南大傲拓自来水厂自控系统解决方案_自控系统_自来水厂

南大傲拓自来水厂自控系统解决方案

2016/6/15 16:03:21

1、概述

1.1 项目简介

***自来水厂现有一期工程规模为10万m3/d，本次二期扩建规模为10万m3/d。自控系统建设成为满足无人值守运行模式，不小于72小时无人干预下能够正常运行生产。出厂水质、水压、水量符合指标,设备正常运行的稳定、可靠、安全、节能环保、自动化水平领先的自来水厂自动化系统，自控系统是具备智能化生产过程控制和生产信息管理、储存功能的综合自动化系统。

1.2 系统概述

控制系统由可编程逻辑控制器（PLC）、通讯网络、人机界面、测控仪表、视频监控以及外围设备集成而成。系统设计遵循先进性、实用性、可靠性、经济性、开放性的原则，围绕“提高供水水质、提高供水安全可靠性、降低能耗、降低漏耗、降低药耗”的指导思想设计，采用NA400PLC作为控制站核心。

1.3 工艺流程

2、系统结构和组成

2.1网络结构

控制系统由中控室计算机、现场控制站、现场仪表及执行机构组成，网络采用多层结构，从上而下分为管理层、控制层和现场设备层。根据自来水厂设备分散、站点较多的特点，控制站设计6个分站，其中核心控制站采用处理器热备冗余配置，6个站采用冗余环形工业以太网进行连接，SCADA系统采用冗余服务器+客户端的数据结构设计。详见网络结构示意图。

2.2控制器

采用 Intel Pentium M 处理器，主频300MHz,高性能冗余CPU、可靠性高.

自带以太网接口，支持Modbus TCP和OPC协议.

32M内存空间+32M储存空间.

自带实时时钟，用于记录当前时间和对过程进行时间控制.

具有Watchdog功能，故障情况下能够自动复位并重新启动.

支持热插拔.

数据掉电保护.

3、控制功能

系统具有人机界面接口，生产过程顺序控制，设备联锁保护，优化寿命控制，自动调节，数据统计、累积、分析等基本控制功能和视频监控、安防功能办公管理功能。下面分节介绍自来水厂生产过程工艺系统控制功能。

3.1 取水泵控制功能

取水泵房机组根据调度指令实现机组开停的一步化操作，水泵、阀门的联动，变频电机PID调节，水泵优选运行，排水泵根据水位自动运行，泵机故障保护及报警、设备维护提示等控制功能；原水水质参数的采集，通过现场总线对进线电流、电压、电度、功率因数、水泵电机电流、有功功率、电度的采集等。

3.2 沉淀池控制功能

反应沉淀主要控制功能有沉淀池自动搅拌和絮凝加药，吸泥机自动爬行、吸泥控制，池底排泥阀自动周期排泥，吸泥机子站PLC与主站无线AP设备方式通讯实现联动等。

3.3 V型滤池控制功能

V型滤池的控制是自来水厂工艺过程控制中较难控制的部分，控制策略的优劣直接影响净水自动化工艺过程效果，主要控制功能有：

V型滤池水位调节控制（出水阀PID调节）；

V型滤池顺控过程控制；

滤池滤格的冲洗排队，协调滤格反冲洗；

设备及电气参数的采集等。

3.4加药间控制功能 加药控制是自来水厂工艺过程的关键之一，直接影响水质和生产安全，其控制功能总的说主要有三方面，包括计量泵自动加矾调节控制，配矾（稀释）系统的配矾过程的控制，加氯机投加功能的控制（滤前、后）。

3.5脱水机房控制功能 脱水机房内的脱水系统配套提供控制PLC独立完成脱水系统内的脱水机系统及PAM加注系统的监控，通过通讯接入控制系统，控制系统给脱水机启停信号。另外控制系统完成回用水泵、排泥泵、污泥平衡池搅拌机等设备的简单控制。

3.6二级泵房控制功能 二级泵房机主要控制和取水泵房相似，主要完成组根据调度指令通过程序实现机组开停的一步化操作，其中包括水泵、阀门、真空形成装置的联动和设定压力供水变频PID调节等功能；出厂水水质参数的采集及和环保局通讯接口，高、低压开关柜上综合保护单元采集的信号等。

3.7关键性突出功能 控制系统是根据自来水厂工艺量身打造的自控产品，实现了自来水处理过程的自动化管理与控制，系统具有以下突出功能。

（1）、大联动的实现

随着设备的改进和自控技术的提高，自来水厂已经实现了“小联动”，即系统自动加药、自动排泥、自动过滤、排水泵自动启停、定压自动变频调节等局部系统的全自动运行功能。但要实现全厂全自动运行就需要把各个环节联系起来，实现全厂“大联动”。要实现“大联动”需要解决取水泵给水量和供水量动态平衡的问题，这个问题解决了“大联动”就解决了。我们通过对自来水厂工艺的分析和研究，利用出水泵给水流量值和集水井液位值计算出取水泵的出力，成功解决了这个问题，实现了系统的全厂全自动运行。

（2）、电机检修提醒

根据水泵、鼓风机等电机设备使用说明，通过对电机使用时间的累计、电机温度异常、电气三相不平衡等异常状态分析，尽量做到在设备损坏前或维修期前提前通知维护人员进行检修和维护，节省了维修成本和维护成本。

（3）、运行参数记忆性

自来水厂出水压力往往需要根据运行人员经验按时段设置出水压力，出水泵根据设置的时段压力进行恒压调节出水。控制系统具有记忆功能，对操作人员运行参数进行分析、提炼，根据工艺要求，可以自动确定不同时段的出水压力目标值，避免了长期繁琐无聊的压力设置。

4、人机界面功能

工艺流程图显示

真实反映生产工艺流程，画面简洁、流畅，工艺流程制作生动形象。系统由总貌画面和多幅画面组成，每个画面上设有与相关画面的牵引键，可以方便的浏览和控制设备。

报表显示及打印功能

系统历史数据存储为标准的数据库格式，支持dBASE VI，ACCESS，ODBC格式等；报表支持对数据的计算处理，不仅有均值、最值、累积值等基本处理能力，还支持设备的按时间区段计算；报表灵活，可根据用户的要求生成日、月、季、年报表。

报警功能

报警功能提醒运行人员即时了解报警参数相关设备的运行情况，在必要时进行处理，是保证生产连续稳定运行的重要措施。随时查看报警一览表，并可对单条报警、全屏报警及全部报警进行确认。

实时趋势图和历史趋势图 实时趋势可以右键直接获得，也支持在统一界面上显示多条趋势。历史趋势图采集周期为10秒, 支持N采集点同表中同时显示,方便比较分析.历史趋势图支持按系统按时间段显示功能。历史数据库默认储存时间为2年，支持数据库文件的另存和备份；强大的历史数据自动及历史事件的查询功能。