污水處理廠自動化監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)方案

1、污水處理廠自動化監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)方案1 系統(tǒng)概述隨著科技水平的不斷發(fā)展和提高，采用計算機系統(tǒng)對生產(chǎn)的管理越來越深入到各行各業(yè)的企業(yè)之中。因此，采用計算機 為核心建立一個對污水廠進行全面管理的自動化控制系統(tǒng)，不但切實可行，而且能夠全面提高企業(yè)的管理水平和生產(chǎn)效率，從而 增加企業(yè)的生產(chǎn)效益。此污水處理廠工程監(jiān)控系統(tǒng)包括了對廠區(qū)內(nèi)部整個污水處理工藝流程的監(jiān)測和控制。在整個生產(chǎn)廠區(qū)內(nèi)，包括了粗格柵 間、污水提升泵房、細格柵間、鐘氏沉砂池、生化池、沉淀池、回流及剩余污泥泵房、貯泥池、污泥濃縮脫水間、出水流量計井、 紫外消毒渠以及總變配電室等，通過本監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)@些過程進行全面監(jiān)測和控制；同時，通過本監(jiān)控系

2、統(tǒng)，使得這些控制既 能夠通過監(jiān)控中心進行，還能夠采用閉環(huán)控制方式進行。對于污水廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)，適用于采用一個二級管理的計算機監(jiān)控系統(tǒng)，其上級系統(tǒng)位于中控室，用于對全廠的所有 站點設(shè)備進行監(jiān)控；下級系統(tǒng)位于各個 PLC 站點，通過 PLC 實現(xiàn)；上下級通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)交換；上下級均可通過網(wǎng)絡(luò) 對系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備進行監(jiān)測和控制；下級系統(tǒng)只能對本地站點設(shè)備進行監(jiān)控，而上級系統(tǒng)可以對所有站點設(shè)備進行監(jiān)制。從系統(tǒng)功能方面看，本污水廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)由三層構(gòu)成：管理計算機子系統(tǒng)、監(jiān)控計算機子系統(tǒng)、現(xiàn)場控制站。管理 計算機子系統(tǒng)、監(jiān)控計算機子系統(tǒng)屬于上級系統(tǒng)，通過以太網(wǎng)相連，監(jiān)控計算機子系統(tǒng)、現(xiàn)場控制站

3、通過工業(yè)以太網(wǎng)進行數(shù)據(jù)交 換，而現(xiàn)場控制站屬于下級系統(tǒng)。此污水處理廠工程的監(jiān)控系統(tǒng)由 PLC 、計算機控制管理系統(tǒng)組成的上端系統(tǒng)和儀表檢測系統(tǒng)兩部分組成，其中上端系統(tǒng) 中的管理計算機子系統(tǒng)由數(shù)據(jù)服務(wù)器、生產(chǎn)管理及辦公計算機、網(wǎng)絡(luò)交換機、打印機等組成；監(jiān)控計算機子系統(tǒng)由兩臺中央監(jiān)控 計算機、投影儀系統(tǒng)、打印機、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機組成。2 監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)在污水處理廠綜合辦公區(qū)內(nèi)設(shè)置中央控制室（中控室），集中監(jiān)視、控制、管理整個污水處理廠的全部生產(chǎn)過程和工藝過程，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程中的自動控制、報警、自動保護、自動操作、自動調(diào)節(jié)以及各工藝流程中的重要參數(shù)進行在線實時監(jiān)控， 對全廠工藝設(shè)備的工況進行實時監(jiān)視

4、。中控室管理計算機子系統(tǒng)采用B/S （瀏覽器 / 服務(wù)器）結(jié)構(gòu)形式的計算機網(wǎng)絡(luò)， 以一臺數(shù)據(jù)及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器為核心， 構(gòu)成 100M交換式局域網(wǎng)絡(luò)；監(jiān)控計算機子系統(tǒng)采用C/S （客戶機 / 服務(wù)器）結(jié)構(gòu)，監(jiān)控工作站冗余配置，以提高數(shù)據(jù)安全性。中央控制室監(jiān)控計算機子系統(tǒng)和廠內(nèi)的各單體 PLC 控制系統(tǒng)采用光纖環(huán)網(wǎng)連接，網(wǎng)絡(luò)形式為工業(yè)以太網(wǎng)，傳輸速率為100M。在中控室配置 1 臺數(shù)據(jù)服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)打印機以及辦公計算機，組成管理計算機子系統(tǒng)。管理計算機子系統(tǒng)為全廠的生產(chǎn) 經(jīng)營、管理決策、生產(chǎn)調(diào)度、日常辦公搭建數(shù)字信息傳輸平臺，連接監(jiān)控計算機子系統(tǒng)和辦公管理終端，提供全廠內(nèi)部的信息管 理結(jié)構(gòu)。管理網(wǎng)絡(luò)的建

5、設(shè)完成基礎(chǔ)硬件平臺、基礎(chǔ)軟件、生產(chǎn)過程自動化控制子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫及通過 WEB 訪問生產(chǎn)過程自動化控 制子系統(tǒng)等工作。根據(jù)應(yīng)用需求，管理計算機子系統(tǒng)包括生產(chǎn)經(jīng)營輔助決策子系統(tǒng)、生產(chǎn)調(diào)度管理指揮子系統(tǒng)、設(shè)備管理子系統(tǒng) 以及綜合辦公管理子系統(tǒng)。在中控室配置 2 臺監(jiān)控工作站，雙機熱備。正常情況下，一臺用于工藝監(jiān)控，另一臺作為備用，隨時可以代替故障設(shè)備。2 臺操作站的硬件和軟件的配置完全相同，功能和監(jiān)控的對象可以互換。同時，配置 2 臺打印機以及投影儀，組成一個完整的監(jiān) 控計算機子系統(tǒng)。同時，根據(jù)系統(tǒng)規(guī)劃以及以后的需要，在對中央控制系統(tǒng)軟硬設(shè)計時，將預(yù)留遠期工程需要增加的 12 個單體控制系統(tǒng) 的接口

6、。中央系統(tǒng)預(yù)留以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口以便和辦公自動化系統(tǒng)連接，實現(xiàn)工程內(nèi)部的數(shù)據(jù)共享和生產(chǎn)、管理一體化。3 計算機監(jiān)控系統(tǒng)總體配置3.1 自動化系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)自動化系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如下圖所示：整個系統(tǒng)由三層構(gòu)成：管理計算機子系統(tǒng)、監(jiān)控計算機子系統(tǒng)、現(xiàn)場控制站。1. 管理計算機子系統(tǒng)管理計算機子系統(tǒng)由數(shù)據(jù)服務(wù)器、生產(chǎn)管理及辦公計算機、網(wǎng)絡(luò)交換機、打印機等組成。管理計算機子系統(tǒng)、監(jiān)控計算機子系統(tǒng)通過以太網(wǎng)相連。2. 監(jiān)控計算機子系統(tǒng)監(jiān)控計算機子系統(tǒng)由兩臺中央監(jiān)控計算機、投影儀系統(tǒng)、打印機、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機組成。監(jiān)控計算機子系統(tǒng)、現(xiàn)場控制站通過工業(yè)以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)進行數(shù)據(jù)交換。3.2 現(xiàn)場控制站根據(jù)工藝特點和構(gòu)筑物平面布

7、置，共設(shè)三個現(xiàn)場控制站、一個變配電系統(tǒng)管理終端。中央監(jiān)控計算機、現(xiàn)場 PLC 控制站、配電系 統(tǒng)管理終端通過工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機，構(gòu)成了工業(yè)以太光纖環(huán)網(wǎng)?，F(xiàn)場 PLC 控制站與現(xiàn)場儀表通過屏蔽電纜連接。 另外，系統(tǒng)包括一個閉視頻路監(jiān)視系統(tǒng)，為一個獨立的系統(tǒng)。監(jiān)視中心也配置在中控室（祥見閉視監(jiān)視系統(tǒng)章節(jié)）。3.2 管理計算機子系統(tǒng)配置管理計算機子系統(tǒng)為全廠的生產(chǎn)經(jīng)營、管理決策、生產(chǎn)調(diào)度、日常辦公搭建數(shù)字信息傳輸平臺，連接監(jiān)控計算機子系統(tǒng) 和辦公管理終端，提供全廠內(nèi)部的信息管理結(jié)構(gòu)。管理網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)完成基礎(chǔ)硬件平臺、基礎(chǔ)軟件、生產(chǎn)過程自動化控制子系統(tǒng)的 數(shù)據(jù)庫及通過 WEB 訪問生產(chǎn)過程自動化控制子系統(tǒng)等

8、工作。1. 管理計算機子系統(tǒng)組成如下圖：按照管理系統(tǒng)的功能劃分為：生產(chǎn)經(jīng)營輔助決策子系統(tǒng)、生產(chǎn)調(diào)度管理指揮子系統(tǒng)、設(shè)備管理子系統(tǒng)、綜合辦公管理子系統(tǒng)。a）生產(chǎn)經(jīng)營輔助決策子系統(tǒng)能為決策層提供必要的經(jīng)過綜合的生產(chǎn)經(jīng)營信息，進行必要的分析處理，提供輔助決策支持。b）生產(chǎn)調(diào)度管理指揮子系統(tǒng) 有多種數(shù)據(jù)監(jiān)測措施，既能以表格的方式顯示實時數(shù)據(jù)，又能以圖形方式顯示實時數(shù)據(jù)。有數(shù)據(jù)報警功能，包括報警提 示音等多種形式?？砂l(fā)出特調(diào)指令。c ）設(shè)備管理子系統(tǒng) 以設(shè)備的使用、保養(yǎng)、維修的管理為核心，將設(shè)備技術(shù)資料，日常設(shè)備管理活動，進行有效地分門別類記錄、反映、統(tǒng) 計、分析。d）綜合辦公管理子系統(tǒng) 系統(tǒng)從通用、靈

9、活、標準的設(shè)計思想出發(fā)，應(yīng)用先進的文檔數(shù)據(jù)庫處理技術(shù)，為各級辦公人員、領(lǐng)導(dǎo)干部提供了集成的 工作環(huán)境。系統(tǒng)具有豐富實用的功能、友好的操作界面以及靈活的可擴展性，可以方便地處理各種文檔數(shù)據(jù)、圖形、聲 音、影像信息，并且安全可靠。主要包括一般的 MIS（ 管理信息系統(tǒng) ） 的功能，是辦公自動化的重要組成部分，它涉及到 人、財、物等各個方面。3.3 管理計算機子系統(tǒng)配置結(jié)構(gòu)設(shè)備配置及結(jié)構(gòu)如下圖：3.4 監(jiān)控計算機子系統(tǒng)、現(xiàn)場控制站配置3.3 監(jiān)控計算機子系統(tǒng)、現(xiàn)場控制站配置結(jié)構(gòu)設(shè)備配置及結(jié)構(gòu)如下圖：變配電系統(tǒng)管理終端包括：廠內(nèi)變配電系統(tǒng)管理終端，本系統(tǒng)1#PLC 或中心監(jiān)控計算機通過該管理終端采集廠

10、內(nèi)變配電系的各種實時信息2#PLC ）、泥處理控制站（ 3#PLC ）現(xiàn)場控制站包括： 預(yù)處理控制站（ 1#PLC ）、生化池控制站4） 自動模式：當現(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)其中，預(yù)處理控制站（ 1#PLC ）和廠內(nèi)變配電系統(tǒng)管理終端通過2#工業(yè)交換機進行數(shù)據(jù)通訊。生化池控制站（2#PLC ）通過 3#工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機連接到光纖工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)。泥處理控制站（ 3#PLC ，本 PLC 由其它廠家供貨并建立一套獨立的控制系統(tǒng)）通過 4#工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機連接到光纖工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)。 中央監(jiān)控計算機通過 1# 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機

11、連接到光纖工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)， 與現(xiàn)場控制站進行數(shù)據(jù)交換。4 系統(tǒng)的控制方式1. 控制方式系統(tǒng)包括了以下幾種控制方式：現(xiàn)場手動方式、就地檢修維護方式、遙控方式、自動方式。1）現(xiàn)場手動模式： 當設(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， 可以通過現(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；2）就地檢修維護方式： 當現(xiàn)場控制箱或 MCC 控制柜上的 “就地 / 遠程 ”開關(guān)選擇 “遠程”方式時， 設(shè)備控制權(quán)在 LCS（Localcontrol station） 控制站。操作人員可以通過 LCS 控制站的操作面板上選擇 “手動 ” 方式，利用監(jiān)控畫面或鍵盤對設(shè)備 進行檢修操作；3）遙控模式：即遠程手動控制方式。當現(xiàn)場控制箱或 MCC 控制柜上的 “就地 / 遠程” 開關(guān)選擇 “遠程”方式時，操作人 員可以通過操作面板或中控系統(tǒng)操作站的監(jiān)控畫面用鼠標器或鍵盤選擇 “遙控”方式并對設(shè)備進行啟 / 停、開 / 關(guān)操作；定為“自動”方式時，設(shè)備的運行完全由各PLC/RTU 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)。3.5 控制方