2023年污水厂中控系统建设方案初稿.doc

中控控制系统目录 1 概述 3 1.1 设计原那么 3 1.2 中控系统功能综述 3 1.3 系统配置 5 1．3．1 网络结构 5 1．3．2 具体配置〔详细配置见附图一〕 6 2 控制流程图及各局部功能详述 6 2.1 生产过程监测系统(中控室) 6 2.2 生产过程的监测〔现场〕与中控系统 9 2．2．1 1#鼓风机房PLC控制站 9 2．2．2 2#PLC曝气生物处理子站 14 2．2．3 3#PLC污泥脱水系统处理子站 18 2．2．4 4#PLC深度系统处理子站 21 2．2．5 5#PLC中央控制室处理子站 22 2.3 生产管理计算机网络系统 23 3 系统设计制作、调试及技术效劳 24 3.1 环境条件 24 3.2 控制箱柜设计 24 3.3 产品制造、运输、保管 25 3.4 控制系统集成 26 3.5 检验及调试 29 4 质量保障能力 31 4.1 设计、设备制造能力和条件 31 4.2 售后效劳体系及质量保障能力 35 5 中控系统施工组织及安装 38 5.1 项目进度方案安排 38 5.2 施工组织 38 5.3 仪表安装及测试 45 5.4 电缆 49 5.5 管线敷设及电缆桥架 50 5.6 电缆托架 56 5.7 防雷和接地 57 5.8 施工验收 58 6 自动化控制系统I/O表 58 1 概述 根据10月28日省环保厅、晋中市环保局对污水处理场现场检查提出，现场处理控制、监视系统存在数据监视、测量等点不符合国家环保部下发环办〔2023〕90号文件要求情况，通过对污水量的预测，根据污水量和投资状况，我方在进行系统组态时，将全厂作为一个整体来考虑，并可方便地扩展或升级。系统选用符合国际标准的产品，其技术先进、结构开放，能够长期提供技术支持、备品备件有保障。同时，还充分考虑经济适用性、节省投资和与远期工程的衔接，与远期公用的控制子站，控制点数一次考虑，完善现场仪表数据与中控系统的核验，完善自动控制系统的遗留调试尾项。 本污水厂中控系统采用“集中管理、分散控制、数据共享〞的分层、分布式的拓扑结构，符合当前工业自动化监测系统开展趋势，能够实现全厂工艺参数及设备集中监测和生产过程的自动控制。  系统包括：满足要求的控制系统硬件设备、监控和编程软件、辅助装置以及操作台、控制箱柜等。 1.1 设计原那么 集中管理、分散控制、数据共享； 具有高度的开放性、可靠性、稳定性和安全性； 具有较强的兼容性、扩充性、可扩展性； 易于操作使用、可修改； 所有标志性、提示性、警告性、显示性的局部采用中文简体。 中控仪表系统必须在充分考虑本工程污水处理工艺特性的根底上，按照具有先进技术水平的现代化污水处理厂进行设计。设计方案中，既要考虑操作、管理水平的先进性，同时也考虑到高新技术应用的合理性、经济性，在保证生产管理要求的前提下，尽可能节约投资，获得良好的技术经济指标，并能保证系统长期稳定高效地运行。 1.2 中控系统功能综述 根据安泰发电污水厂的设计规模和工艺的特点，本着技术先进，性价比高，实用可靠的原那么进行设计。依据集中监测为主，分散控制为辅的根本原那么，本工程采用PLC〔可编程控制器〕为根底的监测控制和数据采集系统，在中央控制室利用PC〔工业级PC〕机对厂内各工况进行实时监控，并有信号报警和联锁等设施以保证生产正常运行。生产的过程自动控制采用独立控制，即设备控制层PLC各个子站与上位监控计算机相互独立，可以不依靠上位机独立运行，保证了生产过程的独立性和安全性。 本方案采用的集散型计算机控制系统设计方案满足如下要求： 〔1〕 根据工艺流程及设备运行要求配置仪表、检测装置，建立监控系统； 〔2〕 采用分散控制，集中管理的方式，建立污水处理厂中央控制系统，管理整个污水处理厂的运行； 〔3〕 中控系统采用具有开放的符合TCP/IP协议的计算机网络，并可以与管理系统以及与上级系统和周边系统链接； 〔4〕 主要机械设备的控制采用就地控制、现场控制、中央控制的三层控制模式，现场控制站设置PLC及控制操作人机界面； 〔5〕 其它设备采用现场控制、中央控制的两层控制模式； 〔6〕 在每个工艺节点处设置基于PLC的智能控制装置，各PLC之间及PLC与中央控制系统之间以高速数据通讯网络---光纤EtherNet〔以太网〕连接。 污水处理厂工程自动化系统实现的以下根本功能： 〔1〕具有实时监测全厂的生产过程参数〔如流量、液位等〕、水质参数〔如氨氮、总磷、总氮、BOD、COD等〕、电量参数〔如电流、电压、功等〕；实时监测全厂主要设备的运行状态〔如鼓风机等〕，并对其信号进行采集显示。对污水厂重要设备〔如提升泵、鼓风机等〕的开/关次数和运行时间进行累计并生成设备管理报表，使用户能够科学合理的安排生产设备检修时间。 〔2〕全自动控制现场设备〔如提升泵、鼓风机等〕。 〔3〕在中控室可以实现对全厂设备和仪器仪表的监测和控制。 〔4〕上位机采用全中文操作界面。界面友好美观，操作简便易学，响应迅速，可以实现实时动态显示过程参数、水质参数、电气参数的趋势图；可以动态显示全厂生产工艺流程图和各工艺单元流程图，并且可以在流程图上选择弹出多级细部详图。具有自动生成各种生产统计报表。 〔5〕具有自动进行越限报警和设备故障报警，并可根据相应的报警数据进行分析。具有故障追忆功能，能够自动记录系统或某台设备故障前和故障过程中的状态信息。 〔6〕本中控系统具有以下三种控制方式 手动模式：通过就地控制箱或MCC上的按钮实现对设备的启停操作，这种操作模式主要在单机调试、单机检修或非正常情况下常用。 遥控模式：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来控制现场设备，也称为“半自动控制〞，主要是指操作人员通过对受控对象〔系统或过程〕的某一环节或设备进行简单的参数设定或发出控制指令，这一环节或设备即按照控制要求执行控制，操作人员只需查看其状态以及有无报警显示等。如鼓风机远程风量调整、提升泵房的一步化控制等。根据操作人员是否在受控系统或过程的现场来看，半自动控制有远程〔通过中央控制室操作员站上实现〕和就地〔通过PLC控制柜上的人机界面触摸屏上实现〕两种操作方式。 自动方式：也称为“全自动控制〞，主要是指操作人员通过对受控对象〔系统或过程〕的关键运行参数进行简单的设定或发出控制指令，系统或过程即按照要求进行闭环自动控制，操作人员只需观察系统或过程的状态以及有无报警显示等。例如全自动粗格栅机控制、提升泵房的机组优化控制、曝气生物池自动控制等。根据操作人员是否在受控系统或过程的现场来看，全自动控制有远程〔通过中央控制室操作员站上实现〕和就地〔通过PLC控制柜上的人机界面触摸屏上实现〕两种操作方式。 三种方式的控制级别由高到低为：手动控制、遥控控制、自动控制。 1.3 系统配置 1．3．1 网络结构 在综合楼设立中央控制室，下设1#鼓风机房PLC控制子站、2#PLC曝气生物处理子站、3#PLC污泥脱水系统处理子站和4#PLC污中央控制处理子站。PLC处理子站通过开放式的与商用以太网兼容的光纤EtherNet环网与1#、2#工作站相连接并通过工作站与上位管理系统相连。在中央控制室可对主要设备实施开、停控制。同时，设备运转状态也通过EtherNet送入上位计算机，在计算机上对全厂设备运转情况进行显示监控。 中央控制室还设置了以太网交换机，与厂级管理自动化层以太信息网络相连接。 中控系统配置两套互为热备的监控操作站、一台故障打印机、一台图表打印机。中央控制系统下设两套现场控制站。 按照控制对象的功能、设备量，根据本厂工艺流程和平面布置图，设置现场控制站和中央控制室。 1．3．2 具体配置〔详细配置见附图一〕 中央监控系统由两台配置了实时监控软件的工业计算机〔互为热备〕。 可编程序逻辑控制器〔PLC〕： 采用世界知名公司的最新产品。选择货源充足中文资料丰富、备品备件方便，技术效劳方便、国内有维修处的生产商的产品。PLC的选型充分考虑其可靠性、先进性、可扩充性，应能满足中高控制性能的要求，能承受工业环境的严格要求。平均故障间隔时间〔MTBF〕为15年。 根据标书技术指标和技术条件的要求以及设计者的总体考虑，优先选择Siemens公司的S7 300系列PLC。 S7 300系统提供的通讯接口有EtherNet、ProfiBus、RS485和RS-232等。其工业总线-EtherNet可达100Mbit/s。 此外Siemens是世界上著名的自动化设备生产供给商，其PLC产品处于世界领先地位，可靠性极高。在中国、在成都，用户可以得到完善地技术支持与效劳。 本工程选用具有两个DP口的S7 315-2DP作为主控制器，其主要功能模块为EtherNet通讯模块CP 343-1、32点数字量输入模块SM 321、16点数字量输出模块SM 322、8点模拟量输入模块SM 331、4点模拟量输出模块SM 332等。详细配置见附图一及设备一览表。 2 控制流程图及各局部功能详述 2.1 生产过程监测系统(中控室) 在办公楼设立中央控制室。中央控制室内设有两台工作站等，且两台计算机工作站互为备用〔分为主操作站和备用操作站〕，其中主操作站安装有PLC编程软件，具有远程编程功能，程序可方便地通过网络分别下载到指定现场控制站，以便在调试过程中在中央控制室远程随时修改程序。中央控制室可对整个分布式控制系统进行系统组态管理、系统监测、数据实时监测、显示、处理、控制各PLC子站的状态、通信、数据和信息等完成报警和报表打印，在厂级管理层可以通过Internet将结果、效益分析等发往有关部门。 中控子系统主要由以下几个局部组成： 1〕二台配置了实时监控软件的工业计算机〔互为备用〕,工业控制计算机作为中控室人机接口，并通过网络适配器与工业控制系统及全厂管理网系统无缝链接； 2〕用于与现场PLC子站相连的网络通讯接口适配器---以太网卡； 3〕用于数据库的Data效劳器； 4〕报表打印机和事故报警打印机，互为备用； 5〕以太网交换机； 6〕办公打印机； 7〕生产管理网使用的假设干台； 8〕不间断UPS电源。 其主要功能： 远控各PLC现场子站，实时接收PLC采集的各种数据，建立全厂检测参数数据库，处理并显示各种数据； 监测全厂工艺流程和各细部的动态图形； 从检测项目中，按需要显示历史记录和趋势分析曲线； 重要设备主要参数的工况及事故报警、打印制表； 编制和打印生产日、月、年统计报表； 对各种数据实时存储； 实现通过效劳器对工艺流程、历史记录、各种设备工作状态、报表等的浏览。 应用工程软件包括：整个污水厂的监测控制、在线测试、离线测试、硬件测试软件、显示功能。 其主要完成以下功能： 完善的Internet 功能； 采用标准的Windows NT平台； 包含支持世界主要硬件厂商的各种网络驱动程序，支持Ethernet、现场总线监控； 有系统员和操作员安全保密功能； 支持1600×1280高分辨率彩色图形显示器； 支持各种Windows标准打印机及外围设备； 为了便于用户功能的定制，监控软件内嵌完全的VBA，而不只是VBA的一个子集； 能够支持友善的中文化界面； 支持开放的、符合ODBC特征的数据库，并能与编程软件及其他的专业数据库软件共享数据库； 为用户提供丰富方便的图形组态、系统组态功能，易于构成各种效劳器、图形工作站； 丰富的报警功能、分析报表功能，在线编辑功能、打印功能。实时数据、历史数据分析、综合功能，数据记录保存功能； 易于实现多用户、多任务、多终端； 在线、离线切换功能，自动手动切换功能。 中央控制室能随时监视整个污水厂的运行状态、显示各种检测值及参数，从