城鎮(zhèn)自來水廠站智能化技術規(guī)范

1城鎮(zhèn)自來水廠站智能化技術規(guī)范本文件界定了城鎮(zhèn)自來水廠站智能化技術涉及的術語和定義，規(guī)定了城鎮(zhèn)自來水廠站智能化技術的總體要求、水處理監(jiān)控、系統(tǒng)架構及功能、硬件參數(shù)、設備配置的要求。本文件適用于城鎮(zhèn)自來水廠站智能化技術。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T37391可編程序控制器的成套控制設備規(guī)范3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1城鎮(zhèn)自來水廠站智能化unattendedwaterpurificationplantstation站內(nèi)不設置固定運行維護值班崗位，運行監(jiān)視、主要控制操作由遠方主站完成，實現(xiàn)向主站上傳城鎮(zhèn)自來水廠站運行及設備運行的遙測、遙信等信息，及接收并執(zhí)行主站下發(fā)的遙控、遙調(diào)指令等功能的城鎮(zhèn)自來水廠站。3.2城鎮(zhèn)自來水廠站監(jiān)控系統(tǒng)monitoringsystemofwaterpurificationplant通過系統(tǒng)集成優(yōu)化和信息共享，實現(xiàn)電網(wǎng)和設備運行信息、狀態(tài)監(jiān)測信息、輔助設備監(jiān)測信息、計量信息等城鎮(zhèn)自來水廠站信息的統(tǒng)一接入、統(tǒng)一存儲和統(tǒng)一管理，實現(xiàn)城鎮(zhèn)自來水廠站運行監(jiān)視、操作與控制、綜合信息分析與智能告警、運行管理和輔助應用等功能，并為調(diào)度、生產(chǎn)等主站系統(tǒng)提供統(tǒng)一的城鎮(zhèn)自來水廠站操作和訪問服務。3.3一級設備primaryequipment城鎮(zhèn)自來水廠站監(jiān)控系統(tǒng)中用于采集數(shù)據(jù)的監(jiān)測儀器。3.4二級設備secondaryequipment城鎮(zhèn)自來水廠站監(jiān)控系統(tǒng)中對一級設備進行監(jiān)察、測量、控制、保護、調(diào)節(jié)的輔助設備。4縮略語下列縮略語適用于本文件。OPC：用于過程控制的對象連接與嵌入（OLEforProcessControl）TCP/IP：傳輸控制協(xié)議/因特網(wǎng)互聯(lián)協(xié)議（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol）PLC：可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController）SQL：結構化查詢語言（StructuredQueryLanguage）5總體要求城鎮(zhèn)自來水廠站智能化系統(tǒng)滿足如下要求：——應支撐供排水的調(diào)控運行業(yè)務，實現(xiàn)城鎮(zhèn)自來水廠站的運行控制；2——應支撐凈水設備的遠程集中監(jiān)控業(yè)務，實現(xiàn)對城鎮(zhèn)自來水廠站一級設備、二級設備的遠程集中監(jiān)視與控制；——應支撐凈水設備的運維業(yè)務，實現(xiàn)對城鎮(zhèn)自來水廠站設備的遠方/就地運行與維護；——實現(xiàn)全站信息統(tǒng)一建模和接入；——應遵循“告警直傳、遠程瀏覽、數(shù)據(jù)優(yōu)化、認證安全”的技術原則；——應支撐遠程對城鎮(zhèn)自來水廠站設備的安全可靠操作控制；——重要設備應冗余配置，保障系統(tǒng)的可靠性。6水處理監(jiān)控6.1水處理監(jiān)控應包括取水控制、絮凝加藥控制、加氯控制（前加氯和后加氯控制）、供水控制四個單元，水處理工藝流程參見圖A.1。6.2取水控制單元應滿足下列要求：a)控制對象應為取水泵變頻調(diào)節(jié)器，或高位取水的進廠電動蝶閥開度調(diào)節(jié)器；b)宜通過建立進廠所需流量與配水井水位、清水池水位、出廠流量之間的自動監(jiān)控數(shù)學模型。6.3絮凝加藥控制單元應滿足下列要求：a)控制對象應為加藥泵變頻調(diào)節(jié)器；b)宜通過建立加藥量與不同進廠流量、濁度、pH值的水流，經(jīng)過配水井、絮凝沉淀池、過濾池過程的濁度變化數(shù)學模型，實現(xiàn)加藥泵變頻調(diào)速的自動控制。6.4加氯控制單元應滿足下列要求：a)控制對象應為加氯裝置；b)宜通過建立出廠供水余氯與不同進廠流量、不同出廠流量的數(shù)學模型，實現(xiàn)二氧化碳發(fā)生器的自動控制，以穩(wěn)定凈水廠站出水的余氯含量。6.5供水控制單元應滿足下列要求：a)控制對象應為供水泵變頻調(diào)節(jié)器；b)宜通過建立出廠流量與供水壓力之間的數(shù)學模型，實現(xiàn)供水泵起停、變頻調(diào)速的自動控制。6.6閉環(huán)協(xié)調(diào)控制應在實現(xiàn)各環(huán)節(jié)自主監(jiān)控的基礎上，形成進水—配水—加藥—混凝—沉淀—過濾—消毒—儲水—加壓供水全過程的監(jiān)控體系。7系統(tǒng)架構及功能7.1系統(tǒng)架構城鎮(zhèn)自來水廠站監(jiān)控系統(tǒng)體系結構應滿足如下要求：a)采用縱向分層的體系結構，縱向分為數(shù)據(jù)采集層、控制層、管理層及管理級；b)系統(tǒng)由站數(shù)據(jù)采集層設備、控制層設備、管理層軟件、網(wǎng)絡通信設備組成。7.2各層級功能7.2.1數(shù)據(jù)采集層應能通過監(jiān)測儀器（流量計、水位計、壓力計、pH計、濁度計、余氯計）和監(jiān)控設備（加藥機、加氯裝置、取水供水泵、電動蝶閥），實時采集水流、水質(zhì)、電量、轉速、開度、限位等數(shù)據(jù)信息，以數(shù)字信號或模擬信號形式傳輸給控制層；并執(zhí)行控制層發(fā)送的指令，實時控制設備運行。7.2.2控制層應基于可編程控制器、單元控制模型、閉環(huán)協(xié)調(diào)控制模型，通過構建凈水廠站工藝過程控制組態(tài)，依據(jù)數(shù)據(jù)采集層實時監(jiān)測信息，發(fā)出控制指令，對取水量、加藥量、加氯量、供水壓力與供水量的實時控制。7.2.3管理層應基于監(jiān)控管理工控機、組態(tài)應用軟件，具備下列城鎮(zhèn)自來水廠站生產(chǎn)過程的功能：a)采用縱向分層的體系結構，縱向分為數(shù)據(jù)采集層、控制層及管理層；b)數(shù)據(jù)處理：發(fā)出控制指令，接收、存儲、分析處理發(fā)來的運行數(shù)據(jù)、故障信號、報警信息；c)過程監(jiān)視：以組態(tài)圖、電路圖、柱狀圖、曲線圖、趨勢圖和相應的數(shù)據(jù)，直觀展示水處理過程的各個環(huán)節(jié)；d)遠程控制：接收市/縣中心、省中心發(fā)來的監(jiān)控指令，實施遠程控制；3e)故障報警：當運行過程出現(xiàn)故障或事故時，在過程監(jiān)視畫面自動彈岀報警窗口，閃爍報警信息，警示管理人員盡快處理，并在后臺自動記錄故障或事故類型、管理人員處置時間等信息；f)趨勢查詢：按照單一或多元數(shù)據(jù)形式，査詢和打印歷史趨勢曲線；g)統(tǒng)計分析：進行關鍵運行參數(shù)的小時、日、月累計統(tǒng)計，均值、最大值、最小值統(tǒng)計分析等；h)報表管理：自動生成水廠站管理需求的日報表、月報表、年報表，以及自定義查詢報表等；i)權限管理：建立不同層別管理用戶，匹配不同管理控制權限。7.2.4管理級應包括市/縣級平臺和省中心平臺。采用OPC+WebServices通信模式，實現(xiàn)廠站級數(shù)據(jù)與管理級平臺的數(shù)據(jù)交互。管理級平臺軟件采用B/S架構開發(fā)，省級和市/縣級軟件應能夠?qū)嘞薹秶鷥?nèi)的所有廠站級信息進行實時處理，實現(xiàn)廠站級自動監(jiān)控和省中心遠程監(jiān)控的基本功能。8硬件參數(shù)8.1可編程邏輯控制器可編程邏輯控制器應符合GB/T37391，且應滿足下列要求：a)模塊化結構，支持分布式控制系統(tǒng)，處理速度滿足監(jiān)控對象實時性要求；b)數(shù)據(jù)釆集周期：電模擬量≤1s，非電模擬量≤3s，開關量≤100ms；c)控制實時性：控制響應時間≤2s，故障保護響應時間≤50ms；d)開關量和數(shù)字量輸入模塊：采用光耦隔離，接點容量、數(shù)量和電壓應滿足控制對象的要求；e)模擬量輸入模塊：4mA～20mA，A/D轉換分辨率≥16位，轉換誤差<±0.4％FS，轉換時間<2ms，具有斷線檢測、轉換精度自動檢驗或校正功能；f)通信接口釆用TCP/IP協(xié)議；g)輸入/輸出通道數(shù)量預留10％的冗余；h)滿足在無空調(diào)、無凈化設備、專門屏蔽措施的環(huán)境下正常運行的要求。8.2水泵變頻調(diào)節(jié)8.2.1電源連接應滿足下列要求：a)電壓：380V～480V三相，-1510自動識別輸入電壓b)功率：1.1KW～132KW，頻率：40Hz～63Hz。8.2.2電機連接應滿足下列要求：a)電壓：0～USUPPLY，頻率：0Hz～50Hz；b)電流：額定輸岀電流I2；c)過載能力：1.1×I2N；d)開關頻率：l/4/8/12kHz；e)加速減速時間：0.1s～1800s。8.2.3控制連接應滿足下列要求：a)模擬輸入2路（電壓0V～10V，電流4mA～20mA，精度±1%);b)模擬輸出2路（4mA～20mA，負載500Ω,精度±3%);c)數(shù)字輸入6路（輸入阻抗2.4kΩ,最大延時5ms±1ms）；d)繼電器輸出3路（6A/30VDC）；e)通信接口（RS-485，MODBUS協(xié)議）。8.3多功能電能表多功能電能表應滿足下列要求：a)測量參數(shù)：實時測量三相電流、電壓、功率、頻率、功率因數(shù)、電能；b)計量功能：分時計量正反向有功、無功、最大用量及發(fā)生時間，負荷曲線記錄，測量參數(shù)自動輪顯功能；c)通信接口：RS-485，MODBUS協(xié)議。8.4加藥機控制4加藥機控制應滿足下列要求：a)磁力泵：電壓380V，功率0.37kW；b)變頻器：電壓380V，功率0.37kW。8.5加氯裝置加氯裝置應滿足下列要求：a)設備要求：二氧化氯發(fā)生器；b)控制信號：加氯給定量、輸出量信號4mA～20mA。8.6監(jiān)測儀表監(jiān)測儀表應滿足下列要求：a)流量計：流速范圍±12m/s，輸出接口4mA/RS-485～20mA/RS-485；b)水位計：量程范圍0m～10m，輸岀接口4mA/RS-485～20mA/RS-485；c)壓力計：量程范圍0MPa～1MPa，輸出接口4mA/RS-485～20mA/RS-485。9系統(tǒng)軟件平臺9.1開發(fā)平臺城鎮(zhèn)自來水廠站監(jiān)控系統(tǒng)軟件應使用KingSCADA作為監(jiān)控組態(tài)軟件開發(fā)平臺，且能滿足下列要求：a)支持Windows操作系統(tǒng)；b)支持SQLServer實時數(shù)據(jù)庫；c)兼容各類PLC設備及通信協(xié)議；d)具有集成化管理、模塊化開發(fā)、可視化操作、智能化診斷與控制、Web發(fā)布訪問功能；e)使用簡單方便、運行安全可靠。9.2PLC編程PLC編程基于PLC梯形圖語言、指令表、順序功能圖和C語言等，用于表達被控制對象的動作及輸入輸出關系，實現(xiàn)應用于控制過程的算術運算、數(shù)據(jù)處理、邏輯控制和聯(lián)網(wǎng)通信功能，具有系統(tǒng)初始化、信號檢測、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)通信、實時監(jiān)測、視頻監(jiān)視、過程控制、閾值設置、故障甄別、事故停機自動監(jiān)控等保障供水安全的措施。9.3上位監(jiān)控采用全貌圖、組貌圖、功能鍵相互關聯(lián)的軟件結構，結合城鎮(zhèn)自來水廠站管控邏輯思維和操作流程，使用可視化模擬仿真功能、城鎮(zhèn)自來水廠站自動監(jiān)控流程概念圖（參見圖A.2）、取水泵、供水泵、加藥泵、加氯裝置運行狀態(tài)以及所包含的動態(tài)畫面、實時數(shù)據(jù)、趨勢曲線、聲光警示等對應功能，實現(xiàn)城鎮(zhèn)自來水廠站監(jiān)控參數(shù)設置、監(jiān)控指令發(fā)送、運行動態(tài)監(jiān)視、故障診斷報警、事故停機處置、實景圖像監(jiān)視、運行數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計分析計算、生產(chǎn)報表生成、系統(tǒng)維護管理、運行日志查詢、生產(chǎn)報表打印等水處理全流程的監(jiān)測、控制、管理功能。9.4遠程監(jiān)控基于省級和縣級業(yè)務應用支撐平臺，采用B/S模式，將開發(fā)自動接收處理所轄區(qū)域內(nèi)由各水廠站監(jiān)控應用系統(tǒng)發(fā)送的所有監(jiān)測數(shù)據(jù)和運行狀態(tài)參數(shù)，統(tǒng)一通過網(wǎng)絡終端與移動智能終端，實現(xiàn)各個城鎮(zhèn)自來水廠站運行動態(tài)監(jiān)視、越限報警、統(tǒng)計分析、報表打印，以及遠程發(fā)出監(jiān)控運行指令，實施遠程監(jiān)控等功能。10設備配置