2023年深水龙岗污水处理有限公司上洋污水厂自控及视频监控系统实施方案V3g.doc

深水龙岗污水处理 上洋污水厂自控及视频监控 系统实施方案V3 深圳市开天源自动化工程 2010年10月25日 上洋污水处理厂自控及视频监控系统实施方案 目 录 1．污水处理厂自控系统 3 1.1 自控系统的设计原那么 4 1.2 自控系统的主要功能 4 1.2.1 自控系统实现的主要功能 4 1.2.2 自控系统提供的监控显示画面 5 1.2.3 自控系统主要技术性能指标 7 1.3自控系统结构及站点设置 7 1.3.1站点设置 7 1.3.2自控系统结构 8 1.4自控系统监控对象及设备 10 1.4.1监控对象 10 1.4.2监控信号 11 1.5自控系统软硬件选型及配置 16 1.5.1中控室配置设计 16 1.5.1.1中控室硬件选型及配置 16 1.5.1.2中控室软件选型及配置 16 1.5.2 PLC系统配置设计 17 1.6自控系统质量保证措施 22 2．污水处理厂视频及安防监控系统 24 2.1视频监控系统 24 2.2安防监控系统 25 1．污水处理厂自控系统 由北京市政工程设计研究院设计的上洋污水处理厂二期工程，其处理规模为18万m3/d，污水处理采用氧化沟工艺。其主要工艺设施包括：粗格栅、进水泵房、细格栅和曝气沉砂池、生物池、沉淀池、提升泵房、V型砂滤池、紫外线消毒渠、鼓风机房、污泥脱水机房、排水池、冲洗水池、加药间及回收池等。 污水经过一期粗格栅、泵房后进入二期提升泵房，提升后经细格栅进入曝气沉砂池，曝气沉砂池分两个系列。污水处理采用氧化沟工艺，曝气采用底部曝气。氧化沟分两个系列，每个系列分两组，共四组。每组氧化沟分为厌氧区、缺氧区和好氧区。厌氧区、缺氧区设水下搅拌器，好氧区通过离心鼓风机供空气传氧。好氧区设内回流泵。污泥回流泵选用轴流泵，剩余污泥泵选用潜污泵输送。污泥处理采用离心浓缩脱水一体机。氧化沟出水经配水井进入沉淀池沉淀，沉淀后水经二次提升后，进入V型砂滤池进水井。深度处理采用V型砂滤池，并设有排水池、接触池。消毒采用紫外线消毒。 作为一个新建的污水厂，污水处理过程除了要满足设计的工艺要求以外，关键是工艺设备都能稳定可靠地运行，工艺处理过程尽可能做到经济高效。为了实现此目标，在2023年11月份，集团公司技术部组织了集团内的相关专业技术人员对北京院所作的上洋污水处理厂二期工程施工设计图纸进行内部审议，在审议会上，以会人员本着认真负责的态度，仔细核对设计文件中的配置和设计参数，并对该厂的工艺、电气、土建和自控仪表及视频监控系统的设计向设计院提出了一些优化意见，经设计院复核并报市水务局水污染治理指挥部办公室批准，同意集团公司内部审议会提出的优化建议〔详见市水务局水办关于上洋污水处理厂施工图优化的批复〕。龙岗污水收到水务局的有关批文后，随即委托开天源公司，根据设计院的施工设计图纸和水务局的有关批文，编写自控系统实施方案。 接到甲方的委托后，开天源公司组织有关技术人员根据设计院的原有设计、市水务局水办的批复文件、设计院根据批复文件所提交的“变更设计单〞〔表ZL07-18〕等三份文件，对原设计进行了优化调整，并于2023年11月中旬向龙岗污水和集团技术部提交了第一稿的深水龙岗污水处理上洋污水厂自控及视频监控系统实施方案，集团技术部于同月27日组织集团内的相关专业技术人员对第一稿的方案进行了认真的讨论，并形成了一致的意见〔意见内容详见深水龙岗污水公司下属污水厂自控系统建设方案讨论会会议纪要〕，现有方案〔可称为第二稿方案〕是综合考虑了会上各专家的意见后，对第一稿实施方案进行了进一步优化的方案。 1.1 自控系统的设计原那么 一个好的自动化控制系统，需要从系统的先进性、开放性、安全性、扩展性、稳定性和易用性等几个方面来考虑，一是采用最新的计算机技术，选用符合国际标准和国家标准的先进的硬件产品、通用和成熟〔功能完善〕的软件产品。二是采用分布式系统结构，将系统的任务分布到监控系统各网络节点上，使风险分散，以保证系统的高可靠性，不会因为单个节点计算机的故障引起整个系统的瘫痪。同时，由于任务的分散执行，使得系统的响应速度和处理复杂问题的能力大大增强。 根据集团公司对污水处理厂的运行管理要求，结合上洋污水厂建设的实际情况，我们确定的自控系统的设计原那么如下： ① 现场控制分站实现无人值守； ② 监控系统设计采用开放的分布式控制系统，立足于系统的可靠性、先进性和适用性，做到全厂运行管理的集中监视调度和分散控制； ③自动化控制设备选型遵循可靠性高、使用方便、安装及维护简单和价格合理的原那么，选择其行业中的主流产品，并在设计上预留扩充空间； ④监控系统采用带自愈功能的100Mbps光纤工业以太环网，自动化监控系统与视频监控系统合用同一网，即数据视频语音三网合一； ⑤所选软件为模块化结构化软件，便于用户程序的编辑、调试、修改和更新； ⑥控制方式为中央控制、车间控制和设备现场控制的三级控方式，采用自动与手动控制相结合，就地控制级优先。 1.2 自控系统的主要功能 1.2.1 自控系统实现的主要功能 〔1〕采集污水厂各个监控子站的实时生产数据，生成实时数据库，建立整个污水厂的数据效劳器。 〔2〕对系统采集的实时数据进行分析计算，提供分析计算结果。 〔3〕对采集的实时数据进行分析，根据工艺要求产生报警信息。 〔4〕读取历史数据库的数据，对历史数据进行直观显示，为用户提供历史数据的访问界面。操作员可通过该界面浏览查询历史数据库的数据和数据的分析结果，了解系统的历史运行情况，并能根据用户需要动态绘制和打印各种比拟曲线、趋势曲线等。趋势图上可以改变时间范围、显示参数等。 〔5〕综合处理实时数据和历史数据，根据需要生成生产数据日报表和月报表、故障统计报表、操作统计报表等。 〔6〕建立监控系统双备份，提供系统冗余功能，保证系统不间断监控。 〔7〕实行系统的多级密码保护，确保系统和数据的安全。对监控系统操作员权限进行管理设置，根据不同的权限赋予不同的监控功能。 〔8〕提供完善的图形化监控画面，通过这些直观的画面对各个车间进行监控。 1.2.2 自控系统提供的监控显示画面 中控室上位系统提供的监控显示画面共分九种,画面总数那么视乎污水厂的处理工艺和规模即工艺设备的多少而定,一个污水厂的监控画面总数少那么几十幅，多那么上百幅。各种监控显示画面的特征和功能如下述: (1)全厂概貌图总显示画面 ◇显示各车间监控子站在地理上的相对关系； ◇显示各车间监控子站的通信状态以及主要的生产及工艺参数； ◇点击各个车间站的示意图符，可调出各车间子站的主要监控画面。 (2)全厂工艺流程总显示画面 ◇图形化显示全厂的工艺流程； ◇显示各个工艺流程的主要生产参数、工艺参数以及生产状态； ◇点击各个工艺图符可调出相应工艺的监控画面。 (3)监控系统主画面显示 ◇该画面把操作员级的所有工作都放在一起，每一局部除有文字标注之外，还把各局部的内容通过图标的方式显示出来，这样只需轻轻一点，就可以随时准备开始做任一工作，主要的目的是把系统的功能一目了然放在一个视野中。该画面可以根据操作人员的分工和权限进行个性化的调整。 (4)全厂信号汇总画面 ◇以表格的形式显示全厂所有监控子站的主要的生产数据，方便操作人员 纵览全厂的生产情况； ◇表格中以不同的颜色区分不同的状态值； ◇表格中提供进入相应监控数据子画面的链接。 (5)报警一览画面 ◇动态显示系统中各个监控子站的所有报警的产生情况，包括报警的时间，报警确认的时间，报警消失的时间，报警的优先级别等； ◇以不同的颜色区分不同的报警，通过右键点击相应的报警，可以进入该报警的监控子画面； ◇统计系统总的报警数目以及总的的未确认报警数目。 (6)生产曲线画面 ◇该画面提供与历史数据库的显示接口，用户可在该画面中选择需要查看的曲线的内容，选择需要查看的时间段，动态选择需要查看的生产数据； ◇该画面的时间轴和数据轴可以动态改变，可以改变查看曲线的颜色和时间范围等，并可以将需要的曲线直接打印输出； ◇通过该画面，用户可以查看到几年前的生产曲线，系统保存在历史数据库 中的数据将通过曲线的方式提供应用户； ◇系统预计将在该画面中提供700多条曲线的显示功能。 (7)系统菜单画面 ◇提供系统的管理功能，主要包括安全权限管理、报警管理、SCADA配置管理以及实时数据库管理等功能。 (8)设备或设施详细监控画面 ◇通过改变颜色、位移、填充比例以及隐化、闪烁、动态数值显示等方法来实现泵、阀等各种设备及仪表的动态运行效果，动态反映过程的状态； ◇显示该工段主要指标和控制回路的控制参数，并可根据生产要求修改控制回路的设定值。 1.2.3 自控系统主要技术性能指标 平均无故障间隔时间MTBF＞20,000小时 可用率 A≥99.8％ 系统综合误差：σ≤1.0% 数据正确率I＞98％ 时间参数： 主机的联机启动时间 t≤2分 报警响应时间t≤3秒 查询相应时间t≤5秒 实时数据更新时间t≤3秒 控制指令的响应时间t≤3秒 计算机画面的切换时间t≤0.5秒 1.3自控系统结构及站点设置 1.3.1站点设置 随着科技的进步和国民经济的开展，对污水处理厂的运行管理提出了越来越高的要求。现在的污水处理厂自动控制系统，不但要对各工艺设备、设施和仪表进行可靠的监测和控制，而且要对污水处理的全流程进行高效管理，以确保排放到达更高的水质标准和节能降耗的目标。 为了实现上述目标，设计的自控系统为一个开放的分布式控制系统，在污水厂综合办公楼中控室设中心站，在各工艺车间设置现场控制分站。每个现场控制分站由PLC系统、HMI人机界面、工业以太网交换机、不间断电源〔UPS〕及防雷电保护装置组成。 上洋污水处理厂自控系统由中控室中心站、六个现场控制分站组成。六个现场站分别为PLC1控制分站〔设在二期总变配电室〕、PLC2控制分站〔设在排水池〕、PLC3控制分站〔设在脱水机房〕、PLC4控制分站〔设在鼓风机房〕、PLC5控制分站〔设在加药加氯间〕、PLC6控制分站〔设在滤池公共设备间〕。其中PLC6控制分站还包含七个控制子站PLC6.1—PLC6.7，每个子站监控两个滤池格〔即PLC6.1监控1#和2#、PLC6.2监控3#和4#、……PLC6.6监控11#和12#、PLC6.7监控13#和14#〕，另外还有一个紫外线消毒系统监控子站PLC6.8。 PLC1控制分站实现对粗格栅间、进水泵房和主配电间的设备和设施进行监测和控制，PLC柜安装在主配电间值班室，设两个1000×600×2023的标准PLC柜；PLC2控制分站实现对细格栅及沉砂池、排水池及泵房、MCC2配电室的设备和设施进行监测和控制，PLC柜安装在MCC2配电值班室，设两个1000×600×2023的标准PLC柜；PLC3控制分站实现对生物池及污泥脱水间的设备及设施进行监测和控制，PLC柜安装在脱水车间值班室，设两个1000×600×2023的标准PLC柜；PLC4控制分站实现对鼓风机房及配电间的设备设施进行监测和控制，PLC柜安装在配电间MCC4值班室，设2个1000×600×2023的标准PLC柜；PLC5控制分站实现二沉池及配水井、加氯加药间的设备设施进行监测和控制，PLC柜安装在加药间值班室，设2个1000×600×2023的标准PLC柜；PLC6控制分站实现对提升泵房、滤池反冲洗泵房设备间的设备设施进行监测和控制，PLC柜安装在滤池反冲泵房值班室，设1个1000×600×2023的标准PLC柜。7个滤格控制子站PLC6.1—PLC6.7实施对14个滤池格的设备及仪表的监测和控制，7个就地控制柜安装于滤格管廊上方；紫外线消毒系统控制子站PLC6.8实施对紫外线消毒系统设备进行监测和控制。 1.3.2自控系统结构 自控系统结