污水處理廠自控系統(tǒng)解決方案
一、系統(tǒng)概述:
文中污水處理廠的自控系統(tǒng)由PLC站與監(jiān)控操作站控制管理系統(tǒng)組成的自控系統(tǒng)和儀表檢測系統(tǒng)兩大部分組成。前者遵循“集中管理、分散控制、資源共享”的原則;后者遵循“工藝必需、**實用、維護簡便”的原則。
為了滿足該污水處理廠工程實現(xiàn)上述要求,必須**控制系統(tǒng)的**性和可靠性,才能**本廠設(shè)備的安全、正常、可靠運行。
本方案本著質(zhì)量可靠、技術(shù)**、性價比高的原則,結(jié)合我公司在實施其它類似項目中的設(shè)計、實施和組織的成功經(jīng)驗,充分考慮技術(shù)進步和系統(tǒng)的擴展,采用分層分布式控制技術(shù),發(fā)揮智能控制單元的優(yōu)勢,降低并分散系統(tǒng)的故障率,**系統(tǒng)較高的可靠性、經(jīng)濟性和擴展性,從而實現(xiàn)對各現(xiàn)場控制設(shè)備的操作、控制、監(jiān)視和數(shù)據(jù)通訊。
1.1 系統(tǒng)基本要求
工控通訊網(wǎng)絡(luò)為光纖冗余環(huán)型工業(yè)以太網(wǎng),通訊波特率≥100Mbps,系統(tǒng)自適應(yīng)恢復(fù)時間<300ms,通訊距離(無中繼器)≥1Km, 網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)要求使用可直埋的光纜, 在出現(xiàn)故障時, 可在線增加或刪除任意一個節(jié)點, 都不會影響到其他設(shè)備的運行和通訊。本系統(tǒng)采用**的監(jiān)控操作站控制系統(tǒng),即系統(tǒng)采用全開放式、關(guān)系型、面向?qū)ο笙到y(tǒng)結(jié)構(gòu),支持不同計算廠家的硬件在同一網(wǎng)絡(luò)中運行,并支持實時多任務(wù),多用戶的操作系統(tǒng)。
主要用于污水廠的生產(chǎn)控制、運行操作、監(jiān)視管理??刂葡到y(tǒng)不**可靠的硬件設(shè)備,還應(yīng)有功能強大,運行可靠,界面友好的系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件、編程軟件和控制軟件。
1.2系統(tǒng)可靠性的要求
控制系統(tǒng)在嚴格的工業(yè)環(huán)境下能夠長期、穩(wěn)定地運行。系統(tǒng)組件的設(shè)計符合真正的工業(yè)等級,滿足國內(nèi)、**的安全標(biāo)準(zhǔn)。并且易配置、易接線、易維護、隔離性好,結(jié)構(gòu)堅固,抗腐蝕,適應(yīng)較寬的溫度變化范圍。系統(tǒng)具備良好的電磁兼容性,支持I/O模板在系統(tǒng)運行過程中進行帶電熱插拔。能夠承受工業(yè)環(huán)境的嚴格要求。
1.3系統(tǒng)的**性
系統(tǒng)的設(shè)計以實現(xiàn)“現(xiàn)場無人職守,分站少人值班”為目的。設(shè)備裝置的啟、停及聯(lián)動運轉(zhuǎn)均可由**控制室遠程操縱與調(diào)度。
1.4系統(tǒng)的故障診斷
控制系統(tǒng)有一套完整的自診斷功能,可以在運行中自動地診斷出系統(tǒng)的任何一個部件是否出現(xiàn)故障,并且在監(jiān)控軟件中及時、準(zhǔn)確地反映出故障狀態(tài)、故障時間、故障地點、及相關(guān)信息。在系統(tǒng)發(fā)生故障后,I/O的狀態(tài)應(yīng)返回到系統(tǒng)根據(jù)工藝要求預(yù)設(shè)置的狀態(tài)上。
1.5系統(tǒng)擴展性和兼容性
為了**該污水處理廠擴建或改造時滿足工廠的控制要求,控制系統(tǒng)具有較強擴展能力。
控制系統(tǒng)主要用于污水處理廠的生產(chǎn)控制、運行操作、監(jiān)視管理。不**可靠的硬件設(shè)備,還有功能強大,運行可靠,界面友好的系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件、編程軟件和控制軟件。
監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)為面向?qū)ο蟮模瑢崟r式,關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。操作系統(tǒng)和監(jiān)控軟件具有冗余和容錯及災(zāi)難性恢復(fù)等功能。
二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及特點:
2.1控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
該污水處理廠自控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)控制方式。該控制系統(tǒng)共分為主控級(中控室)和現(xiàn)地控制層(分控站)。實現(xiàn)相應(yīng)控制層設(shè)備的監(jiān)視、操作、控制和網(wǎng)絡(luò)通訊連接。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如下:
2.2 中控室
擬設(shè)于綜合樓內(nèi)。**控制室的監(jiān)控管理操作站系統(tǒng)完成全廠的自動控制。包括兩套互為熱備的監(jiān)控工作站、印機、UPS電源。**控制系統(tǒng)通過工業(yè)以太網(wǎng),采用光纜與各現(xiàn)場控制PLC站連接。這兩套工作站為熱冗余配備,可以分別側(cè)重監(jiān)測或組態(tài)功能,故障時互為備用,具有靈活的運行方式。
為觀顯示全廠工藝過程全貌,方便管理,在中控制室設(shè)立了電動投影屏幕和投影儀,顯示全廠工藝流程圖和主要參數(shù)及設(shè)備運行狀態(tài)。
通過大容量的UPS 為**控制室的所有設(shè)備提供了高質(zhì)量的電源。
2.3分控站
每個分控站配置一套PLC控制柜。柜內(nèi)包括可編程序控制器、操作員界面HMI、24VDC電源裝置、冗余光纖交換機、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,安裝連接纜線和附件等。
根據(jù)污水廠工藝特點,構(gòu)筑物的布置和現(xiàn)場控制的分布情況,設(shè)置四個PLC現(xiàn)場子站,PLC現(xiàn)場子站選用可編程序控制器(PLC),PLC為模塊化結(jié)構(gòu),硬件配置較靈活,易于擴展,軟件編程方便。并且PLC子站與相應(yīng)的MCC置于同一地點,節(jié)省其間電纜。當(dāng)中控室監(jiān)控工作站故障退出運行或通道故障使分控站控制單元和主控級監(jiān)控工作站通訊中斷時,各現(xiàn)地控制單元能獨立運行,進行控制和監(jiān)視,提高運行可靠性。
1#現(xiàn)場控制站位于污泥濃縮脫水機房內(nèi)。
負責(zé)監(jiān)控:粗格柵及進水泵房、細格柵及曝氣沉砂池、撇水池、污泥濃縮脫水機房。
控制對象為:1#、2#回轉(zhuǎn)式細格柵除污機;無軸螺旋壓榨機;桁車;吸砂機;中心傳動濃縮機10WF1、10WF2、10WF3軸流風(fēng)機。
IO點數(shù)統(tǒng)計:數(shù)字量輸入DI:83;數(shù)字量輸出DO:34;模擬量輸入AI:17;模擬量輸出AO:1。
2#現(xiàn)場控制站位于鼓風(fēng)機房及變配電間內(nèi)。
負責(zé)監(jiān)控:加藥間、鼓風(fēng)機房和變配電間。
控制對象為:7GB2、7GB3、7GB5、7GB6鼓風(fēng)機、7GV2、7GV3、7GV5、7GV6電動蝶閥;7ZF11、7ZF12、7ZF13、7ZF14、7ZF21、7ZF22、7ZF23、7ZF24、7ZF31、7ZF32、7ZF33、7ZF34軸流風(fēng)機; 8WF1、8WF2、8WF3軸流風(fēng)機; 2GV電動調(diào)節(jié)閥。
IO點數(shù)統(tǒng)計:數(shù)字量輸入DI:113;數(shù)字量輸出DO:40;模擬量輸入AI:8;模擬量輸出AO:6。
3#現(xiàn)場控制站位出水泵房內(nèi)。
負責(zé)監(jiān)控:**池、清水池、出水泵房。
控制對象為:1#、2#、3#、4#離心泵;6FM1、6FM2、6FM3軸流風(fēng)機;12XHB1、12XHB2循環(huán)泵;12BJB1、12BJB2補水泵。
IO點數(shù)統(tǒng)計:數(shù)字量輸入DI:26;數(shù)字量輸出DO:9;模擬量輸入AI:10;模擬量輸出AO:0。
4#現(xiàn)場控制站位于A2/O+MBR池附屬建筑內(nèi)。
負責(zé)監(jiān)控:A2/O+MBR池。(此站控制系統(tǒng)供應(yīng)商已集成,具備以太網(wǎng)通訊接口,配置觸摸屏和不間斷電源。)
2.4 控制系統(tǒng)特點
2.4.1 由于控制設(shè)備的分布特點及控制的獨立性,采用現(xiàn)地元件層實現(xiàn)自動化儀表的數(shù)據(jù)采集,采用現(xiàn)地控制單元實現(xiàn)了相對獨立設(shè)備的本體控制;從而大大**了操作員工作站監(jiān)控操作站的負荷,有利于各級控制設(shè)備監(jiān)控功能的合理分配和利用;
2.4.2由于各現(xiàn)地控制單元相對獨立,并且能夠脫網(wǎng)獨立運行,特別是在集控層總線網(wǎng)絡(luò)癱瘓時,能夠**現(xiàn)地單元可靠地運行,大大提高了控制系統(tǒng)的可靠性;
2.4.3采用分層分布式控制方式,使得總線網(wǎng)絡(luò)的通訊負荷減少、通訊誤碼率大大降低,解決了數(shù)據(jù)通訊的瓶徑問題,同時使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更清晰、檢修維護更方便;
采用分層分布式控制方式,該控制系統(tǒng)具有更好的擴展性,若需對系統(tǒng)擴展,只要將接入相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)層中即可,不會影響到集控層網(wǎng)絡(luò)的運行和操作。
三、系統(tǒng)控制方式及功能描述:
3.1 系統(tǒng)控制方式:
現(xiàn)場手動模式:設(shè)備的現(xiàn)場控制箱或MCC 控制柜上的“就地/遠程”開關(guān)選擇“就地”方式時,通過現(xiàn)場控制箱或MCC 控制柜上的按鈕實現(xiàn)對設(shè)備的啟/停、開/關(guān)操作。
遙控模式:即遠程手動控制方式?,F(xiàn)場控制箱或MCC 控制柜上的“就地/遠程” 開關(guān)選擇“遠程”方式時,操作人員通過操作面板或中控系統(tǒng)操作站的監(jiān)控畫面用鼠標(biāo)器或鍵盤選擇“遙控”方式并對設(shè)備進行啟/停、開/關(guān)操作。
自動模式:現(xiàn)場控制箱或MCC 控制柜上的“就地/遠程”開關(guān)選擇“遠程”方式,且現(xiàn)場控制站的“自動/遙控”設(shè)定為“自動”方式時,設(shè)備的運行完全由各PLC 根據(jù)污水處理廠的工況及生產(chǎn)要求來完成對設(shè)備的運行或開/關(guān)控制,而不需要人工干預(yù)。
控制方式設(shè)計為:就地手動控制優(yōu)先,在此基礎(chǔ)上,設(shè)置遠程遙控和自動控制??刂萍墑e由高到低為:現(xiàn)場手動控制、遙控控制、自動控制。
3.2主控級設(shè)備:
該污水處理廠自控系統(tǒng)主控工作作站接收全廠設(shè)備的運行狀況,同時也對現(xiàn)地控制設(shè)備發(fā)送各種控制命令。主控級工作站由兩套互為熱備的臺灣研華公司生產(chǎn)的IPC-610H型工控機作為主要控制設(shè)備,采用Microsoft公司的Windows XP 操作系統(tǒng)和德國西門子的自動化監(jiān)控組態(tài)軟件WINCC開發(fā)版工業(yè)組態(tài)軟件,完成數(shù)據(jù)的采集、設(shè)備的控制和監(jiān)視以及與各分控站的通訊功能等。
主控級設(shè)備功能:
3.2.1 數(shù)據(jù)采集
l 實時采集各個終端站傳送的各類數(shù)據(jù)和信號,通過在彩色監(jiān)視器(TFT)顯示總工藝流程圖,分段工藝流程圖,供電系統(tǒng)圖,工藝參數(shù),電氣參數(shù),電氣設(shè)備運行狀態(tài)等。
l 操作站以"人—機"對話方式指導(dǎo)操作,自動狀態(tài)下,可用鍵盤或鼠標(biāo)器設(shè)定工藝參數(shù)、控制電氣設(shè)備。
3.2.2 數(shù)據(jù)處理
l 對來自各現(xiàn)地控制單元的實時數(shù)據(jù)和相關(guān)設(shè)備狀態(tài)信息進行數(shù)據(jù)校驗檢測;
l 實現(xiàn)系統(tǒng)的故障檢測和診斷功能,如總線網(wǎng)絡(luò)中途斷線、站的失電、站地址的沖突、模塊配置不對應(yīng)等常見故障;
l 匯總各現(xiàn)地控制單元的所有上送數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息。
l 數(shù)據(jù)查詢功能:對系統(tǒng)中存儲的相關(guān)設(shè)備數(shù)據(jù)能夠按照時間、時段、設(shè)備、報警等各種方式進行查詢;
l 數(shù)據(jù)檢測功能:對現(xiàn)地控制單元上送數(shù)據(jù)進行實時性、可靠性等驗證,**數(shù)據(jù)的正確性;
l 根據(jù)采集的實時數(shù)據(jù)生成相應(yīng)的各類生產(chǎn)報表、形成歷史數(shù)據(jù)記錄、趨勢曲線記錄等;
l 完成語音報警等功能;
3.2.3 控制和監(jiān)視
l 實現(xiàn)全廠各個現(xiàn)地控制單元的實時監(jiān)視;
l 通過人機終端,實時顯示各現(xiàn)地控制單元的狀態(tài)信息和實時控制。
3.2.4 數(shù)據(jù)通訊
通過光纖總線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)主控級計算機與分控站PLC和智能通訊裝置的實時數(shù)據(jù)通訊;
3.2.5 畫面顯示
l 根據(jù)系統(tǒng)采集的各分控站控制單元設(shè)備的實時數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息,實時刷新系統(tǒng)的相關(guān)畫面;
l 實時顯示系統(tǒng)的總工藝流程圖,分段工藝流程圖,供電系統(tǒng)圖,工藝參數(shù),電氣參數(shù),電氣設(shè)備運行狀態(tài)等;
l 系統(tǒng)畫面中設(shè)置導(dǎo)航畫面,通過導(dǎo)航畫面可方便實現(xiàn)畫面的快速切換;
l 在每個畫面設(shè)置畫面幫助,可為操作員提供快速操作幫助;
3.2.6 存儲和打印
實時記錄和存儲系統(tǒng)中各分控控制單元中相關(guān)設(shè)備的實時數(shù)據(jù),并形成歷史數(shù)據(jù)文件。實時存儲和打印的數(shù)據(jù)主要有:
l 各類操作記錄;
l 各類事故和故障記錄;
l 各類報表記錄等。
3.2.7 事故、故障報警
l 系統(tǒng)可實現(xiàn)系統(tǒng)中各分控控制單元所有設(shè)備的事故、故障等的報警、記錄以及相應(yīng)的報警畫面彈出顯示、語音報警等功能,并且能夠按照報警發(fā)生的時間、次序、設(shè)備名稱、事故和故障名稱等等進行查詢等。
3.2.8 保護功能
系統(tǒng)具有多種安全設(shè)備、操作員操作權(quán)限設(shè)置、操作命令確認、操作口令確認、設(shè)備聯(lián)鎖等功能,可實現(xiàn)系統(tǒng)的安全、可靠、正常運行。
l 系統(tǒng)設(shè)置有操作員操作權(quán)限等級設(shè)置,可根據(jù)操作要求,進行相應(yīng)權(quán)限的登錄操作;
l 操作員在操作過程中設(shè)置有操作口令和操作命令確認,有效地避免了設(shè)備的誤動;
3.2.9 自診斷功能
系統(tǒng)能夠提供**的硬件和軟件自診斷功能,主要包括:
l 計算機硬件設(shè)備及接口設(shè)備的自檢;
l 系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)連接的自檢;
l 系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的自檢、故障提示等功能。
軟件
3.2.10 系統(tǒng)軟件
選用具有開放式軟件接口的實時多任務(wù)、多用戶系統(tǒng)的Microsoft Windows Xp中文版網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。
3.2.11 數(shù)據(jù)庫軟件
采用實時分布式關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),通過對監(jiān)控對象的組態(tài),實時監(jiān)測和控制各監(jiān)控對象,并自動生成操作記錄、遙信變位、事故記錄等實時數(shù)據(jù)。
歷史數(shù)據(jù)庫能夠通過DDL、DDE及OLE等與其它應(yīng)用軟件交換數(shù)據(jù),并帶有標(biāo)準(zhǔn)的SQL接口和ODBC接口,為系統(tǒng)維護、管理提供技術(shù)基礎(chǔ)。
3.2.12 應(yīng)用軟件
包括工業(yè)實時監(jiān)控組態(tài)軟件、現(xiàn)場總線組態(tài)軟件、數(shù)據(jù)庫軟件、標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制和專用水處理過程控制圖形庫等。工業(yè)實時監(jiān)控組態(tài)軟件配置有開發(fā)版(無限點)、運行版和監(jiān)控版。其主要功能是:
(1)運行監(jiān)控
采用圖控軟件組態(tài)設(shè)計中控室的運行監(jiān)控軟件,具有中文界面、操作提示和幫助系統(tǒng)。操作界面主要以流程圖方式表示,從總體流程圖直到每個單體的局部流程圖,在流程圖上顯示的設(shè)備,均可點擊進入該設(shè)備的進一步細節(jié)數(shù)據(jù)或?qū)ζ溥M行控制。工藝過程、運行數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)均以圖形方式直觀表示。運行參數(shù)和目標(biāo)控制參數(shù),可以點擊進入其屬性或進行設(shè)定修改。
(2)數(shù)據(jù)庫的生成及管理
提供整個監(jiān)控系統(tǒng)運行的各種數(shù)據(jù)參數(shù)、各機械電氣設(shè)備狀態(tài)、以及各接口設(shè)備狀態(tài)的實時數(shù)據(jù)庫及歷史數(shù)據(jù)庫,并能根據(jù)信息分類生成各種專用數(shù)據(jù)庫,且具有在線查詢、修改、處理、打印等數(shù)據(jù)庫管理軟件,可進行日常的操作及維護,同時還具有ODBC功能,與其它數(shù)據(jù)庫建立共享關(guān)系。
保存在內(nèi)存中的實時數(shù)據(jù)庫應(yīng)存貯由各種監(jiān)控對象的動態(tài)數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)刷新周期應(yīng)可調(diào),以**關(guān)鍵數(shù)據(jù)的實時響應(yīng)速度。短期歷史數(shù)據(jù)庫應(yīng)能夠保存7天的實時數(shù)據(jù)和組合數(shù)據(jù),并不斷地予與刷新(其數(shù)據(jù)來自于實時數(shù)據(jù)庫)。歷史數(shù)據(jù)庫中能夠存入各設(shè)備的運行參數(shù)、報警記錄、事故記錄、調(diào)度指令等。并具有存貯3年運行數(shù)據(jù)的能力。
(3)組態(tài)
通信組態(tài):生成各種通信關(guān)系。明確節(jié)點間的通信關(guān)系,可實現(xiàn)現(xiàn)場儀表與PLC之間、PLC與監(jiān)控計算機之間,以及計算機與計算機之間的數(shù)據(jù)通信。
控制系統(tǒng)組態(tài):生成各種控制回路。明確系統(tǒng)的控制功能,各控制回路組成結(jié)構(gòu)、控制方式與策略。
(4)圖形生成及查詢
應(yīng)用軟件具有強力而有效的圖形組態(tài)顯示功能。能畫出總平面圖、工藝流程圖、設(shè)備平立面布置圖、電氣主接線圖等。在確定監(jiān)控畫面后,可對監(jiān)控對象進行形象圖符設(shè)計、組態(tài)、連接、生成完整的實時監(jiān)控畫面,使用戶能夠在顯示器上查詢到各種監(jiān)控對象的動態(tài)信息及故障,其形式可以是圖像、報表、曲線、以及直方圖等,并在投影屏上有動態(tài)顯示數(shù)據(jù)。
同時,還具有友好的中文人機接口界面,采用圖形、圖標(biāo)方式,使管理人員方便地使用鼠標(biāo)器或鍵盤對系統(tǒng)進行管理、控制。通過監(jiān)控畫面的切換,進行數(shù)據(jù)查詢、狀態(tài)查詢、數(shù)據(jù)存貯、控制管理等各種操作。
(5)日常管理
日常的數(shù)據(jù)管理是對采集到的各種數(shù)據(jù)進行計算、處理、分類,自動生成各種數(shù)據(jù)庫及報表,供實時監(jiān)控、查詢、修改、打印,生成后的報表文件的修改或重組。
軟件系統(tǒng)的可靠性能夠**數(shù)據(jù)的**安全,防止對數(shù)據(jù)的非法訪問,特別是對原始數(shù)據(jù)的修改。按操作等級進行管理,一般情況下,至少設(shè)置三級操作級,即觀察級、控制操作級、維護即,每一級都設(shè)有訪問控制。
具有日常的網(wǎng)絡(luò)管理功能,維持整個局域網(wǎng)的運行,定時對各接口設(shè)備進行自檢、異常時發(fā)出報警信號。
(6)設(shè)備管理
對組成系統(tǒng)的所有硬件設(shè)備及運行狀態(tài)進行在線監(jiān)測及自診斷;對實時監(jiān)控的所有對象的運行狀態(tài)進行監(jiān)測及自診斷;對各類設(shè)備運行情況(如工作累計時間、**保養(yǎng)日起)進行在線監(jiān)控,并存入相應(yīng)文檔,以備維護保養(yǎng);對設(shè)備故障提出參考處理意見。
(7)能耗管理
軟件系統(tǒng)能夠?qū)ο到y(tǒng)的設(shè)備運行記錄及控制模式進行綜合考慮,使系統(tǒng)能在**的能耗下發(fā)揮**的效益。
(8)工控組態(tài)軟件
系統(tǒng)監(jiān)控組態(tài)軟件是一個精心設(shè)計開發(fā)的實時系統(tǒng)工作平臺。軟件本身及相關(guān)文檔均為中文版本,為**或國內(nèi)**組態(tài)軟件。具有全圖形化界面、全集成、面向?qū)ο蟮拈_發(fā)方式,使得系統(tǒng)開發(fā)人員使用方便、簡單易學(xué)。功能覆蓋廣,軟件組合靈活,**性、內(nèi)在結(jié)構(gòu)和機制的**性應(yīng)該**用戶可快速開發(fā)出實用而有效的自動化監(jiān)控系統(tǒng)。
數(shù)據(jù)采集方面,同時支持多種PLC的通訊,如施耐德、西門子、AB等多家產(chǎn)品的數(shù)據(jù)通訊,具有很強的兼容性;支持同時采集各種PLC、儀表、變頻器、板卡、RTU等設(shè)備的數(shù)據(jù);支持電話撥號、電臺、GPRS、VPN等遠程多種通訊方式;具備相位采集功能。
工作站應(yīng)可對整個系統(tǒng)設(shè)置安全管理。支持使用用戶,權(quán)限,優(yōu)先級,安全區(qū)的方式為用戶提供安全驗證。
工作站監(jiān)控、組態(tài)必須的軟件均基于Windows XP操作系統(tǒng)。
系統(tǒng)可以在各種語言版本的操作系統(tǒng)上運行,可以在畫面中同時使用漢字及其他多國文字和符號;具備全中文的開發(fā)和運行環(huán)境。
組態(tài)軟件能支持OPC標(biāo)準(zhǔn),同時具備OPC Server和OPC Client功能,可以快速、可靠地與眾多不同生產(chǎn)商制造的硬件設(shè)備實現(xiàn)可靠的通訊。
支持變量的快速搜索,并且為方便用戶二次開發(fā),組態(tài)軟件必須支持全中文變量名和函數(shù)名及結(jié)構(gòu)變量和引用變量;支持變量的批量生成、合并、導(dǎo)入、導(dǎo)出;支持自定義函數(shù)。
具備設(shè)備模型和圖形模型功能,通過設(shè)備模型快速創(chuàng)建變量和關(guān)于該變量的邏輯計算處理。通過圖形模型可以快速部署已經(jīng)制作好的圖形動畫.
支持類C語言等作為內(nèi)置編程語言,支持系統(tǒng)事件,變量改變事件,報警事件,熱鍵事件,條件事件,自定義函數(shù)、定時腳本和調(diào)度腳本等多種腳本類型,為用戶提供方便的開發(fā)平臺。
組態(tài)軟件支持各種運算函數(shù),包括:事件驅(qū)動的算術(shù)和邏輯運算、邏輯關(guān)系運算、報警狀態(tài)處理、定時器、對數(shù)和指數(shù)運算、三角函數(shù)、按位運算、字符串處理、數(shù)制轉(zhuǎn)換、取平均值、**值、**小值、取中間值、記錄歷史值、統(tǒng)計操作次數(shù)和操作持續(xù)時間等功能在內(nèi)的統(tǒng)計運算。
軟件畫面支持在開發(fā)和運行時的無極縮放,畫面可以按比例縮放;支持圖層的操作,可以把不同的圖素分配到不同的圖層上去,進行開發(fā)和管理,圖層可以控制顯示和隱藏;支持GDI+,支持過渡色和透明色;
組態(tài)軟件具備多樣圖庫,含有污水處理工程基本圖庫元素,節(jié)省繪圖開發(fā)時間。采用項目樹使得程序生成靈活,程序組織清晰明了。Windows下的在線幫助功能;項目文件備份功能;工程支持口令保護;能支持Web Server 功能。遠程客戶可透過網(wǎng)絡(luò),配合服務(wù)器及瀏覽器取得與現(xiàn)場一致之運作畫面。
提供分布式報警,操作員可同時從多個遠程位置瀏覽及確認警報信息。
為滿足污水處理廠自控系統(tǒng)要求,實現(xiàn)軟件界面人性化、實物化、動態(tài)化,同時考慮其安全性、通用性及易擴展性,監(jiān)控軟件選用德國西門子的自動化監(jiān)控組態(tài)軟件WINCC。
自動化監(jiān)控軟件的基本技術(shù)要求如下:
·基于Windows Xp或vista平臺;
·基于實時的客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)及組件(COM)內(nèi)核;
·**支持ActiveX控件及控件安全容器技術(shù);
·內(nèi)置微軟標(biāo)準(zhǔn)編程語言,嵌入式Visual Basic for Application;
·支持OPC客戶及OPC服務(wù)器模式;
·標(biāo)準(zhǔn)SQL/ODBC接口, 易于與關(guān)系數(shù)據(jù)庫集成;
·豐富的圖符圖形工具,動畫向?qū)?,功能鍵可以預(yù)定義,標(biāo)簽組編輯功能,給予時間和事件調(diào)度處理功能;
·報警和信息管理,報警過濾,和遠程報警管理;
·支持Windows Xp或vista用戶級安全系統(tǒng);
·支持SOA功能;
·圖表對象和趨勢顯示,歷史數(shù)據(jù)采集;
·有與上層管理信息系統(tǒng)接口,可以同時連接多種下位控制器,易于系統(tǒng)擴充。
a.監(jiān)控計算機軟件功能要求
·組態(tài)軟件
--通信組態(tài):生成各種通信關(guān)系??蓪崿F(xiàn)現(xiàn)場儀表與PLC之間、PLC與監(jiān)控計算機之間,以及計算機與計算機之間的數(shù)據(jù)通信。
--控制系統(tǒng)組態(tài):生成各種控制回路。各控制回路組成結(jié)構(gòu)、控制方式與策略。
·維護軟件:對現(xiàn)場控制系統(tǒng)軟硬件的運行狀態(tài)進行監(jiān)視、故障診斷,以及軟件的測試維護等。
·仿真軟件:對控制系統(tǒng)的部件(通信節(jié)點、網(wǎng)段、功能模塊等)進行仿真運行。可對系統(tǒng)進行組態(tài)、調(diào)試、研究。
·設(shè)備管理軟件:對現(xiàn)場設(shè)備進行維護管理。配置專門的設(shè)備管理軟件。
·監(jiān)控軟件
--實時數(shù)據(jù)采集:將現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)送入計算機,并置入實時數(shù)據(jù)庫的相應(yīng)位置。
--常規(guī)控制計算與數(shù)據(jù)處理:標(biāo)準(zhǔn)PID,積分分離,超前滯后,比例,一階、二階慣性濾波,高選、低選,輸出限位等
--優(yōu)化控制:根據(jù)數(shù)學(xué)模型,完成監(jiān)控層的各種**控制功能:**系統(tǒng)、預(yù)測控制、模糊控制等
--邏輯控制:時間程序控制,如完成開、停車的順序啟停過程。
--報警監(jiān)視:監(jiān)視生產(chǎn)過程的參數(shù)變化,并對信號越限進行相應(yīng)的處理,如聲光報警等。
--運行參數(shù)的畫面顯示:帶有實時數(shù)據(jù)的流程圖、棒圖顯示,歷史趨勢顯示等。
--報表輸出:生產(chǎn)報表的打印輸出。
--操作與參數(shù)修改:實現(xiàn)操作人員對生產(chǎn)過程的人工干預(yù),修改給定值,控制參數(shù)、報警設(shè)定等。
·文件管理
--數(shù)據(jù)庫管理:在線與歷史數(shù)據(jù)管理、綜合利用、保存等。
--統(tǒng)計控制軟件:按照數(shù)理統(tǒng)計方法分析現(xiàn)場采集的工藝變量數(shù)據(jù),監(jiān)視和評判系統(tǒng)的控制與運行狀態(tài),指導(dǎo)操作人員**掌握生產(chǎn)情況,排除故障。以科學(xué)方法評估生產(chǎn)過程能力,指導(dǎo)系統(tǒng)改進。包括:在線與歷史數(shù)據(jù)預(yù)處理、各種統(tǒng)計控制圖、直方圖、事件觸發(fā)采樣、在線報警、過程能力分析、分析記錄等。
3.3 分控站設(shè)備:
污水處理廠自控系統(tǒng)分控站由四個PLC站等組成,每個控制站選用一套用德國西門子S7-300系列PLC,并配備一臺北京昆侖通態(tài)觸摸屏,實現(xiàn)全廠自控儀表及其他設(shè)備的監(jiān)視和控制,同時各分控站與主控級操作站進行數(shù)據(jù)交換,各分控站接收主控級操作站發(fā)來的各種控制命令,**終實現(xiàn)全廠所有設(shè)備的監(jiān)控,**了全廠設(shè)備安全、穩(wěn)定運行。
3.3.1 分控站設(shè)備控制功能:
按控制程序?qū)λ牴ざ蝺?nèi)的工藝過程、電氣設(shè)備進行自動控制,同時采集工藝參數(shù)及電氣設(shè)備運行狀態(tài)。
通過通信總線與**控制室的監(jiān)控管理系統(tǒng)進行通信。向監(jiān)控管理系統(tǒng)傳送數(shù)據(jù),并接受監(jiān)控管理系統(tǒng)發(fā)出的部分開停機命令。
在操作屏上顯示所轄工段的工藝流程圖,工藝參數(shù),電氣參數(shù),及設(shè)備運行狀態(tài)。通過功能鍵盤設(shè)定工藝參數(shù),控制電氣設(shè)備。
就地控制:在設(shè)備調(diào)試、維修階段提供現(xiàn)場操作的手段,在意外情況下可以以**快的方式進行現(xiàn)場緊急停車。
分站控制對象包括:粗格柵及進水泵房、細格柵間及曝氣沉砂池、A2/O+MBR生化池、紫外線**池、清水池、出水泵房、污泥撇水池、污泥濃縮脫水機房、鍋爐房。
粗格柵及進水泵房:
1、粗格柵
(1)功能:去除污水中較大懸浮物,并攔截直徑大于20mm的雜質(zhì),**水泵正常運行。
(2)主要設(shè)備:旋轉(zhuǎn)式格柵2臺。
(3)運行方式:格柵采用自動控制。根據(jù)柵前柵后水位差或格柵工作周期(時間可調(diào))控制,柵格前后的液位差由PLC自動控制清污,同時設(shè)手動控制,格柵設(shè)工況指示和故障報警系統(tǒng),與皮帶輸送機聯(lián)動工作、延時停機。柵渣通過帶輪的垃圾小斗車收集。
2、進水泵房
(1)功能:將污水一次提升至細格柵,以便后續(xù)構(gòu)筑物的正常運行。
(2)主要設(shè)備:近期配備潛污泵4臺,3用1備。
(3)運行方式:水泵自動控制運行,根據(jù)水位控制水泵輪流工作,設(shè)高、低水位報警系統(tǒng)和水泵工況指示及報警系統(tǒng),低水位時全部水泵停機。
細格柵:
(1)功能:去除污水中較大漂浮物,并攔截直徑大于6mm的固體物,以**生物處理及污泥處理系統(tǒng)正常運行。
(2)、主要設(shè)備:設(shè)回轉(zhuǎn)式細格柵2臺;無軸螺旋壓榨機一臺。
(3)運行方式:格柵自動控制根據(jù)細格柵前后水位差或格柵工作周期(時間可調(diào))實現(xiàn),細格柵前后的液位差由PLC自動控制清污動作,同時設(shè)手動控制。細格柵設(shè)置工況指示和故障報警系統(tǒng)。兩臺格柵共用一臺無軸螺旋壓榨機,將柵渣送至落渣斗,下滑至帶輪的垃圾小斗車中。
曝氣沉砂池:
(1)功能:去除污水中比重大于2.65,粒徑大于0.2mm的砂粒,保護后續(xù)水處理設(shè)備,防止管道淤塞。曝氣的功能是使附著在砂粒表面的污泥分離,使沉砂易于脫水,同時避免細小的有機懸浮物沉淀,**沉砂質(zhì)量。
(2)主要設(shè)備:一臺橋式單槽刮砂機(帶撇渣裝置);吸砂泵1臺。
(3)運行方式:橋式單槽刮砂機(帶撇渣裝置)連續(xù)運轉(zhuǎn),吸砂泵按程序控制定時運轉(zhuǎn),砂水分離器與吸砂泵同步運轉(zhuǎn)。
A2/O+MBR生化池:
該設(shè)備間控制系統(tǒng)已有廠家提供,此方案控制不于考慮,只需要廠家提供數(shù)據(jù)采集點即可。
紫外線**池:
(1)功能:進行尾水**,避免尾水中細菌對水體及水生物的影響。
(2)主要設(shè)備: 1套紫外線**模塊。
(3)運行方式:通過安裝在模塊前后的水位差儀器監(jiān)控紫外線模塊的安全運作。
清水池;
清水池設(shè)2座
(1) 功能:儲存并調(diào)節(jié)出水量。
出水泵房:
(1)功能:用于再生水提升至再生水用水點。
(2)主要設(shè)備:設(shè)臥式離心泵4臺(3用1備),。
(3)運行方式:水泵自動控制運行,根據(jù)吸水井水位控制水泵工作,設(shè)高、低水位報警系統(tǒng)和水泵工況指示及報警系統(tǒng),低水位時全部水泵停機。
鼓風(fēng)機房及變配電間:
(1)功能:為A2/O+MBR池和曝氣沉砂池供氧,**生物系統(tǒng)正常運行。
(2)主要設(shè)備:
生化區(qū)供氧設(shè)備:羅茨鼓風(fēng)機3臺(2用1備)變頻
膜區(qū)供氧設(shè)備:羅茨鼓風(fēng)機3臺(2用1備)變頻
同時配套空氣過濾器和起重設(shè)備。
(3)運行控制:鼓風(fēng)機通過生化區(qū)的DO及膜區(qū)的運行情況進行風(fēng)量調(diào)節(jié)。加藥間:
(1)功能:在好氧區(qū)前端進行加藥除磷。
(2)主要設(shè)備:計量泵2臺,整套溶藥加藥設(shè)備,
(3)運行方式:根據(jù)實際出水水質(zhì)狀況手動控制運行。
污泥撇水池:
(1)功能:污泥撇水池用于調(diào)蓄剩余污泥,同時為了避免剩余污泥中的磷在厭氧條件下重新釋放,控制停留時間在4h以內(nèi)。
(2)主要設(shè)備:中心傳動濃縮機2臺。
(3)運行控制:與A2/O+MBR池排泥閥門及污泥脫水機協(xié)調(diào)運行。
污泥濃縮脫水機房:
(1)功能:對剩余污泥進行濃縮壓濾脫水,使污泥含水率降低到盡可能低的程度,以減少污泥體積并便于裝卸作業(yè)。
(2)主要設(shè)備:帶寬2.0m帶式濃縮脫水一體機2套;每臺脫水機配備污泥螺桿泵、加藥泵、沖洗泵1套,絮凝劑調(diào)配裝置共用1套。
(3)運行方式:與A2/O+MBR池排泥、剩余污泥泵及撇水池協(xié)調(diào)運行。鍋爐房:
(1)功能:污水廠建筑物室內(nèi)采暖。
(2)主要設(shè)備:循環(huán)水泵兩臺(一備一用)、補水泵兩臺(一備一用)。
(3)運行方式:采用變頻定壓補水。
3.4 網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備:
**控制室與各現(xiàn)場PLC控制站之間采用工業(yè)以太網(wǎng)通信方式,主干網(wǎng)通信速率為100Mbps,各連接站點通信速率為10/100Mbps自適應(yīng),通信介質(zhì)為光纖,由于光纖為非導(dǎo)體的石英構(gòu)成,由雷電產(chǎn)生的電荷不會耦合至光纖上,從而增強通信網(wǎng)絡(luò)安全性能。光纖冗余交換機選用煙臺正維科技WISE6000系列交換機,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為冗余環(huán)網(wǎng),以大大提高通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性。
WISE6000系列是一種工業(yè)級、非管型、冗余以太網(wǎng)交換機。其獨特的FAR-Ring冗余環(huán)網(wǎng)技術(shù)為您的以太網(wǎng)絡(luò)帶來智能冗余;標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)4級設(shè)計,能夠滿足各種工業(yè)現(xiàn)場的要求;所有器件選用工業(yè)級的器件,實現(xiàn)了較高的可靠性。采用業(yè)內(nèi)**的網(wǎng)絡(luò)方案,提供2.0G無阻塞交換帶寬。
特點:
WISE6000-2S(M)-6T-R ------8口即插即用冗余工業(yè)以太網(wǎng)交換機專為工業(yè)應(yīng)用設(shè)計,提供2個冗余光口和6個自適應(yīng)以太網(wǎng)電口,適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境,具備良好的電磁抗干擾性能。
特性:
-25℃~70℃的工作溫度
支持FAR-Ring環(huán)網(wǎng)冗余協(xié)議(自愈時間<50ms)
冗余雙直流電源輸入
電源故障,可由繼電器輸出報警
鋁制機箱**散熱,無風(fēng)扇設(shè)計
IP40防護等級
DIN導(dǎo)軌式安裝方式
通過CE、FCC、國電**
產(chǎn)品規(guī)格:
端口:百兆光口:2個冗余100Base-F(X)光口
百兆電口:6個10/100Base-T(X)自適應(yīng)以太網(wǎng)接口(RJ45電口)
技術(shù):IEEE802.3, 802.3u, 802.3x,存儲轉(zhuǎn)發(fā)處理方式
MAC地址表大?。?K
組網(wǎng):環(huán)型、星型、鏈型、相切環(huán)網(wǎng)
線纜:雙絞線: 0~100米
多模光纖:0~5km,1310nm
單模光纖:0~20km/40km/80km,1310nm/1550nm
電源:輸入電壓:DC12/24/48V雙電源或DC/AC110V/220V單電源
產(chǎn)品功耗:<8W或12W(滿負荷)
環(huán)境:工作溫度:-25℃~70℃
存儲溫度:-40℃~80℃
相對濕度:5%~95% (無凝結(jié))
機械結(jié)構(gòu):外殼:IP40保護標(biāo)準(zhǔn),鋁制外殼
尺寸(WⅹHⅹD):55.5mmⅹ138mmⅹ121.5mm
安裝方式:DIN導(dǎo)軌安裝
通過**:IEC61000-4-2防靜電(ESD):±8KV接觸放電,±15KV空氣放電
IEC61000-4-3電磁場:10V/M(80-1000MHz)
IEC61000-4-4瞬時高壓(brust):±4KV電源線,±4KV數(shù)據(jù)線
IEC61000-4-5浪涌電壓:±4KV(line/earth),±4KV(line/line)電源線,±2KV數(shù)據(jù)線
IEC61000-4-6防傳導(dǎo):10V(150KHz~80KHz