武威工业园区污水解决厂自控系统 技 术 方 案 兰州研创电子科技发展有限公司 9月29 武威工业园区污水厂自控系统方案及有关技术阐明一、系统概述：武威工业园区污水解决厂自控系统由PLC站与监控操作站控制管理系统构成自控系统和仪表检测系统两大某些构成。前者遵循“集中管理、分散控制、资源共享”原则；后者遵循“工艺必须、先进实用、维护简便”原则。为了满足武威工业园区污水解决厂工程实现上述规定，必要保证控制系统先进性和可靠性，才干保证本厂设备安全、正常、可靠运营。本方案本着质量可靠、技术先进、性价比高原则，结合我公司在实行其他类似项目中设计、实行和组织成功经验，充分考虑技术进步和系统扩展，采用分层分布式控制技术，发挥智能控制单元优势，减少并分散系统故障率，保证系统较高可靠性、经济性和扩展性，从而实现对各现场控制设备操作、控制、监视和数据通讯。1.1 系统基本规定工控通讯网络为光纤冗余环型工业以太网，通讯波特率100Mbps，系统自适应恢复时间300ms，通讯距离（无中继器）1Km， 网络介质规定使用可直埋光缆，在浮现故障时，可在线增长或删除任意一种节点，都不会影响到其她设备运营和通讯。本系统采用先进监控操作站控制系统，即系统采用全开放式、关系型、面向对象系统构造，支持不同计算厂家硬件在同一网络中运营，并支持实时多任务，多顾客操作系统。重要用于污水厂生产控制、运营操作、监视管理。控制系统不但有可靠硬件设备，还应有功能强大，运营可靠，界面和谐系统软件、应用软件、编程软件和控制软件。1.2系统可靠性规定控制系统在严格工业环境下可以长期、稳定地运营。系统组件设计符合真正工业级别，满足国内、国际安全原则。并且易配备、易接线、易维护、隔离性好，构造结实，抗腐蚀，适应较宽温度变化范畴。系统具备良好电磁兼容性，支持I/O模板在系统运营过程中进行带电热插拔。可以承受工业环境严格规定。1.3系统先进性系统设计以实现“现场无人职守，分站少人值班”为目。设备装置启、停及联动运转均可由中央控制室远程操纵与调度。1.4系统故障诊断控制系统有一套完整自诊断功能，可以在运营中自动地诊断出系统任何一种部件与否浮现故障，并且在监控软件中及时、精确地反映出故障状态、故障时间、故障地点、及有关信息。在系统发生故障后，I/O状态应返回到系统依照工艺规定预设立状态上。1.5系统扩展性和兼容性为了保证武威工业园区污水解决厂扩建或改造时满足工厂控制规定，控制系统具备较强扩展能力。控制系统重要用于污水解决厂生产控制、运营操作、监视管理。不但有可靠硬件设备，尚有功能强大，运营可靠，界面和谐系统软件、应用软件、编程软件和控制软件。监控系统数据库构造为面向对象，实时式，关系型数据库。操作系统和监控软件具备冗余和容错及劫难性恢复等功能。二、系统构造及特点：2.1控制系统构造武威工业园区污水解决厂自控系统采用分层分布式构造网络控制方式。该控制系统共分为主控级(中控室)和现地控制层（分控站）。实现相应控制层设备监视、操作、控制和网络通讯连接。网络构造图如下：2.2 中控室拟设于综合楼内。中央控制室监控管理操作站系统完毕全厂自动控制。涉及两套互为热备监控工作站、印机、UPS电源。中央控制系统通过工业以太网，采用光缆与各现场控制PLC站连接。这两套工作站为热冗余配备，可以分别侧重监测或组态功能，故障时互为备用，具备灵活运营方式。为观显示全厂工艺过程全貌，以便管理，在中控制室设立了电动投影屏幕和投影仪，显示全厂工艺流程图和重要参数及设备运营状态。通过大容量UPS 为中央控制室所有设备提供了高质量电源。2.3分控站每个分控站配备一套PLC控制柜。柜内涉及可编程序控制器、操作员界面HMI、24VDC电源装置、冗余光纤互换机、电源防雷过电压保护装置、小型断路器、接线端子、小型继电器，安装连接缆线和附件等。依照污水厂工艺特点，构筑物布置和现场控制分布状况，设立四个PLC现场子站，PLC现场子站选用可编程序控制器（PLC），PLC为模块化构造，硬件配备较灵活，易于扩展，软件编程以便。并且PLC子站与相应MCC置于同一地点，节约其间电缆。当中控室监控工作站故障退出运营或通道故障使分控站控制单元和主控级监控工作站通讯中断时，各现地控制单元能独立运营，进行控制和监视，提高运营可靠性。1#现场控制站位于污泥浓缩脱水机房内。负责监控：粗格栅及进水泵房、细格栅及曝气沉砂池、撇水池、污泥浓缩脱水机房。控制对象为：1#、2#回转式细格栅除污机；无轴螺旋压榨机；桁车；吸砂机；中心传动浓缩机10WF1、10WF2、10WF3轴流风机。 IO点数记录：数字量输入DI：83；数字量输出DO：34；模仿量输入AI:17；模仿量输出AO:1。2#现场控制站位于鼓风机房及变配电间内。负责监控：加药间、鼓风机房和变配电间。控制对象为：7GB2、7GB3、7GB5、7GB6鼓风机、7GV2、7GV3、7GV5、7GV6电动蝶阀；7ZF11、7ZF12、7ZF13、7ZF14、7ZF21、7ZF22、7ZF23、7ZF24、7ZF31、7ZF32、7ZF33、7ZF34轴流风机； 8WF1、8WF2、8WF3轴流风机； 2GV电动调节阀。IO点数记录：数字量输入DI：113；数字量输出DO：40；模仿量输入AI:8；模仿量输出AO:6。3#现场控制站位出水泵房内。负责监控：消毒池、清水池、出水泵房。控制对象为：1#、2#、3#、4#离心泵；6FM1、6FM2、6FM3轴流风机；12XHB1、12XHB2循环泵；12BJB1、12BJB2补水泵。IO点数记录：数字量输入DI：26；数字量输出DO：9；模仿量输入AI:10；模仿量输出AO:0。4#现场控制站位于A2/O+MBR池附属建筑内。负责监控：A2/O+MBR池。（此站控制系统供应商已集成，具备以太网通讯接口，配备触摸屏和不间断电源。)2.4 控制系统特点2.4.1 由于控制设备分布特点及控制独立性，采用现地元件层实现自动化仪表数据采集，采用现地控制单元实现了相对独立设备本体控制；从而大大减轻了操作员工作站监控操作站负荷，有助于各级控制设备监控功能合理分派和运用；2.4.2由于各现地控制单元相对独立，并且可以脱网独立运营，特别是在集控层总线网络瘫痪时，可以保证现地单元可靠地运营，大大提高了控制系统可靠性；2.4.3采用分层分布式控制方式，使得总线网络通讯负荷减少、通讯误码率大大减少，解决了数据通讯瓶径问题，同步使网络构造更清晰、检修维护更以便；采用分层分布式控制方式，该控制系统具备更好扩展性，若需对系统扩展，只要将接入相应网络层中即可，不会影响到集控层网络运营和操作。三、系统控制方式及功能描述：3.1 系统控制方式：现场手动模式：设备现场控制箱或MCC 控制柜上“就地/远程”开关选取“就地”方式时，通过现场控制箱或MCC 控制柜上按钮实现对设备启/停、开/关操作。遥控模式：即远程手动控制方式。现场控制箱或MCC 控制柜上“就地/远程” 开关选取“远程”方式时，操作人员通过操作面板或中控系统操作站监控画面用鼠标器或键盘选取“遥控”方式并对设备进行启/停、开/关操作。自动模式：现场控制箱或MCC 控制柜上“就地/远程”开关选取“远程”方式，且现场控制站“自动/遥控”设定为“自动”方式时，设备运营完全由各PLC 依照污水解决厂工况及生产规定来完毕对设备运营或开/关控制，而不需要人工干预。控制方式设计为：就地手动控制优先，在此基本上，设立远程遥控和自动控制。控制级别由高到低为：现场手动控制、遥控控制、自动控制。3.2 主控级设备：武威工业园区污水解决厂自控系统主控工作作站接受全厂设备运营状况，同步也对现地控制设备发送各种控制命令。主控级工作站由两套互为热备台湾研华公司生产IPC-610H型工控机作为重要控制设备，采用Microsoft公司Windows XP 操作系统和德国西门子自动化监控组态软件WINCC开发版工业组态软件，完毕数据采集、设备控制和监视以及与各分控站通讯功能等。主控级设备功能: 3.2.1 数据采集l 实时采集各个终端站传送各类数据和信号，通过在彩色监视器(TFT)显示总工艺流程图，分段工艺流程图，供电系统图，工艺参数，电气参数，电气设备运营状态等。l 操作站以人机对话方式指引操作，自动状态下，可用键盘或鼠标器设定工艺参数、控制电气设备。3.2.2 数据解决l 对来自各现地控制单元实时数据和有关设备状态信息进行数据校验检测；l 实现系统故障检测和诊断功能，如总线网络半途断线、站失电、站地址冲突、模块配备不相应等常用故障；l 汇总各现地控制单元所有上送数据和状态信息。l 数据查询功能：对系统中存储有关设备数据可以按照时间、时段、设备、报警等各种方式进行查询；l 数据检测功能：对现地控制单元上送数据进行实时性、可靠性等验证，保证数据对的性；l 依照采集实时数据生成相应各类生产报表、形成历史数据记录、趋势曲线记录等；l 完毕语音报警等功能；3.2.3 控制和监视l 实现全厂各个现地控制单元实时监视；l 通过人机终端，实时显示各现地控制单元状态信息和实时控制。3.2.4 数据通讯通过光纤总线网络实现主控级计算机与分控站PLC和智能通讯装置实时数据通讯；3.2.5 画面显示l 依照系统采集各分控站控制单元设备实时数据和状态信息，实时刷新系统有关画面；l 实时显示系统总工艺流程图，分段工艺流程图，供电系统图，工艺参数，电气参数，电气设备运营状态等；l 系统画面中设立导航画面，通过导航画面可以便实现画面迅速切换；l 在每个画面设立画面协助，可为操作员提供迅速操作协助；3.2.6 存储和打印实时记录和存储系统中各分控控制单元中有关设备实时数据，并形成历史数据文献。实时存储和打印数据重要有：l 各类操作记录；l 各类事故和故障记录；l 各类报表记录等。3.2.7 事故、故障报警l 系统可实现系统中各分控控制单元所有设备事故、故障等报警、记录以及相应报警画面弹出显示、语音报警等功能，并且可以按照报警发生时间、顺序、设备名称、事故和故障名称等等进行查询等。3.2.8 保护功能系统具备各种安全设备、操作员操作权限设立、操作命令确认、操作口令确认、设备联锁等功能，可实现系统安全、可靠、正常运营。l 系统设立有操作员操作权限级别设立，可依照操作规定，进行相应权限登录操作；l 操作员在操作过程中设立有操作口令和操作命令确认，有效地避免了设备误动；3.2.9 自诊断功能系统可以提供完善硬件和软件自诊断功能，重要涉及：l 计算机硬件设备及接口设备自检；l 系统通讯网络连接自检；l 系统有关设备自检、故障提示等功能。软件 3.2.10 系统软件选用品有开放式软件接口实时多任务、多顾客系统Microsoft Windows Xp中文版网络操作系统。3.2.11 数据库软件采用实时分布式关系型数据库系统，通过对监控对象组态，实时监测和控制各监控对象，并自动生成操作记录、遥信变位、事故记录等实时数据。历史数据库可以通过DDL、DDE及OLE等与其他应用软件互换数据，并带有原则SQL接口和ODBC接口，为系统维护、管理提供技术基本。3.2.12 应用软件涉及工业