水廠自控系統(tǒng)建設(shè)方案_1

1、水廠自控系統(tǒng)建設(shè)方案徐圩水廠自控系統(tǒng)建設(shè)方案劉朋 目錄 1.徐圩水廠自控系統(tǒng)的構(gòu)成 (2)1.1自控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與目標(biāo) (2)1.2控制方式 (3)2.中控室 (3)2.1運行監(jiān)視 (3)2.2運行控制 (3)2.3數(shù)據(jù)管理 (3)2.4報警處理 (4)2.5報表及打印 (4)2.6 web數(shù)據(jù)服務(wù) (4)3.各子站控制 (4)3.1 原水泵房控制站 (4)3.2 高效澄清池控制站 (5)3.3 翻板濾池控制站 (5)3.4 加氯加藥間控制站 (7)3.5 臭氧活性炭間控制站 (7)3.6 送水泵房控制站 (8)3.7 污泥脫水間控制站 (8) 1.徐圩水廠自控系統(tǒng)的構(gòu)成 徐圩水廠自控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲

2、結(jié)構(gòu)采用光纖以太環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，在這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下，每個子站都可以通過兩條不同的通道與中控室進行通訊，即使網(wǎng)絡(luò)中的一處光纖受到損傷，也不會影響中控室與主站之間的通訊。徐圩水廠自控網(wǎng)絡(luò)拓撲圖1.1自控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與目標(biāo)徐圩水廠自控系統(tǒng)按照分散控制，集中管理的原則配置，全廠擁有一處中控室，管理整個生產(chǎn)過程，并且在取水泵站、高效澄清池、加藥加氯間、濾池、活性炭處理間、送水泵房和污泥脫水間分別設(shè)置有plc控制站，plc控制站組成光纖以太環(huán)網(wǎng)，各控制站負責(zé)處理各站的數(shù)據(jù)采集和控制任務(wù)。自控系統(tǒng)具有以下功能：1)在線實時顯示各工藝環(huán)節(jié)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并根據(jù)工藝的要求對生產(chǎn)過程中的異常數(shù)據(jù)進行不同方式的顯示及報警提示；2)

3、實時顯示全廠生產(chǎn)過程中各重要設(shè)備的運行狀態(tài)及參數(shù)，并對異常情況進行顯示和報警提示；3)根據(jù)進水流量、出水濁度和加藥配比值來實現(xiàn)加藥系統(tǒng)的自控控制；4)采用自動調(diào)節(jié)實現(xiàn)濾池的恒水位過濾。反沖洗根據(jù)濾池水位、濾層上下差壓和閥門開度實現(xiàn)運行、反沖洗到再運行的全過程控制，同時也可實現(xiàn)在操作畫面上進行人工強制反沖洗； 5)系統(tǒng)可根據(jù)出水總管壓力自動進行水泵的啟停與調(diào)節(jié)。 1.2控制方式徐圩水廠所有電動設(shè)備均設(shè)集中控制和現(xiàn)場控制兩種控制方式，其中集中控制由運行人員在中控室上位機上進行，現(xiàn)場控制則在就地控制箱上操作完成，并且擁有兩種優(yōu)先級，集中控制為最低優(yōu)先級，而現(xiàn)場操作為最高優(yōu)先級。中控室設(shè)置有自動/手動

4、兩種控制方式，其中手動控制由運行人員在中控室上位機上進行控制，自動控制可由plc系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場采集的信號經(jīng)邏輯運算后自動進行調(diào)節(jié)?，F(xiàn)場控制設(shè)有遠程/就地兩種控制方式，其中遠程方式由plc控制站進行控制，就地方式由運行人員在現(xiàn)場的控制箱上進行手動操作。通常情況下，采用遠程控制方式進行控制，在控制系統(tǒng)維護或者檢修時，切換為就地方式進行操作，確保生產(chǎn)的連續(xù)進行。2.中控室中控室是整個控制系統(tǒng)的核心，集成了生產(chǎn)運行過程中所有實時數(shù)據(jù)，可以對整個廠區(qū)的全部生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、管理及控制。同時，能夠?qū)ιa(chǎn)過程中出現(xiàn)的各類報警進行顯示及報警提示，并對運行數(shù)據(jù)進行記錄。中控室通過光纖環(huán)網(wǎng)與各站plc控制站進行

5、通訊，中控室內(nèi)有兩臺操作員站計算機用于監(jiān)控廠區(qū)的運行，運行人員通過操作員站的上位畫面監(jiān)視生產(chǎn)過程，調(diào)整工藝參數(shù)，并控制現(xiàn)場設(shè)備。2.1運行監(jiān)視運行人員通過操作員站上位機對廠區(qū)的生產(chǎn)過程進行監(jiān)視，包括設(shè)備的狀態(tài)、現(xiàn)場儀表數(shù)據(jù)、事故報警、歷史數(shù)據(jù)等，用于實時、全面掌握廠區(qū)的生產(chǎn)過程。2.2運行控制運行人員通過操作員站上位機可根據(jù)需求以及調(diào)度指令調(diào)整廠內(nèi)生產(chǎn)，根據(jù)監(jiān)視設(shè)備狀態(tài)和運行記錄，優(yōu)化生產(chǎn)方式。2.3數(shù)據(jù)管理 操作員上位機記錄有各廠房系統(tǒng)上傳的數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)進行處理，形成歷時數(shù)據(jù)庫、生產(chǎn)報表。根據(jù)歷史數(shù)據(jù)庫，可分析生產(chǎn)質(zhì)量、成本指標(biāo)，并對設(shè)備的運行進行管理。 2.4報警處理當(dāng)生產(chǎn)過程或設(shè)備

6、出現(xiàn)異常情況時，中控室發(fā)出報警提示及聲音報警信號。報警類型包括：1)水泵故障；2)壓力、液位、流量異常；3)螺桿泵、攪拌機等設(shè)備故障；4)控制系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)異常；5)通訊故障。2.5報表及打印中控室上位機自動生成日報表，報表中有實時數(shù)據(jù)和統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并可通過打印機進行打印。2.6 web數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)可通過web服務(wù)器將運行數(shù)據(jù)發(fā)布至網(wǎng)絡(luò)，需求人員可通過網(wǎng)絡(luò)進行查看。3.各子站控制3.1原水泵房控制站原水泵房水泵的啟停由調(diào)度人員根據(jù)清水池水位、送水泵房運轉(zhuǎn)情況及外網(wǎng)需求變化決定。plc控制系統(tǒng)可實現(xiàn)主要設(shè)備的信號監(jiān)測，一步化啟停和相應(yīng)的故障處理。泵房水泵在備用狀態(tài)下進水閥敞開，水泵啟動時先開水泵，再將出

7、水閥開到位，水泵停止的順序為關(guān)出水閥門，關(guān)水泵。在信號的連續(xù)監(jiān)測過程中，出現(xiàn)設(shè)備沒能正常完成動作，或監(jiān)測到的數(shù)據(jù)超標(biāo)，即在現(xiàn)場觸控屏和中控室上位機跳出報警提示，同時將正在執(zhí)行的命令復(fù)位，由操作人員根據(jù)實際情況解決設(shè)備故障，待設(shè)備故障清除后，可在現(xiàn)場觸摸屏或中控室上位機上清除報警提示， 再行啟動。原水泵房控制站的所有數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)專線與徐圩水廠中控室進行數(shù)據(jù)交換。 1)原水泵站出水控制采用串級控制來控制出水總管壓力。串級控制的主控量為出水總管壓力，副控量為原水泵站吸水井液位。把出水總管壓力控制在0.250.3mpa之間；2)原水泵的互備聯(lián)鎖。4臺水泵根據(jù)水廠及原水用戶的運行負荷大小，互備聯(lián)鎖模式分

8、為一用兩備，兩用一備，并且可根據(jù)每臺泵的運行累計時間進行循環(huán)啟動，實現(xiàn)水泵均勻磨損，避免某臺水泵經(jīng)常使用造成設(shè)備疲勞或長時間不用造成銹蝕；3)格柵機的自動控制。格柵機通過時間繼電器進行控制，每一小時運行十五分鐘，當(dāng)格柵機到達運行時間，啟動格柵機，這樣既能保證粗格柵每次運行都能耙上一定量的垃圾，提高運行效率，又能防止由于垃圾過多對格柵機造成損壞；4)本控制站采集所有原水泵房各儀表、水質(zhì)分析數(shù)據(jù)及相關(guān)泵閥設(shè)備啟停信號傳送至現(xiàn)場觸摸屏及徐圩水廠中控室。3.2 高效澄清池控制站1)自動排泥控制根據(jù)測得的澄清池出水濁度數(shù)據(jù)，通過對運行工況的分析，在保證澄清池出水濁度處于最佳范圍的情況下，求得開始排泥的最

9、佳濁度值和結(jié)束排泥時最合理的濁度值，作為自動排泥的上下限（此設(shè)定值可在線修改）。當(dāng)濁度達到上限設(shè)定值，發(fā)出開始排泥預(yù)警并自動開啟排泥電動閥，關(guān)閉回流電動閥，開始排泥；當(dāng)濁度值降到下限設(shè)定值時，發(fā)出停止排泥的信號，開啟回流閥，關(guān)閉排泥閥。2)污泥回流控制制水時根據(jù)來水量及污泥回流比自動控制污泥螺桿泵的啟停和調(diào)節(jié)，同時打開污泥回流閥，關(guān)閉污泥排泥閥。3)本控制站采集所有高效澄清池各儀表、水質(zhì)分析數(shù)據(jù)及相關(guān)泵閥設(shè)備啟停信號傳送至現(xiàn)場觸摸屏及中控室。3.3 翻板濾池控制站 1)恒水位濾水自動控制 濾池水位的變化受進水量的變化、濾層阻塞值、過濾周期、待濾水濁度因素影響。采用對濾池進行恒水位控制，使得濾池

10、在生產(chǎn)周期全過程濾速根據(jù)生產(chǎn)情況自動調(diào)節(jié)，避免了濾池在生產(chǎn)周期初始階段濾速過快，后期濾速過慢的問題，從而使濾后水濁度在生產(chǎn)周期內(nèi)相對穩(wěn)定。采用超聲波液位計檢測濾池液位變化作為過程變量（pv），然后與設(shè)定值（sp）進行比較，計算出過程變量的變化趨勢，再輸出控制信號（cv），調(diào)節(jié)出水閥來控制濾速，保持濾池液位恒定。2)翻板濾池自動反沖洗自動控制濾池反沖洗啟動的控制條件是出水閥位超過高限、濾池差壓值達到設(shè)定值、液位值超過高限和人工干預(yù)，當(dāng)前三種條件同時滿足，或后一種條件滿足時，就啟動自動反沖洗系統(tǒng)。系統(tǒng)的運行是由plc的順序控制系統(tǒng)邏輯控制的，其控制如下:步驟1：啟動條件預(yù)設(shè)（閥位高、差壓高、液位高

11、、人工）；步驟2：條件觸發(fā)自動反沖洗；步驟3：關(guān)閉濾池進水閥，待濾池液位降至設(shè)定高度，關(guān)閉濾池出水閥。步驟4：開反沖洗風(fēng)機放空閥，啟動反沖洗風(fēng)機，延時60s待風(fēng)機運行穩(wěn)定；步驟5：打開反沖洗進氣閥，關(guān)閉反沖洗放空閥；步驟6：延時5min進行氣沖；步驟7：啟動反沖洗水泵，延時10s待水泵運行穩(wěn)定，打開反沖洗進水閥；步驟8：液位上升至設(shè)定值，切換至下一濾池；步驟9：液位下降至設(shè)定值，打開反沖洗進水閥；步驟10：開反沖洗風(fēng)機放空閥/關(guān)閉反沖洗進氣閥。步驟11：停止反沖洗風(fēng)機運行；步驟12：停止反沖洗給水泵運行；步驟13：關(guān)閉反沖洗進水閥和反沖洗給水泵出口閥；至此反沖洗周期結(jié)束，進入下一個過濾周期。濾

12、池的反沖洗在不頻繁啟停反沖洗水泵的情況下，可通過同時沖洗兩組或三組濾池，以其中一組濾池作為氣沖 與水沖的過渡。 濾池的自動反沖洗系統(tǒng)控制將充分考慮現(xiàn)行實際生產(chǎn)運行情況修正控制參數(shù)，在上位機操作界面上將為運行人員預(yù)留相關(guān)控制參數(shù)的修改界面。3)本控制站采集所有翻板濾池各儀表、水質(zhì)分析數(shù)據(jù)及相關(guān)泵閥設(shè)備啟停信號傳送至現(xiàn)場觸摸屏及中控室。3.4 加藥加氯間控制站1)加藥投加自動控制加藥投加量主要根據(jù)澄清池、濾池出水濁度、原水流量和配比值來自動控制。前饋控制確定一個給出量，然后以高效澄清池、濾池出水濁度作為后饋信號來調(diào)節(jié)前饋給出量。由前饋給出量和后饋調(diào)節(jié)量就可獲得最佳劑量。采用多因子前饋-反饋控制系統(tǒng)

13、來控制投藥，在plc上用程序來實現(xiàn)以待濾水濁度為控制目標(biāo)的多因子前饋-反饋控制系統(tǒng)。2)加氯自動控制前加氯自動控制前加氯的主要目的是殺死水中的微生物或氧化有機物，對前加氯自動控制采用進廠水流量比例前饋自動控制，其運算公式為y=a*k*q,y為前加氯的投加量（mg/l），a為給定值，k為單位原水投氯量（mg/l），且該值可根據(jù)原水水質(zhì)分析數(shù)據(jù)進行動態(tài)補償調(diào)整，q為原水進水量（m3/l）。后加氯補加氯自動控制出水總管余氯值與其設(shè)定值進行比較，控制系統(tǒng)根據(jù)兩者的偏差情況，采用動態(tài)調(diào)節(jié)，使出水余氯穩(wěn)定在設(shè)定值附近。前加、后加氯自動控制可迅速調(diào)整由于處理水量變化產(chǎn)生的氯需求變化，可對余氯偏差進行更準(zhǔn)確的

14、修正，調(diào)整特性簡單，同時也保證了出水質(zhì)量的穩(wěn)定性。3)本控制站采集所加氯加藥間各儀表、水質(zhì)分析數(shù)據(jù)及相關(guān)泵閥設(shè)備啟停信號傳送至現(xiàn)場觸摸屏及中控室。3.5 臭氧活性炭間控制站1)臭氧發(fā)生系統(tǒng) 臭氧系統(tǒng)通過以太網(wǎng)與主站進行數(shù)據(jù)通訊，實現(xiàn)在線監(jiān)測臭氧發(fā)生系統(tǒng)的運行狀態(tài)，主控系統(tǒng)依據(jù)進水水量實時發(fā)送臭氧投加量至臭氧發(fā)生系統(tǒng)。 2)活性炭系統(tǒng)通過進水流量可監(jiān)測到活性炭罐的進水情況，當(dāng)流量降至設(shè)定值將提示進入反沖洗，打開反沖洗進水閥和出水閥，通過壓力變送器監(jiān)測反沖強度，反沖600s 后，停止反沖洗泵，關(guān)閉反沖洗進水閥和出水閥，打開濾水進水閥和出水閥，進入備用狀態(tài)。（活性炭處理間手動閥已經(jīng)聯(lián)系施工單位查看過

15、現(xiàn)場，正在準(zhǔn)備采購階段。）3)本控制站采集臭氧活性炭間各儀表數(shù)據(jù)及相關(guān)泵閥設(shè)備啟停信號傳送至現(xiàn)場觸摸屏及中控室。3.6 送水泵房控制站送水泵房控制系統(tǒng)，根據(jù)設(shè)定的出廠水壓力自動調(diào)節(jié)工頻水泵的運行數(shù)量和變頻水泵的運行頻率，當(dāng)管網(wǎng)負荷增大，變頻水泵的頻率控制達到高限時，自動增加一臺工頻水泵投入運行，當(dāng)管網(wǎng)負荷減小，變頻水泵的頻率控制達到低限時，自動減少一臺工頻水泵運行，根據(jù)管網(wǎng)負荷變化實時對水泵運行狀態(tài)進行動態(tài)調(diào)整。plc控制系統(tǒng)根據(jù)指令，一步化啟停水泵。在信號的連續(xù)監(jiān)測過程中，出現(xiàn)設(shè)備沒能正常完成運行，或監(jiān)測到的電流超限等異常情況，即在現(xiàn)場觸控屏和中控室上位機跳出報警提示畫面，同時將正在執(zhí)行的命令切