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污水處理廠(chǎng)自動(dòng)控制系統解決方案

發(fā)布日期：2018-06-05 15:13  瀏覽次數：

一、 設計規范

污水處理廠(chǎng)自動(dòng)控制系統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(shù)先進(jìn)、功能齊全、性能穩定、安全可靠、節約成本、便于擴展的原則。綜合考慮開(kāi)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
1.《城鎮排水系統電氣與自動(dòng)化工程技術(shù)規程》(CJJ 120-2008)
2.《工業(yè)自動(dòng)化儀表工程施工及驗收規范》(GB50093-2002)
3.《可編程控制器系統設計規定》(HG/T20700-2000)
4.《自動(dòng)化儀表工程施工質(zhì)量驗收規范》(GB50093-2013)
5.《自動(dòng)化儀表選型設計規定》(HG/T20507-2000)
6.《儀表系統接地設計規定》(HG/T20513-2000)
7.《儀表供電設計規定》(HG/T20509-2000)
8.《控制室設計規定》(HG/T20508-2000)
9.《儀表配管、配線(xiàn)設計規定》(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(wàn)噸)。本自控工程共新建7個(gè)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A(yíng)AO曝氣池；3#配電間PLC站位于鼓風(fēng)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(chǎng)區自控環(huán)網(wǎng)系統。

3．設計范圍
本工程新建廠(chǎng)區自控系統、儀表檢測系統、視頻監控及安防系統。

4．自控系統說(shuō)明
1.本工程共新建7個(gè)PLC站:使用西門(mén)子PLC，信號輸入輸出全部隔離，使用內部VPN專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )實(shí)現與中控室通信。自控系統實(shí)現管理現場(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(chǎng)自控系統采用三層結構: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(shí)現全廠(chǎng)工藝流程的監控,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。控制層為現場(chǎng)現狀PLC站7個(gè),分別位于污水廠(chǎng)各設備現場(chǎng)。
3.自控系統的控制功能主要表現為三種模式:
a遠程模式:通過(guò)中心控制室的計算機鍵盤(pán)或鼠標,操作人員可以控制全廠(chǎng)所有可控電氣設備的啟/停。
b自動(dòng)模式:計算機控制系統中的PLC站通過(guò)其內部控制回路完成各生產(chǎn)環(huán)節的自動(dòng)控制。這種控制模式是污水廠(chǎng)正常運行方式時(shí)的常用模式。
c手動(dòng)模式:通過(guò)現場(chǎng)控制箱柜的操作按鈕對設備進(jìn)行手/自動(dòng)切換和手動(dòng)控制。主要用于單機設備調試及維修狀態(tài),正常時(shí)切換開(kāi)關(guān)應處于自動(dòng)檔。

5．儀表系統
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(jiàn)《自控儀表流程圖》。
2.本工程儀表應滿(mǎn)足以下外殼防護等級要求：
  IP54戶(hù)內  IP67經(jīng)常受到直接水濺的場(chǎng)合
  IP65戶(hù)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(shuō)明書(shū)的要求。
4.水質(zhì)分析儀表運行時(shí)必須經(jīng)常清洗及調校,其他儀表必須定期保養調校。儀表排水管均接入附近排水系統,取樣點(diǎn)詳見(jiàn)各單體自控施工圖。

二、污水廠(chǎng)自控系統設計總說(shuō)明    

系統平臺從行政規劃、設計、建設、運營(yíng)、監管等方面為污水廠(chǎng)提供生產(chǎn)運營(yíng)、安全管理、水質(zhì)監測、故障預警、數據查詢(xún)、專(zhuān)家決策等實(shí)時(shí)、豐富、準確的信息化管理服務(wù)；為分析、決策提供大數據支持；為無(wú)人值守、應急處置、節能減排、工藝改進(jìn)實(shí)現智能化、精準化統一的管理技術(shù)手段 。

1：總規劃表

2 應用軟件部署

圖： 應用軟件部署圖

2.1：軟件功能

1）數據實(shí)時(shí)監測與處理功能

系統所監測的數據在相應的畫(huà)面和表格中顯示，并具有隨機點(diǎn)測某個(gè)端站和巡測整個(gè)系統端站的功能。能對數據自行進(jìn)行較大值、較小值、平均值、累加值進(jìn)行統計。

2）圖形處理功能

根據數據庫繪制實(shí)時(shí)曲線(xiàn)圖和歷史趨勢曲線(xiàn)圖。

3）自動(dòng)報表生成功能

根據需要按不同的時(shí)間周期生成日、月、年報表，也可按參數名稱(chēng)自動(dòng)生成報表。對水質(zhì)監測項目的COD、氨氮、PH、電能、流量、動(dòng)力設備等信息中心自動(dòng)匯總生成全區水源水質(zhì)日報表。

4）歷史數據存儲功能

①歷史數據存儲時(shí)間可組態(tài)，如定時(shí)存盤(pán)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具有數據導入、導出功能，便于系統進(jìn)行數據備份、恢復和進(jìn)行數據對比分析。

③支持斷點(diǎn)續傳和數據緩存、補調功能：對網(wǎng)絡(luò )故障、設備通訊失敗等異常情況導致數據缺失進(jìn)行數據補調，保持歷史數據完整。

④歷史趨勢數據保存周期大于3年。

5）實(shí)時(shí)/歷史趨勢查詢(xún)、實(shí)時(shí)/歷史報警查詢(xún)功能

可以以時(shí)間段、監控區域、監控點(diǎn)位、監控數值為條件查詢(xún)，歷史數據以表格和曲線(xiàn)圖輸出。

6）自動(dòng)報警功能

報警包括：網(wǎng)絡(luò )斷線(xiàn)報警、設備通訊失敗報警、參數超標報警等。報警參數可靈活設置，并和管理人員的手機綁定，發(fā)生報警時(shí)自動(dòng)發(fā)送短信告知。

7）輸出、打印功能

各種報表、查詢(xún)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，將系統中非常重要的事件按級別、按時(shí)段在不影響領(lǐng)導的日常生活的前提下，發(fā)送到相關(guān)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(lǐng)導，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(hù)自定義。

9）系統管理功能

①登錄管理、用戶(hù)權限管理。

②數據監控終端（RTU）的遠程參數設置。

③通訊狀態(tài)檢測與監視。為提高通訊可靠性，系統要具備有通訊狀態(tài)檢測和監視功能，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(guò)WEB瀏覽系統，各子系統間的數據傳輸可通暢的進(jìn)行，減少了數據的孤島現象。

②通過(guò)WEB瀏覽系統，協(xié)同領(lǐng)導、管理人員和所轄的污水廠(chǎng)領(lǐng)導和管理人員可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )獲取所關(guān)注的污水處理廠(chǎng)運行信息。

3：自控規劃表

4：管理中心信息平臺

     利用自控中心建設以搭載SQL數據庫服務(wù)器管理系統，使用WinCC(Windows Control Center)視窗控制中心建立自控系統。

圖：管理中心

1）、工藝流程的監控：展示污水處理工藝流程，展示各節點(diǎn)運行設備的運行狀態(tài)，控制狀態(tài)，數據狀態(tài)。掌握污水生產(chǎn)過(guò)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(shí)流量，出水總流量，出水瞬時(shí)流量，電能能耗），當前入水，出水的水質(zhì)參數。

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

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(shí)間，維護時(shí)間間隔，對污水生產(chǎn)過(guò)程中設備的維護與檢修做到安全標準，并建立運營(yíng)檔案。同時(shí)根據污水生產(chǎn)過(guò)程中儀表返回的數據進(jìn)行分析，判斷相關(guān)設備的運行狀態(tài)，做出預判，預警。智慧運行系統為污水生產(chǎn)提供安全保障。

4）、視頻監控：在污水廠(chǎng)建立視頻監控系統，將視頻通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳輸至總信息平臺，完成管理部門(mén)的視頻監管。攝像頭采用一體化網(wǎng)絡(luò )攝像頭，帶夜視功能，圖像達到全高清畫(huà)質(zhì)，現場(chǎng)與監管平臺24小時(shí)不間斷視頻傳輸。

5）、數據報表：對所有設備數據進(jìn)行管理。完成數據的處理存儲和日常運營(yíng)管理。存儲的數據資料將用于生產(chǎn)調度，預報參考之用。建立日常運營(yíng)班、日、月、年報表。班報表以一個(gè)班工作時(shí)間8小時(shí)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(chēng)、采樣點(diǎn)編號、計算單位以及每個(gè)采樣點(diǎn)的平均值、較小值、較大值、連續計量累積值、班的處理水量、能耗、單耗或成本，進(jìn)行打印和存儲。日、月、年報表的形式與班報表形式類(lèi)同，組報表的時(shí)段為日、月、年。過(guò)程變化曲線(xiàn)、參數時(shí)序曲線(xiàn)、計量累積曲線(xiàn)、能耗曲線(xiàn)、事故報警總表等，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(guān)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(chǎng)液晶大屏

康卓科技-南京溧水城市污水處理廠(chǎng)液晶屏

5：PLC控制系統

為使污水廠(chǎng)運行數據自動(dòng)控制并接入信息平臺。通過(guò)增加數據指標提升管理效力，杜絕非正常運營(yíng)。在污水廠(chǎng)配置7套PLC控制柜（內含PLC可編程序控制器、HMI觸摸屏、以太網(wǎng)交換機、電源防雷過(guò)電壓保護裝置、小型斷路器、接線(xiàn)端子、小型繼電器、信號隔離器、安裝連接纜線(xiàn)和現場(chǎng)操作站等）。  

康卓科技PLC控制柜

PCL控制柜

6：現場(chǎng)視頻信號監管

1）視頻組網(wǎng)圖

圖： 組網(wǎng)圖

圖： 現場(chǎng)視頻信號監管圖