污水处理厂改扩建提标升级项目自控仪表设计方案.doc

污水处理厂改扩建提标升级项目自控仪表设计方案1.1、设计规范与依据1）分散型控制系统工程设计规定 HG/T 20573-20122）过程检测和控制流程图用文字和图形符号 GB 2625-853）过程测量和控制仪表的功能标志及图形符号 HG/T 20505-20003）仪表供电设计规定 HG/T 20509-20004）信号报警、连锁系统设计规定 HG 20511-20005）控制室设计规定 HG 20508-20007）自动化仪表安装工程质量检验评定标准 GB50 131-20078）工艺流程的控制要求9）工艺及其他相关专业提供的资料、数据、图纸自动化仪表及自动控制系统的所有设备、软件、配件和材料都符合最新的国际电工技术协会（IEC）的有关标准和中国标准。设计、生产、安装、调校、试运行、验收等的质量保证体系均符合国际标准 ISO9000：2005系列。1.2、设计范围1）根据工艺流程及控制要求配置流量、液位等过程控制检测仪表：进 水 流 量： 电磁流量计；出 水 流 量： 明渠流量计；调节池液位： 液位计；中间水池流量： 电磁流量计；2）根据工艺及设备运行要求设置污水处理工艺的自动控制系统和监视系统。工艺设备、加药装置的联动、互锁控制；工艺设备的自动、手动控制转换，远程管理；加药装置的自动、手动控制转换，远程管理；加药装备的自动调节及自动控制，远程调节；工艺设备的自动报警，安全保护；加药装备的自动报警，安全保护；1.3、自控系统设计1.3.1设计思路过去的污水处理厂设计注重的工艺设备自动化的功能性要求实现，而现在污水处理厂设计越来越从全寿命（如运营）来考虑，对厂内自动化监控系统提出了更多、更高管理要求，采用能够全面管理的自动化控制系统势在必行，它是全面提高企业的管理水平和生产效率，从而降低环保措施的费用最佳措施。本项目总体自控方案是现场分散控制，中央集中控制的方式，该监控系统覆盖整个污水处理厂的各个处理单元，每个站点负责控制各自的工艺设备，同时将收集现场设备数据及仪表数据上传中央控制工作站，形成一个完整的自动监控管理系统。1.3.2设计要求1） 采取的方式为分散自动控制，各自控制各自的工艺设备，同时互传连锁控制命令。2） 污水处理的PLC站全部命令和数据传输到中央控制工作站。采取的方式为光纤数据传输方式，现场设备状态数据、仪表数据、汇集到中央控制工作站上做集中的管理。3） 可以完成将全厂污水处理的主要工艺设备、仪表通过无线方式将状态数据、测量数据直接上传到中央控制工作站。4） 可以完成将中央控制工作站修正后的工艺参数及控制命令传递到PLC站和仪表上，实现双向调节。特点：它包含了工艺设备自动控制、污水处理厂实时监控、污水处理厂管理控制为一体的中央控制管理系统，将工艺设备控制、工艺参数调节、进水水质管理、各类故障报警、设备状态、仪表状态、供电电源、药剂消耗等等完整显示在管理人员面前，全面地反映了污水处理厂的现状及历史，同时通过数据库产生的规律性管理表单可以给出预测，指导污水处理厂操作人员及管理者进行预防性管理，避免事后管理带来的滞后性，提高管理效率和效果。1.3.3 系统组成1、中央监控系统：污水处理厂自控系统采用分层分布式结构网络控制方式。该控制系统共分为中央控制层(中控室)和现地控制层（分控站）。实现相应控制层设备的监视、操作、控制和网络通讯连接。中央控制系统由中央控制室的中央工作站，PLC站，现场仪表、等组成。本工程中央控制室设在配电室旁或其它地方。采用由工业控制计算机及PLC系统构成的分散集中控制系统。该系统集控制、数据采集功能为一体，完成整个处理站工程的过程控制、工艺流程显示、设备运行状态的监测及故障报警。控制系统对污水处理厂各过程进行分散控制；再由通讯系统和监控计算机组成的中央控制系统，对全厂实行集中管理。各分控站与中央控制室之间由工业以太网进行数据通讯。现场控制站与现场测控仪表之间采用开放式现场总线连接。2、中央工作站：是由两套工作站（互为热备份）、打印机、及UPS等组成。控制软件可以通过通讯接口建立网络通讯,画面采用中文显示。工作站以组态软件为基础的专用污水控制软件作为系统控制软件。工作站可以读取和写入网络上PLC的任意一个接点和任意数据存储器。厂区内中央控制室和PLC控制站组成一个工业网络系统，中央控制室可完成监测现场设备的运行信息，在中央控制室可控制现场主要设备的启动和停止。在监控计算机平台上，系统设计了以下功能：用户登录；实时工艺流程图显示；Web功能；报警显示；报表处理；实时曲线、参数设置；历史曲线显示；事件记录。3、PLC控制站：完成现场工艺参数监测、设备运行工况信号的采集、检测和控制，并向中央控制室进行实时传送。1.3.4自加药系统优化设计1、提高PH值的测量有效性采用一个PH仪带两个同规格的pH探头进行测量，以往是在工艺池内测量加药前的Ph值，现在放一个探头到传输管道中测量加药前PH值，另一个探头测量混合加药后的PH值，位置放置在下一个工艺单元入口之前。这样做的好处是一个PH仪带两个同规格的pH探头测量数据比两个PH仪测量数据更具可比性。2、提高控制能力1）PLC根据PH值去控制计量泵控制加药的剂量、频次。2）PLC根据系统反馈调整提升泵的变频器设定参赛控制管道流量， 3）药剂和液体在管道中混合。设立旁管，采用阀门控制3、上述pH值和提升泵变频参数、计量泵参数及各自状态通过无线方式传输到中央控制系统。1.3.5 网络系统设计中央控制室与PLC控制站之间用通过光纤网络系统连接，可实现如下功能：能够通过数据实现PLC与工作站之间的高速、大容量的数据交换；能做到反应灵敏信息准确的实时监控的要求，同时可以将需要修改的运行参数和执行命令下传到PLC，实现远程修改和遥控。中央控制室与部分现场检测仪表采用工业以太网络系统连接。可实现如下功能：将现场的过程仪器仪表和在线监测仪表的状态和数据上传到中央控制室。方便对现场仪表的运行情况远程监控。PLC与现场检测仪表采用RS485工业总线将仪器仪表连接到PLC控制站可实现如下功能：对工艺过程实现自动控制。采用支持标准的modbus通讯软件的PLC和仪器仪表。1.3.6 数据处理和存储数据处理和存储是中央控制室的主要工作内容之一，存储的数据资料将用于生产调度，预报参考之用。各种报表采用中文报表。数据库历史数据存储量为3月。控制软件系统具备如下基本功能：采用标准的Windows平台；包括支持世界主要硬件厂商的各种网络驱动程序，支持工业控制网络、RS-485监控；有系统员和操作员安全保密功能；支持1600×1200高分辨率彩色图形显示器；支持各种Windows标准打印机及外围设备；能够支持友善的中文化界面；支持开放的数据库，并能与编程软件及其他的专业数据库软件共享数据库；为用户提供丰富方便的图形组态、系统组态功能，易于构成各种服务器、图形工作站；丰富的报警功能、分析报表功能，在线编辑功能、打印功能。实时数据、历史数据分析、综合功能，数据记录保存功能；易于实现多用户、多任务、多终端；在线、离线切换功能，自动手动功能；中央控制室能随时监视整个污水厂的运行状态、显示各种检测值及参数，从图形、表格形式显示现行及历史值给各种临界提示及错误、越限报警、显示及打印分班报表。1.4、控制方式设计系统包括了以下几种控制方式：现场手动方式、就地检修维护方式、遥控方式、自动方式。1)现场手动模式：当设备的现场控制箱或MCC控制柜上的“就地/远程”开关选择“就地”方式时，可以通过现场控制箱或MCC控制柜上的按钮实现对设备的启/停、开/关操作；2)就地检修维护方式：当现场控制箱或MCC控制柜上的“就地/远程”开关选择“远程”方式时，设备控制权在LCS(Local control station)控制站。操作人员可以通过LCS控制站的操作面板上选择“手动”方式，利用监控画面或键盘对设备进行检修操作；3)遥控模式：即远程手动控制方式。当现场控制箱或MCC控制柜上的“就地/远程” 开关选择“远程”方式时，操作人员可以通过操作面板或中控系统操作站的监控画面用鼠标器或键盘选择“遥控”方式并对设备进行启/停、开/关操作；4)自动模式：当现场控制箱或MCC控制柜上的“就地/远程”开关选择“远程”方式，且现场控制站的“自动/遥控”设定为“自动”方式时，设备的运行完全由各PLC/RTU根据污水处理厂的工况及生产要求来完成对设备的运行或开/关控制，而不需要人工干预。控制方式的优先级整个控制系统中的现场手动控制方式优先级别最高，在此基础上，设置远程遥控和自动控制。1)控制级别由高到低为：现场手动控制、就地检修控制、遥控控制、自动控制； 2)手动干预是操作人员的专有权利，因为过程连锁在此模式下无效；而自动模式下，安全连锁是有效的，并限制操作的可能性，可防止非正常状态下运行。离工艺过程越近的控制层具有更高的优先权。控制模式现 场远 程就 地盘 柜手 动自动1）提升泵的自动控制提升泵与该泵有关的液位计一起工作,由PLC采集液位信号，自动控制使水位保持在设定值。水量大的情况下起动多台泵运行,水位继续升至设定值,当水位超过报警值时,发出报警信号。系统自动根据泵的运行时间对泵进行启停，当水位降至泵的保护水位值时,自动停泵并发出报警信号。2）污泥浓缩脱水自动控制脱水机房设污泥泵、浓缩脱水机、加药系统及全部附属装置。污泥脱水系统及加药系统将主要设备的运行状态信号送往PLC系统，并自动完成进泥泵、加药泵、脱水机的连锁。3）潜污泵自动控制连续、交替运行，根据液位手动/自动控制。潜污泵机组根据液位变化自动程序控制开停、优化循环控制。即根据不同的液位依次开启不同数量的泵，当水位下降时，按先开先停的原则依次停泵。此控制方式可较好的保证水泵运行时间均匀，减少单台水泵的频繁启动次数。