原溪自來(lái)水公司二水廠(chǎng)氣水反沖濾池

1、前言：前言：過(guò)濾是凈水處理工藝中確保水質(zhì)和水量的最重要處理環(huán)節(jié)。 V 型濾池因具有過(guò)濾周期長(zhǎng)、濾層含污能力高、出水水質(zhì)好、反沖洗效果好、反沖水量少的優(yōu)點(diǎn)而在制水工藝中得到了廣泛地運(yùn)用。1 1 設(shè)計(jì)概述設(shè)計(jì)概述1.11.1 設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)原則 按技術(shù)標(biāo)書(shū)，氣水反沖濾池自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循“集中管理、分散控制、資源共享”的原則；污水處理廠(chǎng)儀表選用遵循“工藝必須、計(jì)量達(dá)標(biāo)、實(shí)用有效、免維護(hù)”的原則。除此之外，應(yīng)考慮以下幾方面：產(chǎn)品成熟性：產(chǎn)品成熟性：選用成熟的技術(shù)，可靠的設(shè)備是我們這個(gè)設(shè)計(jì)方案的立足點(diǎn)。注重選用成熟、先進(jìn)、可靠，同時(shí)又能及時(shí)供貨和便于日常維護(hù)的設(shè)備。測(cè)量?jī)x表盡可能采用國(guó)內(nèi)先進(jìn)，質(zhì)量可靠

2、，性能穩(wěn)定的產(chǎn)品，同時(shí)對(duì)于目前尚未達(dá)到氣水反沖濾池生產(chǎn)要求的儀表采用國(guó)外先進(jìn)的高品質(zhì)的產(chǎn)品。技術(shù)先進(jìn)性：技術(shù)先進(jìn)性：設(shè)備配置和方案設(shè)計(jì)時(shí)，注重現(xiàn)在及將來(lái)技術(shù)發(fā)展要求，兼顧性能與價(jià)格之間的矛盾，在滿(mǎn)足高效生產(chǎn)、安全生產(chǎn)的前提下，保證新購(gòu)設(shè)備的先進(jìn)性。設(shè)計(jì)規(guī)范性：設(shè)計(jì)規(guī)范性：在方案設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)調(diào)試中，遵循行業(yè)規(guī)范，因?yàn)檫@一原則將給系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理以及升級(jí)帶來(lái)許多便利。系統(tǒng)擴(kuò)展性：系統(tǒng)擴(kuò)展性：本設(shè)計(jì)方案為系統(tǒng)將來(lái)升級(jí)預(yù)留接口，以滿(mǎn)足未來(lái)污水處理廠(chǎng)擴(kuò)建的需要。1.21.2 設(shè)計(jì)目標(biāo)設(shè)計(jì)目標(biāo)系統(tǒng)必需具備保證污水處理廠(chǎng)生產(chǎn)的穩(wěn)定和高效，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善操作環(huán)境，同時(shí)實(shí)現(xiàn)污

3、水廠(chǎng)現(xiàn)代化管理的要求功能。在設(shè)計(jì)中要考慮系統(tǒng)操作、管理水平的先進(jìn)性，同時(shí)要考慮高新技術(shù)應(yīng)用的合理性、經(jīng)濟(jì)性。2 2 總體設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)2.12.1 總體設(shè)計(jì)綜述總體設(shè)計(jì)綜述系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于氣水反沖濾池工藝，并充分利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，采用技術(shù)先進(jìn)、成熟、具有開(kāi)放性結(jié)構(gòu)、易于擴(kuò)充、易于與其它系統(tǒng)集成。本系統(tǒng)用可編程控制器（PLC）及現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化儀表組成的檢測(cè)控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)控制站，對(duì)污水處理廠(chǎng)各過(guò)程進(jìn)行分散控制；再用網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控計(jì)算機(jī)把分散控制的現(xiàn)場(chǎng)控制站集成在一起組成中央控制系統(tǒng)，對(duì)全廠(chǎng)實(shí)行集中管理，資源共享。這樣就保證了整個(gè)系統(tǒng)能夠高效、安全地運(yùn)行。根據(jù)招標(biāo)書(shū)及圖紙、文件，控制系統(tǒng)具備以下三種控制方式：手動(dòng)

4、模式、遙控模式、自動(dòng)模式。手動(dòng)模式：通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)控制或主控制臺(tái) MCC（Main Control Console）上的按鈕實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的起停操作。遠(yuǎn)程控制：操作人員通過(guò)操作面板或中心控制系統(tǒng)操作站的監(jiān)控畫(huà)面通過(guò)鼠標(biāo)或鍵盤(pán)來(lái)控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。自動(dòng)方式：設(shè)備的運(yùn)行完全由各 PLC 根據(jù)氣水反沖濾池的工藝參數(shù)及工況來(lái)完成對(duì)設(shè)備的起?？刂疲恍枰斯⑴c。 自控系統(tǒng)完成如下功能：（1）采集全廠(chǎng)各過(guò)程的工藝參數(shù)，電氣參數(shù)和工藝設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息，根據(jù)采集到的信息，對(duì)運(yùn)行情況進(jìn)行分析，建立各類(lèi)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)主要工藝參數(shù)作出趨勢(shì)曲線(xiàn)分析比較后找出最佳運(yùn)行規(guī)律，通過(guò)故障分析，改進(jìn)管理方法，保證出水水質(zhì)。（2）計(jì)算機(jī)的顯示器可

5、顯示全廠(chǎng)的動(dòng)態(tài)流程圖，各工段工藝流程圖，帶有動(dòng)態(tài)參數(shù)顯示，記錄趨勢(shì)曲線(xiàn)，自動(dòng)生成各類(lèi)報(bào)表，并定時(shí)打印。（3）控制系統(tǒng)設(shè)遠(yuǎn)程自動(dòng)，遠(yuǎn)程控制，現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)三種控制方式，系統(tǒng)可以完成在線(xiàn)分析，診斷故障和故障報(bào)警，操作員可以通過(guò)人機(jī)對(duì)話(huà)的方式，對(duì)全廠(chǎng)主要電動(dòng)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)傳控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。2.22.2 自控系統(tǒng)自控系統(tǒng)組成組成根據(jù) 建設(shè)項(xiàng)目實(shí)際情況，分布式控制系統(tǒng)，根據(jù)氣水反沖濾池生產(chǎn)工藝流程，整個(gè)自控系統(tǒng)分三層，第一層為現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化層，主要由 PLC，檢測(cè)儀表，電控設(shè)備等組成。第二層為中心控制管理層，主要有工控機(jī)，上位機(jī)軟件組成。第三層為廠(chǎng)部生產(chǎn)管理層，主要有計(jì)算機(jī)終端，輸入/輸出設(shè)備等組成。氣水反沖濾池

6、站（PLC300）2.32.3 硬件介紹硬件介紹2 23.13.1 PLCPLCPLC 控制系統(tǒng)采用的是西門(mén)子所生產(chǎn)的 SIMATIC S7-300。CPUCPU 模塊：模塊：CPUCPU 模塊選用模塊選用 S7S7 300-CPU314,300-CPU314,此產(chǎn)品作為處理單元，對(duì)二進(jìn)制和浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算具有較此產(chǎn)品作為處理單元，對(duì)二進(jìn)制和浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算具有較高高的處理能力。I/OI/O 模塊：模塊：I/O 模塊選擇 S7 300 系統(tǒng)的 SM I/O 模塊, SM I/O 產(chǎn)品系列具有大量的數(shù)字量和模擬量 I/O,以滿(mǎn)足各種應(yīng)用的需要。模擬量 I/O 模塊可執(zhí)行所要求的 A/D，D/A 轉(zhuǎn)換分辨率達(dá)

7、 16 位以上。模擬量 I/O 可由用戶(hù)組態(tài)，這樣當(dāng) I/O 通訊被中斷時(shí)可以進(jìn)入所希望的故障響應(yīng)狀態(tài)。該特點(diǎn)提供了故障情況的一種安全反饋/響應(yīng)。數(shù)字量 I/O 模塊具有數(shù)字量 I/O 電路，可用于 ON/OFF 傳感器如按鈕，限位開(kāi)關(guān)的連接，也可用于和 ON/OFF 啟動(dòng)器如電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器、指示燈和報(bào)警器的連接。數(shù)字 I/O 模塊的輸出直接由相應(yīng)的處理器數(shù)據(jù)位的狀態(tài)來(lái)控制，輸入則直接按相應(yīng)處理器數(shù)據(jù)位的狀態(tài)。每個(gè)模塊占用一個(gè)槽位，安裝于 DIN 安裝導(dǎo)軌中；更換模塊不需重新接線(xiàn)；在模塊前還有狀態(tài)指示，可提示輸入或輸出故障并將故障報(bào)告給處理器；通信模塊：通信模塊：通信模塊選用 CP 341-1.

8、此模塊能講 SIMTIC S7-300 連接到工業(yè)以太網(wǎng)-10/100 兆位/秒全/半雙工傳輸，可使 RJ45 連接，可對(duì)傳輸協(xié)議 TCP 與 UDP 實(shí)現(xiàn)多協(xié)議運(yùn)行，可調(diào)節(jié)的 keep Alive 功能。電源模塊：電源模塊：全新的 S7 導(dǎo)軌設(shè)計(jì)電源，為 CPU 和外圍電路提供可靠電源，單個(gè)模塊可提供 210A的直流 24V 輸出，也可并聯(lián)冗余擴(kuò)充系統(tǒng)容量同事進(jìn)一步提高系統(tǒng)可靠性。緊湊的設(shè)計(jì)節(jié)省更多的空間，110V AC 或者 220V AC 輸入自適應(yīng)，轉(zhuǎn)換為 24V DC。2.3.22.3.2 傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)為了提高全廠(chǎng)通訊系統(tǒng)的可靠性和實(shí)時(shí)性，本系統(tǒng)傳輸介質(zhì)采用多?？芍甭窆饫|。它它遵

9、從 IEC802.3/4 標(biāo)準(zhǔn)。多模光纜具有以下特性：采用多模光纜連接,保證通信的可靠性自適應(yīng)通信速率（100/10MBPS） 。通信距離最大可達(dá) 10Km雙絞線(xiàn)電纜（以下稱(chēng)“雙絞線(xiàn)” ）是將一對(duì)或一對(duì)以上的雙絞線(xiàn)封裝在一個(gè)絕緣外套中而形成的一條傳輸介質(zhì)，是目前局域網(wǎng)最常用到的一種布線(xiàn)材料。雙絞線(xiàn)分為非屏蔽雙絞線(xiàn)（UTP）和屏蔽雙絞線(xiàn)（STP）兩大類(lèi)。局域網(wǎng)中非屏蔽雙絞線(xiàn)分為三類(lèi)、四類(lèi)、五類(lèi)和超五類(lèi)四種。屏蔽雙絞線(xiàn)分為三類(lèi)和五類(lèi)兩種。控制層與設(shè)備層的傳輸介質(zhì)采用五類(lèi)非屏蔽雙絞線(xiàn)，因?yàn)闊o(wú)論對(duì)于模擬數(shù)據(jù)還是對(duì)于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，都是最適用的傳輸介質(zhì)。它具有以下特性：（1）物理特性：由按規(guī)則螺旋結(jié)構(gòu)排列的四

10、根絕緣線(xiàn)組成。一對(duì)線(xiàn)可以作為一條通信線(xiàn)路，各個(gè)線(xiàn)對(duì)螺旋排列的目的是使各線(xiàn)對(duì)之間的電磁干擾最小。（2）傳輸特性：局域網(wǎng)中常用到的雙絞線(xiàn)一般都是非屏蔽的五類(lèi) 4 對(duì)（即 8 根導(dǎo)線(xiàn)）的電纜線(xiàn)。這些雙絞線(xiàn)的傳輸速率都能達(dá)到 1000Mbps。（3）連通性：可以用于點(diǎn)-點(diǎn)連接，也可以用于多點(diǎn)連接。（4）地理范圍：最大網(wǎng)線(xiàn)長(zhǎng)度為 100m，如果要加大網(wǎng)絡(luò)的范圍，在兩段雙絞線(xiàn)之間可安裝中繼器，最多可安裝 4 個(gè)中繼器。如安裝 4 個(gè)中繼器連接 5 個(gè)網(wǎng)段，則最大傳輸范圍可達(dá) 500m。（5）抗干擾性：為了降低信號(hào)的干擾程度，電纜中的每一對(duì)雙絞線(xiàn)一般是由兩根絕緣銅導(dǎo)線(xiàn)相互扭繞而成，提高了抗干擾性能。（6）價(jià)

11、格：低于其他傳輸介質(zhì)，并且安裝、維護(hù)方便。2.42.4 軟件軟件整個(gè)系統(tǒng)由下列幾類(lèi)主要軟件組成：STEP7 編程系統(tǒng)軟件，用于 S7-300、S7-400 系列可編程控制器；開(kāi)發(fā)版 WinCC 6.2 運(yùn)行版 WinCC 6.23 3 自控流程介紹自控流程介紹3.1.13.1.1 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)當(dāng)過(guò)濾周期達(dá)到某設(shè)定時(shí)限、或當(dāng)濾層阻塞度達(dá)到設(shè)定的水頭損失或系統(tǒng)接收到手動(dòng)強(qiáng)制沖洗信號(hào)時(shí)，單元濾池 PLC 向公共沖洗 PLC 發(fā)出反沖洗請(qǐng)求，若有其它單元池也發(fā)出請(qǐng)求時(shí)，該信號(hào)被存入公共沖洗 PLC 的存儲(chǔ)器中，然后按存儲(chǔ)先后順序進(jìn)行沖洗。濾池反沖洗由 PLC 系統(tǒng)自動(dòng)控制，也可由現(xiàn)場(chǎng) XBT 控制。3.1.23.1.2 沖洗控制工藝沖洗控制工藝（3.2.13.2.1 控制對(duì)象及控制對(duì)象及 I/OI/O 統(tǒng)計(jì)統(tǒng)計(jì)名稱(chēng)DIDOAIAO氣水反沖濾池配置清單配置清單: :3.2.23.2.2 工作站控制對(duì)象分布工作站控制對(duì)象分布DI14213#反沖水泵手動(dòng)