氣池；3#配電間PLC站位于鼓風(fēng)機(jī)房及變配電間； 4#濾池PLC站位于深床濾池；5#加藥間PLC站位于加藥間； 6#污泥脫水間PLC站位于污泥脫水機(jī)房。并將1#~6#PLC站接入廠區(qū)自控環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)。

3．設(shè)計(jì)范圍
本工程新建廠區(qū)自控系統(tǒng)、儀表檢測(cè)系統(tǒng)、視頻監(jiān)控及安防系統(tǒng)。

4．自控系統(tǒng)說明
1.本工程共新建7個(gè)PLC站:使用西門子PLC，信號(hào)輸入輸出全部隔離，使用內(nèi)部VPN專用網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與中控室通信。自控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)管理現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人值守、中控室少人值守的管理模式，并符合可靠性、先進(jìn)性和適用性原則。
2.污水廠自控系統(tǒng)采用三層結(jié)構(gòu):信息層、控制層、設(shè)備層。信息層設(shè)備布設(shè)在位于值班控制室,配有上位機(jī)3套,集中實(shí)現(xiàn)全廠工藝流程的監(jiān)控,能耗分析，智慧運(yùn)行，并提供信息處理、設(shè)備管理、通訊管理,故障處理等功能。控制層為現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)狀PLC站7個(gè),分別位于污水廠各設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)。
3.自控系統(tǒng)的控制功能主要表現(xiàn)為三種模式:
a遠(yuǎn)程模式:通過中心控制室的計(jì)算機(jī)鍵盤或鼠標(biāo),操作人員可以控制全廠所有可控電氣設(shè)備的啟/停。
b自動(dòng)模式:計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的PLC站通過其內(nèi)部控制回路完成各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的自動(dòng)控制。這種控制模式是污水廠正常運(yùn)行方式時(shí)的常用模式。
c手動(dòng)模式:通過現(xiàn)場(chǎng)控制箱柜的操作按鈕對(duì)設(shè)備進(jìn)行手/自動(dòng)切換和手動(dòng)控制。主要用于單機(jī)設(shè)備調(diào)試及維修狀態(tài),正常時(shí)切換開關(guān)應(yīng)處于自動(dòng)檔。

5．儀表系統(tǒng)
1.按照工藝檢測(cè)要求設(shè)置液位、流量及水質(zhì)分析儀表,詳見《自控儀表流程圖》。
2.本工程儀表應(yīng)滿足以下外殼防護(hù)等級(jí)要求：
  IP54戶內(nèi)  IP67經(jīng)常受到直接水濺的場(chǎng)合
  IP65戶外  IP68可能產(chǎn)生水淹的場(chǎng)合
3.各儀表安裝均需符合產(chǎn)品說明書的要求。
4.水質(zhì)分析儀表運(yùn)行時(shí)必須經(jīng)常清洗及調(diào)校,其他儀表必須定期保養(yǎng)調(diào)校。儀表排水管均接入附近排水系統(tǒng),取樣點(diǎn)詳見各單體自控施工圖。

二、污水廠自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)總說明    

系統(tǒng)平臺(tái)從行政規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)、監(jiān)管等方面為污水廠提供生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)、安全管理、水質(zhì)監(jiān)測(cè)、故障預(yù)警、數(shù)據(jù)查詢、專家決策等實(shí)時(shí)、豐富、準(zhǔn)確的信息化管理服務(wù)；為分析、決策提供大數(shù)據(jù)支持；為無(wú)人值守、應(yīng)急處置、節(jié)能減排、工藝改進(jìn)實(shí)現(xiàn)智能化、精準(zhǔn)化統(tǒng)一的管理技術(shù)手段 。

1：總規(guī)劃表

2 應(yīng)用軟件部署

圖： 應(yīng)用軟件部署圖

2.1：軟件功能

1）數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與處理功能

系統(tǒng)所監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)在相應(yīng)的畫面和表格中顯示，并具有隨機(jī)點(diǎn)測(cè)某個(gè)端站和巡測(cè)整個(gè)系統(tǒng)端站的功能。能對(duì)數(shù)據(jù)自行進(jìn)行較大值、較小值、平均值、累加值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

2）圖形處理功能

根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)繪制實(shí)時(shí)曲線圖和歷史趨勢(shì)曲線圖。

3）自動(dòng)報(bào)表生成功能

根據(jù)需要按不同的時(shí)間周期生成日、月、年報(bào)表，也可按參數(shù)名稱自動(dòng)生成報(bào)表。對(duì)水質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的COD、氨氮、PH、電能、流量、動(dòng)力設(shè)備等信息中心自動(dòng)匯總生成全區(qū)水源水質(zhì)日?qǐng)?bào)表。

4）歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能

①歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間可組態(tài)，如定時(shí)存盤時(shí)間間隔可在1分鐘、10分鐘、30分鐘、1個(gè)小時(shí)之間選擇。

②具有數(shù)據(jù)導(dǎo)入、導(dǎo)出功能，便于系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)備份、恢復(fù)和進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比分析。

③支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳和數(shù)據(jù)緩存、補(bǔ)調(diào)功能：對(duì)網(wǎng)絡(luò)故障、設(shè)備通訊失敗等異常情況導(dǎo)致數(shù)據(jù)缺失進(jìn)行數(shù)據(jù)補(bǔ)調(diào)，保持歷史數(shù)據(jù)完整。

④歷史趨勢(shì)數(shù)據(jù)保存周期大于3年。

5）實(shí)時(shí)/歷史趨勢(shì)查詢、實(shí)時(shí)/歷史報(bào)警查詢功能

可以以時(shí)間段、監(jiān)控區(qū)域、監(jiān)控點(diǎn)位、監(jiān)控?cái)?shù)值為條件查詢，歷史數(shù)據(jù)以表格和曲線圖輸出。

6）自動(dòng)報(bào)警功能

報(bào)警包括：網(wǎng)絡(luò)斷線報(bào)警、設(shè)備通訊失敗報(bào)警、參數(shù)超標(biāo)報(bào)警等。報(bào)警參數(shù)可靈活設(shè)置，并和管理人員的手機(jī)綁定，發(fā)生報(bào)警時(shí)自動(dòng)發(fā)送短信告知。

7）輸出、打印功能

各種報(bào)表、查詢信息、報(bào)警信息能在屏幕上顯示及打印輸出。

8）短信發(fā)布功能

利用短信平臺(tái)資源，將系統(tǒng)中非常重要的事件按級(jí)別、按時(shí)段在不影響領(lǐng)導(dǎo)的日常生活的前提下，發(fā)送到相關(guān)的人員手機(jī)上。除極其嚴(yán)重的報(bào)警在夜間發(fā)送外，一般的事件在早晨8:00鐘后發(fā)送給領(lǐng)導(dǎo)，日間事件實(shí)時(shí)發(fā)送。具體的短信發(fā)送策略可以用戶自定義。

9）系統(tǒng)管理功能

①登錄管理、用戶權(quán)限管理。

②數(shù)據(jù)監(jiān)控終端（RTU）的遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置。

③通訊狀態(tài)檢測(cè)與監(jiān)視。為提高通訊可靠性，系統(tǒng)要具備有通訊狀態(tài)檢測(cè)和監(jiān)視功能，實(shí)時(shí)診斷通訊狀態(tài)和鏈路連接情況。

10）WEB瀏覽功能

①通過WEB瀏覽系統(tǒng)，各子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳輸可通暢的進(jìn)行，減少了數(shù)據(jù)的孤島現(xiàn)象。

②通過WEB瀏覽系統(tǒng)，協(xié)同領(lǐng)導(dǎo)、管理人員和所轄的污水廠領(lǐng)導(dǎo)和管理人員可以通過網(wǎng)絡(luò)獲取所關(guān)注的污水處理廠運(yùn)行信息。

3：自控規(guī)劃表

4：管理中心信息平臺(tái)

     利用自控中心建設(shè)以搭載SQL數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器管理系統(tǒng)，使用WinCC(Windows Control Center)視窗控制中心建立自控系統(tǒng)。

圖：管理中心

1）、工藝流程的監(jiān)控：展示污水處理工藝流程，展示各節(jié)點(diǎn)運(yùn)行設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，控制狀態(tài)，數(shù)據(jù)狀態(tài)。掌握污水生產(chǎn)過程的整體運(yùn)行情況，如本日，本月，本年的（入水總流量，入水瞬時(shí)流量，出水總流量，出水瞬時(shí)流量，電能能耗），當(dāng)前入水，出水的水質(zhì)參數(shù)。

2）、能耗分析：展示污水生產(chǎn)運(yùn)行中對(duì)各節(jié)點(diǎn)運(yùn)行設(shè)備的電能消耗。 按時(shí)、日、月，年分析各工藝節(jié)點(diǎn)電能消耗占總能耗百分比情況，工藝節(jié)點(diǎn)各設(shè)備電能消耗占本工藝節(jié)點(diǎn)能耗總能耗的百分比情況。在改進(jìn)工藝運(yùn)行參數(shù)后與改進(jìn)行前的能耗情況，分析出較優(yōu)運(yùn)行數(shù)據(jù)，為節(jié)能減排提供大數(shù)據(jù)依據(jù)。

3）、智慧運(yùn)行：在污水生產(chǎn)運(yùn)行中，對(duì)設(shè)備、儀表建立設(shè)備檔案，記錄運(yùn)行時(shí)間，維護(hù)時(shí)間間隔，對(duì)污水生產(chǎn)過程中設(shè)備的維護(hù)與檢修做到安全標(biāo)準(zhǔn)，并建立運(yùn)營(yíng)檔案。同時(shí)根據(jù)污水生產(chǎn)過程中儀表返回的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，做出預(yù)判，預(yù)警。智慧運(yùn)行系統(tǒng)為污水生產(chǎn)提供安全保障。

4）、視頻監(jiān)控：在污水廠建立視頻監(jiān)控系統(tǒng)，將視頻通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至總信息平臺(tái)，完成管理部門的視頻監(jiān)管。攝像頭采用一體化網(wǎng)絡(luò)攝像頭，帶夜視功能，圖像達(dá)到全高清畫質(zhì)，現(xiàn)場(chǎng)與監(jiān)管平臺(tái)24小時(shí)不間斷視頻傳輸。

5）、數(shù)據(jù)報(bào)表：對(duì)所有設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。完成數(shù)據(jù)的處理存儲(chǔ)和日常運(yùn)營(yíng)管理。存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)資料將用于生產(chǎn)調(diào)度，預(yù)報(bào)參考之用。建立日常運(yùn)營(yíng)班、日、月、年報(bào)表。班報(bào)表以一個(gè)班工作時(shí)間8小時(shí)為準(zhǔn)，一天三班。班報(bào)表的形式包括正確的班次、日期、報(bào)表名稱、采樣點(diǎn)編號(hào)、計(jì)算單位以及每個(gè)采樣點(diǎn)的平均值、較小值、較大值、連續(xù)計(jì)量累積值、班的處理水量、能耗、單耗或成本，進(jìn)行打印和存儲(chǔ)。日、月、年報(bào)表的形式與班報(bào)表形式類同，組報(bào)表的時(shí)段為日、月、年。過程變化曲線、參數(shù)時(shí)序曲線、計(jì)量累積曲線、能耗曲線、事故報(bào)警總表等，分成日、月、時(shí)段銜接。

4.1：拼接屏

中控室3*4的拼接方式，拼接單元使用46" 三星原裝DID屏，5.3mm拼接縫隙的超窄邊液晶拼接單元。單元外觀尺寸：1023.98mm(H)×578.57mm(V)； 亮度： 500cd/m2；對(duì)比度4000：1；顯示模式：16：9  上下左右可視角度178度。

拼接屏效果圖              

拼接屏屏面分布圖

康卓科技-興安污水處理廠液晶大屏

康卓科技-南京溧水城市污水處理廠液晶屏

5：PLC控制系統(tǒng)

為使污水廠運(yùn)行數(shù)據(jù)自動(dòng)控制并接入信息平臺(tái)。通過增加數(shù)據(jù)指標(biāo)提升管理效力，杜絕非正常運(yùn)營(yíng)。在污水廠配置7套PLC控制柜（內(nèi)含PLC可編程序控制器、HMI觸摸屏、以太網(wǎng)交換機(jī)、電源防雷過電壓保護(hù)裝置、小型斷路器、接線端子、小型繼電器、信號(hào)隔離器、安裝連接纜線和現(xiàn)場(chǎng)操作站等）。  

康卓科技PLC控制柜

PCL控制柜

6：現(xiàn)場(chǎng)視頻信號(hào)監(jiān)管

1）視頻組網(wǎng)圖

圖： 組網(wǎng)圖

圖： 現(xiàn)場(chǎng)視頻信號(hào)監(jiān)管圖