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水处理厂自动化监控监测方案.pdf
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水处理厂自动化监控监测方案.pdf
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第一章 设计方案及说明
1.1 概述
1.1.1、水厂自动化控制系统的开展现状
水厂自动化控制系统经历了从无到有、从简单到复杂的过程。从一开场仅有常规仪表
检测,到加药、加氯的局部自动控制,直到九十年代,随着可编程序控制器〔PLC〕的
大量推广使用,水厂自动化控制系统才真正建立起来。PLC 具有可靠性高、编程简单、
使用方便以及通讯联网功能强的特点。水厂以 PLC 为主控设备建立的控制系统一般模
式为:由设在中控室的上位监控计算机及假设干现场 PLC 联网组成集散型监控系统。
开场建立的系统,各分站以功能划分,站内设有监控计算机,这是针对当时 PLC 的通
讯能力不够强大,控制系统可靠性不高所采取的措施,即一旦其它分站出现故障或网
络中断后,未出故障的分站还可以在局部区域内实现自动控制。近几年随着 PLC 网络
通讯能力的增强和控制及电气执行机构可靠性的提高,这一模式逐渐被打破,取消了
各分站内的监控计算机,各分站的控制区域由功能划分改为以距离划分,可在中控室
内监视水厂运行的全过程。
1.1.2、针对本工程的系统描述
高唐县南王水厂主要提取南王水库存水,经过净化处理,进入城市管网,初步设
计日供水约3万吨。其根本流程见以下图:
在整个水厂自动化控制系统设计中,我们根据水厂工艺的特点,遵循“功能和危险
分散,监视和管理集中、数据共享〞的原那么,为水厂过程的各个阶段和工艺流程提
出了具体的控制方式和要求,并通过监测生产现场工艺设备的运行状态、水质参数的
变化,应用现场控制网络和测、控、管一体化技术,实现生产过程的自动控制,在保
证平安生产的前提下获取最大的经济效益,同时到达高效、可靠和优化生产的目标。
1.2 设计指导原那么
为了保证自动化控制系统的先进性和适用性,本系统的设计遵循以下几条指导原
那么。
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• GON法那么
GON法那么〔General Purpose puter and Network, Off-the-Self Software,and
Name Brand Equipment〕,即采用通用型计算机及网络,成熟的软件产品和名牌设备。
这样配置的系统性能价格比最高,投运和收益最快,维护和扩展最方便。
• 采用开放式和分布式系统构造
这种系统构造保证了交给用户的系统是一个伸缩性很强的系统,允许工程分期投
资、分期建立,不必改动系统的根本构造就可以从小规模,扩展到最大允许配置,特
别适合建立周期较长的大型市政工程建立。
此外,分布式的系统构造将任务分布到各节点上,使风险分散,保障了系统的高
可靠性,不会因为单个站点的故障而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。
• 系统和过程控制软件的编制、修改简单方便
为使系统具有良好的维护性能和再开发能力,系统软件的编制、组态和修改必须
简单方便,用户经过简单的培训就能独立进展系统的维护、改良和扩展工作。
• 具有友好的人机界面,操作简单,输出信息形象生动
系统采用全中文菜单式操作界面,以鼠标作为主操作工具,能通过鼠标完成绝大
局部的系统功能。动态显示工艺流程及系统报警。模块化组态设计,轻易实现人员培
训及二次开发。
除以上需遵循的根本原那么外,根据水厂的实际情况和招标书的要求,我们认为
本系统设计中应统一考虑以下系统性能:
可靠性:整个系统采用模块化设计,分层、分布式构造,控制、保护、测量之间
既互相独立又相互联系。
先进性:系统设计的立足点,为现场无人值守、总站少人值班。设备装置的启停
及联动运转均可由中心监控室操作控制。
经济性:系统有较高的性能价格比,主要设备全部选用在国际上有较高声誉的品
牌产品,提高可靠性和性价比。
实用性:系统设计了多个控制层面,既考虑到日常工作的全自动化的一面,又考
虑到事故状态的应急措施,既考虑到生产又考虑到检修。
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1.3 技术标准标准
本公司选用及制造的仪器设备均符合最新的国际标准且都取得相应质量认证,如
ISO、IEC、UL、ANSI、NEMA、CSA、BS、JIS、JEM、DIN、NF等认证,同时该控
制系统的设计和制造还参照如下的技术标准和标准:
• HG/T 20638—20639?化工装置自控工程设计标准?
• CECS81—96 ?工业计算机监控系统干扰技术标准?
• GBJ42—81
• GB50168-92
• GBJ131-90
• GB8566-88
?工业企业通信设计标准?
?电气装置安装工程电缆施工及验收标准?
?自动化仪表安装工程质量检验评定标准?
?计算机软件开发标准?
• GB50174-93 ?电子计算机机房设计标准?
• GB/T 12504-90 ?计算机软件质量标准保证方案标准?
• GB/T 17544-1998 ?信息技术,软件包,质量要求和测试?
• GB/T 14079-93 ?软件维护指南?
1.4 设计依据
本方案的设计参照如下的资料文献:
• ?引水预处理及配水工程设备采购招标文件和设计图纸?
• ?给水排水设计手册?
• ?建筑电气安装工程图集?
• ?计算机软件开发标准?
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• ?电信传输手册?
• ?SIEMENS电气工业控制与产品概括?
• ?SIEMENS电气自动化系统产品目录?
• ?SIEMENS300系列PLC选型样本?
• ?SIEMENS电信产品目录?
• ?MACH产品目录?
• ?APC Smart-UPS不连续电源用户手册?
• ?APC Smart-UPS 不连续电源?
总体设计
设计目标
根据工艺流程及构筑物的地理分布,建立一套集中管理分散控制,具有世界先进
水平、性能可靠、科技先进、效果卓越的现场监测、过程控制和计算机管理一体化的
系统,实现“现场无人值守,总站少人值班〞的目标,完成对整个工艺过程及全部生产
设备的自动监测和控制。
设计思想
系统实现方式
随着自动控制技术和设备的飞速开展,摆在人们面前的控制选择也在增加,如软
控制、混合控制以及其他新型的控制器构造体系等。从控制技术的角度来说,水厂计
算机监控系统通常有这几种实现模式:标准的DCS系统、PC+PLC 模式、PC+I/O 模
式、PC+RTU 模式等,每一种模式都有其特点,其中DCS的系统功能最强,适用于控
制算法复杂、模拟量调节较多的控制系统;基于PC机组成的控制系统通过前端控制器
或数据采集单元采集数据,利用PC机进展数据处理和控制算法的实现,系统构成简单,
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但可靠性较差;可编程序控制器PLC具有可靠、灵活、易学、易用、功能齐全等优点,
并且品种齐全,适用于具有逻辑控制、顺序控制和批处理控制等许多复杂算法的系统,
在水厂过程控制中更具有无可争议的优势,因此在本次监控系统中采用的是 PC+PLC
模式。
系统功能
整个控制系统采用三级网络构造设计,即基于TCP/IP协议的高速以太网管理级、
PLC控制网络的过程级以及现场设备的操作现场级。其中现场级由 MCC电气系统、就
地控制柜和电量测试仪等组成,完成单一设备的运行控制及其状态参数的采集工作;
过程级的控制网络那么是由各个现场控制子站和监控计算机组成,主要任务是进展过
程数据采集及处理,然后将生产过程的各种数据送到中心操作站,借助于监控软件和
PLC内的控制程序完成数据统计、分析及计算功能,从而实现对工艺过程的联锁保护
及整个生产过程的监控;建立在管理根底上的以太网管理级由监控计算机、效劳器和
部门管理计算机组成,对整个系统的数据信息进展管理,它把生产过程控制网络与全
厂管理系统连接在一起,在完成数据交换、数据共享的根底上,实现测、控、管一体
化。
就地手动控制:具有最高的控制优先级,现场转换开关切到手动后,由配电屏、控
制柜或操作箱上的控制按钮完成;
远程自动控制:是指由各现场 PLC 站的 PLC 控制器按照预先编制的程序对设备进
展自动控制,控制级别高于远程中央控制;
远程监控:是指操作人员在中控室对生产过程进展人工干预,调整设备的运行状态
而做出的操作控制。通过操作人机界面上的按钮将控制指令下发给现场 PLC 控制
站实施。
这样的设计使生产运行更加平安、可靠,如果上位机或网络发生故障,不会影响
现场PLC站的工作,而且如果现场控制站PLC出现故障,操作人员也可以通过手动控制
按钮完成设备的启停。
对于某台具体的设备来说,它的控制方式根据控制信号的来源分为手动、远控两
种方式,手动控制的控制信号来自设备旁的控制按钮,远控的控制信号来源于 PLC现
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