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污水處理廠自動控制系統(tǒng)解決方案

發(fā)布日期：2018-06-05 15:13  瀏覽次數(shù)：

一、 設計規(guī)范

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

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

2．工程概況
1.本工程為康卓科技設計的某污水處理項目(日處理污水4.5萬噸)。本自控工程共新建7個PLC站:1#細格柵PLC站位于細格柵及沉砂池； 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站位于鼓風機房及變配電間； 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站位于污泥脫水機房。并將1#~6#PLC站接入廠區(qū)自控環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)。

3．設計范圍
本工程新建廠區(qū)自控系統(tǒng)、儀表檢測系統(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PLC站:使用西門子PLC，信號輸入輸出全部隔離，使用內(nèi)部VPN專用網(wǎng)絡實現(xiàn)與中控室通信。自控系統(tǒng)實現(xiàn)管理現(xiàn)場無人值守、中控室少人值守的管理模式，并符合可靠性、先進性和適用性原則。
2.污水廠自控系統(tǒng)采用三層結(jié)構(gòu):信息層、控制層、設備層。信息層設備布設在位于值班控制室,配有上位機3套,集中實現(xiàn)全廠工藝流程的監(jiān)控,能耗分析，智慧運行，并提供信息處理、設備管理、通訊管理,故障處理等功能?？刂茖訛楝F(xiàn)場現(xiàn)狀PLC站7個,分別位于污水廠各設備現(xiàn)場。
3.自控系統(tǒng)的控制功能主要表現(xiàn)為三種模式:
a遠程模式:通過中心控制室的計算機鍵盤或鼠標,操作人員可以控制全廠所有可控電氣設備的啟/停。
b自動模式:計算機控制系統(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)的自動控制。這種控制模式是污水廠正常運行方式時的常用模式。
c手動模式:通過現(xiàn)場控制箱柜的操作按鈕對設備進行手/自動切換和手動控制。主要用于單機設備調(diào)試及維修狀態(tài),正常時切換開關應處于自動檔。

5．儀表系統(tǒng)
1.按照工藝檢測要求設置液位、流量及水質(zhì)分析儀表,詳見《自控儀表流程圖》。
2.本工程儀表應滿足以下外殼防護等級要求：
  IP54戶內(nèi)  IP67經(jīng)常受到直接水濺的場合
  IP65戶外  IP68可能產(chǎn)生水淹的場合
3.各儀表安裝均需符合產(chǎn)品說明書的要求。
4.水質(zhì)分析儀表運行時必須經(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),取樣點詳見各單體自控施工圖。

二、污水廠自控系統(tǒng)設計總說明    

系統(tǒng)平臺從行政規(guī)劃、設計、建設、運營、監(jiān)管等方面為污水廠提供生產(chǎn)運營、安全管理、水質(zhì)監(jiān)測、故障預警、數(shù)據(jù)查詢、專家決策等實時、豐富、準確的信息化管理服務；為分析、決策提供大數(shù)據(jù)支持；為無人值守、應急處置、節(jié)能減排、工藝改進實現(xiàn)智能化、精準化統(tǒng)一的管理技術手段 。

1：總規(guī)劃表

2 應用軟件部署

圖： 應用軟件部署圖

2.1：軟件功能

1）數(shù)據(jù)實時監(jiān)測與處理功能

系統(tǒng)所監(jiān)測的數(shù)據(jù)在相應的畫面和表格中顯示，并具有隨機點測某個端站和巡測整個系統(tǒng)端站的功能。能對數(shù)據(jù)自行進行較大值、較小值、平均值、累加值進行統(tǒng)計。

2）圖形處理功能

根據(jù)數(shù)據(jù)庫繪制實時曲線圖和歷史趨勢曲線圖。

3）自動報表生成功能

根據(jù)需要按不同的時間周期生成日、月、年報表，也可按參數(shù)名稱自動生成報表。對水質(zhì)監(jiān)測項目的COD、氨氮、PH、電能、流量、動力設備等信息中心自動匯總生成全區(qū)水源水質(zhì)日報表。

4）歷史數(shù)據(jù)存儲功能

①歷史數(shù)據(jù)存儲時間可組態(tài)，如定時存盤時間間隔可在1分鐘、10分鐘、30分鐘、1個小時之間選擇。

②具有數(shù)據(jù)導入、導出功能，便于系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)備份、恢復和進行數(shù)據(jù)對比分析。

③支持斷點續(xù)傳和數(shù)據(jù)緩存、補調(diào)功能：對網(wǎng)絡故障、設備通訊失敗等異常情況導致數(shù)據(jù)缺失進行數(shù)據(jù)補調(diào)，保持歷史數(shù)據(jù)完整。

④歷史趨勢數(shù)據(jù)保存周期大于3年。

5）實時/歷史趨勢查詢、實時/歷史報警查詢功能

可以以時間段、監(jiān)控區(qū)域、監(jiān)控點位、監(jiān)控數(shù)值為條件查詢，歷史數(shù)據(jù)以表格和曲線圖輸出。

6）自動報警功能

報警包括：網(wǎng)絡斷線報警、設備通訊失敗報警、參數(shù)超標報警等。報警參數(shù)可靈活設置，并和管理人員的手機綁定，發(fā)生報警時自動發(fā)送短信告知。

7）輸出、打印功能

各種報表、查詢信息、報警信息能在屏幕上顯示及打印輸出。

8）短信發(fā)布功能

利用短信平臺資源，將系統(tǒng)中非常重要的事件按級別、按時段在不影響領導的日常生活的前提下，發(fā)送到相關的人員手機上。除極其嚴重的報警在夜間發(fā)送外，一般的事件在早晨8:00鐘后發(fā)送給領導，日間事件實時發(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）的遠程參數(shù)設置。

③通訊狀態(tài)檢測與監(jiān)視。為提高通訊可靠性，系統(tǒng)要具備有通訊狀態(tài)檢測和監(jiān)視功能，實時診斷通訊狀態(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)同領導、管理人員和所轄的污水廠領導和管理人員可以通過網(wǎng)絡獲取所關注的污水處理廠運行信息。

3：自控規(guī)劃表

4：管理中心信息平臺

     利用自控中心建設以搭載SQL數(shù)據(jù)庫服務器管理系統(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)點運行設備的運行狀態(tài)，控制狀態(tài)，數(shù)據(jù)狀態(tài)。掌握污水生產(chǎn)過程的整體運行情況，如本日，本月，本年的（入水總流量，入水瞬時流量，出水總流量，出水瞬時流量，電能能耗），當前入水，出水的水質(zhì)參數(shù)。

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

3）、智慧運行：在污水生產(chǎn)運行中，對設備、儀表建立設備檔案，記錄運行時間，維護時間間隔，對污水生產(chǎn)過程中設備的維護與檢修做到安全標準，并建立運營檔案。同時根據(jù)污水生產(chǎn)過程中儀表返回的數(shù)據(jù)進行分析，判斷相關設備的運行狀態(tài)，做出預判，預警。智慧運行系統(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)絡傳輸至總信息平臺，完成管理部門的視頻監(jiān)管。攝像頭采用一體化網(wǎng)絡攝像頭，帶夜視功能，圖像達到全高清畫質(zhì)，現(xiàn)場與監(jiān)管平臺24小時不間斷視頻傳輸。

5）、數(shù)據(jù)報表：對所有設備數(shù)據(jù)進行管理。完成數(shù)據(jù)的處理存儲和日常運營管理。存儲的數(shù)據(jù)資料將用于生產(chǎn)調(diào)度，預報參考之用。建立日常運營班、日、月、年報表。班報表以一個班工作時間8小時為準，一天三班。班報表的形式包括正確的班次、日期、報表名稱、采樣點編號、計算單位以及每個采樣點的平均值、較小值、較大值、連續(xù)計量累積值、班的處理水量、能耗、單耗或成本，進行打印和存儲。日、月、年報表的形式與班報表形式類同，組報表的時段為日、月、年。過程變化曲線、參數(shù)時序曲線、計量累積曲線、能耗曲線、事故報警總表等，分成日、月、時段銜接。

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)

為使污水廠運行數(shù)據(jù)自動控制并接入信息平臺。通過增加數(shù)據(jù)指標提升管理效力，杜絕非正常運營。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、電源防雷過電壓保護裝置、小型斷路器、接線端子、小型繼電器、信號隔離器、安裝連接纜線和現(xiàn)場操作站等）。  

康卓科技PLC控制柜

PCL控制柜

6：現(xiàn)場視頻信號監(jiān)管

1）視頻組網(wǎng)圖

圖： 組網(wǎng)圖

圖： 現(xiàn)場視頻信號監(jiān)管圖