水廠自控系統(tǒng)建設(shè)方案

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 21.1自控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與目標(biāo) 21.2控制方式 32. 中控室 32.1運(yùn)行監(jiān)視 32.2運(yùn)行控制 32.3數(shù)據(jù)管理 42.4報(bào)警處理 42.5報(bào)表及打印 42.6Web數(shù)據(jù)服務(wù) 43. 各子站控制 43.1原水泵房控制站 43.2高效澄清池控制站 53.3翻板濾池控制站 63.4加氯加藥間控制站 73.5臭氧活性炭間控制站 83.6送水泵房控制站 83.7污泥脫水間控制站 81.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?fù)浣Y(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(gè)子站都可以通過兩條不同的通道與中控室進(jìn)行

2、通訊，即使網(wǎng)絡(luò)中的一 處光纖受到損傷，也不會(huì)影響中控室與主站之間的通訊。H-l V-F徐圩水廠自控網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D1.1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(gè)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(fù)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(shí)時(shí)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(jìn)行不同方式的顯示及報(bào)警提示；2）實(shí)時(shí)顯示全廠生產(chǎn)過程中各重要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及參數(shù)，并對異常情

3、況進(jìn)行顯示和報(bào)警提示；3）根據(jù)進(jìn)水流量、出水濁度和加藥配比值來實(shí)現(xiàn)加藥系統(tǒng)的自控控制；4）采用自動(dòng)調(diào)節(jié)實(shí)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(shí)現(xiàn)運(yùn)行、反沖洗到再運(yùn)行的全過程控制， 同時(shí)也可實(shí)現(xiàn)在操作 畫面上進(jìn)行人工強(qiáng)制反沖洗；5）系統(tǒng)可根據(jù)出水總管壓力自動(dòng)進(jìn)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(dòng)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(yùn)行人員在中控室上位機(jī)上進(jìn)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(dòng)/手動(dòng)兩種控制方式，其中手動(dòng)控制由運(yùn)行人員在中控室 上位機(jī)上進(jìn)

4、行控制，自動(dòng)控制可由 PLC系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場采集的信號(hào)經(jīng)邏輯運(yùn)算后 自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)?，F(xiàn)場控制設(shè)有遠(yuǎn)程/就地兩種控制方式，其中遠(yuǎn)程方式由 PLC控制站進(jìn)行控 制，就地方式由運(yùn)行人員在現(xiàn)場的控制箱上進(jìn)行手動(dòng)操作。通常情況下，采用 遠(yuǎn)程控制方式進(jìn)行控制，在控制系統(tǒng)維護(hù)或者檢修時(shí)，切換為就地方式進(jìn)行操 作，確保生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行。2.中控室中控室是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，集成了生產(chǎn)運(yùn)行過程中所有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，可 以對整個(gè)廠區(qū)的全部生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、管理及控制。同時(shí)，能夠?qū)ιa(chǎn) 過程中出現(xiàn)的各類報(bào)警進(jìn)行顯示及報(bào)警提示，并對運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。中控室通過光纖環(huán)網(wǎng)與各站 PLC控制站進(jìn)行通訊，中控室內(nèi)有兩臺(tái)操作員 站計(jì)算機(jī)

5、用于監(jiān)控廠區(qū)的運(yùn)行，運(yùn)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(yùn)行監(jiān)視運(yùn)行人員通過操作員站上位機(jī)對廠區(qū)的生產(chǎn)過程進(jìn)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(bào)警、歷史數(shù)據(jù)等，用于實(shí)時(shí)、全面掌握廠區(qū)的生產(chǎn) 過程。2.2運(yùn)行控制運(yùn)行人員通過操作員站上位機(jī)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(yùn)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(jī)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(jìn)行處理，形 成歷時(shí)數(shù)據(jù)庫、生產(chǎn)報(bào)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(yùn)行進(jìn)行管理。2.4報(bào)警處理當(dāng)生產(chǎn)過程或設(shè)備出現(xiàn)異常情況時(shí)，中控室發(fā)出報(bào)

6、警提示及聲音報(bào)警信號(hào)。報(bào)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(jī)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(bào)表及打印中控室上位機(jī)自動(dòng)生成日報(bào)表，報(bào)表中有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并可通過 打印機(jī)進(jìn)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(yùn)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(jìn)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(yùn)轉(zhuǎn)情況及外網(wǎng)需求變化決定。PLC控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)主要設(shè)備的信號(hào)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(jìn)水閥敞開，水泵啟動(dòng)時(shí)先開水泵，再將 出水閥開到位，水泵停止

7、的順序?yàn)殛P(guān)出水閥門，關(guān)水泵。在信號(hào)的連續(xù)監(jiān)測過 程中，出現(xiàn)設(shè)備沒能正常完成動(dòng)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(jī)跳出報(bào)警提示，同時(shí)將正在執(zhí)行的命令復(fù)位，由操作人員根據(jù)實(shí) 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(jī)上 清除報(bào)警提示，再行啟動(dòng)。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(jìn)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(tái)水泵根據(jù)水廠及原水用戶的運(yùn)行負(fù)荷大小，互備聯(lián) 鎖模式分為一用兩備

8、，兩用一備，并且可根據(jù)每臺(tái)泵的運(yùn)行累計(jì)時(shí)間進(jìn)行循 環(huán)啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)水泵均勻磨損，避免某臺(tái)水泵經(jīng)常使用造成設(shè)備疲勞或長時(shí)間 不用造成銹蝕；3）格柵機(jī)的自動(dòng)控制。格柵機(jī)通過時(shí)間繼電器進(jìn)行控制， 每一小時(shí)運(yùn)行十五分 鐘，當(dāng)格柵機(jī)到達(dá)運(yùn)行時(shí)間，啟動(dòng)格柵機(jī)，這樣既能保證粗格柵每次運(yùn)行都能耙上一定量的垃圾，提高運(yùn)行效率，又能防止由于垃圾過多對格柵機(jī)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(hào) 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(dòng)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(yùn)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

9、最佳濁度值和結(jié)束排泥時(shí)最 合理的濁度值，作為自動(dòng)排泥的上下限（此設(shè)定值可在線修改）。當(dāng)濁度達(dá)到上限設(shè)定值，發(fā)出開始排泥預(yù)警并自動(dòng)開啟排泥電動(dòng)閥，關(guān)閉回流電動(dòng)閥，開始 排泥；當(dāng)濁度值降到下限設(shè)定值時(shí)，發(fā)出停止排泥的信號(hào)，開啟回流閥，關(guān)閉 排泥閥。2）污泥回流控制制水時(shí)根據(jù)來水量及污泥回流比自動(dòng)控制污泥螺桿泵的啟停和調(diào)節(jié)，同時(shí) 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(hào)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(dòng)控制濾池水位的變化受進(jìn)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(jìn)行恒水位控制，

10、使得濾池在生產(chǎn)周期全過程濾速根據(jù)生 產(chǎn)情況自動(dòng)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(jì)檢測濾池 液位變化作為過程變量（PV，然后與設(shè)定值（SP）進(jìn)行比較，計(jì)算出過程變量 的變化趨勢，再輸出控制信號(hào)（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(dòng)反沖洗自動(dòng)控制濾池反沖洗啟動(dòng)的控制條件是出水閥位超過高限、濾池差壓值達(dá)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(shí)滿足，或后一種條件滿足時(shí)， 就啟動(dòng)自動(dòng)反沖洗系統(tǒng)。系統(tǒng)的運(yùn)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(dòng)條件預(yù)設(shè)（閥

11、位高、差壓高、液位高、人工）；步驟2 :條件觸發(fā)自動(dòng)反沖洗；步驟3 :關(guān)閉濾池進(jìn)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(jī)放空閥，啟動(dòng)反沖洗風(fēng)機(jī)，延時(shí)60s待風(fēng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定;步驟5:打開反沖洗進(jìn)氣閥，關(guān)閉反沖洗放空閥；步驟6 :延時(shí)5min進(jìn)行氣沖；步驟7:啟動(dòng)反沖洗水泵，延時(shí)10s待水泵運(yùn)行穩(wěn)定，打開反沖洗進(jìn)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(jìn)水閥；步驟10:開反沖洗風(fēng)機(jī)放空閥/關(guān)閉反沖洗進(jìn)氣閥。步驟11:停止反沖洗風(fēng)機(jī)運(yùn)行；步驟12:停止反沖洗給水泵運(yùn)行；步驟13:關(guān)閉反沖洗進(jìn)水閥和反沖洗給水泵出口閥；至此反沖洗周期

12、結(jié)束，進(jìn)入下一個(gè)過濾周期。濾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(shí)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(dòng)反沖洗系統(tǒng)控制將充分考慮現(xiàn)行實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行情況修正控制參數(shù)，在上位機(jī)操作界面上將為運(yùn)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(hào) 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(dòng)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(dòng)控制。前饋控制確定一個(gè)給出量，然后以高效澄清池、濾池出水濁度作為后饋信 號(hào)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

13、。采用多 因子前饋-反饋控制系統(tǒng)來控制投藥，在 PLC上用程序來實(shí)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(dòng)控制前加氯自動(dòng)控制前加氯的主要目的是殺死水中的微生物或氧化有機(jī)物，對前加氯自動(dòng)控制 采用進(jìn)廠水流量比例前饋?zhàn)詣?dòng)控制，其運(yùn)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(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償調(diào)整，Q為原水進(jìn)水量（m3/L）。后加氯補(bǔ)加氯自動(dòng)控制出水總管余氯值與其設(shè)定值進(jìn)行比較，控制系統(tǒng)根據(jù)兩者的偏差情況，采用動(dòng)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(dòng)控制可迅速調(diào)整由于處理水量變化產(chǎn)

14、生的氯需求變化，可對余氯偏差進(jìn)行更準(zhǔn)確的修正，調(diào)整特性簡單，同時(shí)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(hào) 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(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測臭氧發(fā)生系統(tǒng)的 運(yùn)行狀態(tài)，主控系統(tǒng)依據(jù)進(jìn)水水量實(shí)時(shí)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(jìn)水流量可監(jiān)測到活性炭罐的進(jìn)水情況，當(dāng)流量降至設(shè)定值將提示進(jìn) 入反沖洗，打開反沖洗進(jìn)水閥和出水閥，通過壓力變送器監(jiān)測反沖強(qiáng)度，反沖 600s后，停止反沖洗泵，關(guān)閉反沖洗進(jìn)水閥和出水閥，打開濾水進(jìn)水閥和出水 閥，進(jìn)入備用狀態(tài)

15、。（活性炭處理間手動(dòng)閥已經(jīng)聯(lián)系施工單位查看過現(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(hào)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(dòng)調(diào)節(jié)工頻水泵的運(yùn)行數(shù)量 和變頻水泵的運(yùn)行頻率，當(dāng)管網(wǎng)負(fù)荷增大，變頻水泵的頻率控制達(dá)到高限時(shí)， 自動(dòng)增加一臺(tái)工頻水泵投入運(yùn)行，當(dāng)管網(wǎng)負(fù)荷減小，變頻水泵的頻率控制達(dá)到 低限時(shí)，自動(dòng)減少一臺(tái)工頻水泵運(yùn)行，根據(jù)管網(wǎng)負(fù)荷變化實(shí)時(shí)對水泵運(yùn)行狀態(tài) 進(jìn)行動(dòng)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(hào)的連續(xù)監(jiān)測過 程中，出現(xiàn)設(shè)備沒能正常完成運(yùn)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(jī)跳出報(bào)警提示畫面，同時(shí)將正