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污水處理廠自動控制系統設計方案

2019-02-20 08:46:13 合肥鴻昇自動化科技有限公司 閱讀

         污水處理廠自動控制系統設計方案:根據宜都市高壩洲污水處理廠自控文件要求,合肥鴻昇自動化是指水電等機電設備的相關信息。需要監控的自控儀表系統內容如下:

污水處理廠自動控制系統.jpg

  1、系統設備監控:包括格柵機系統、進水泵自動控制、啟閉機監控、推料機監控、提升泵房自動控制及運行優化調整、污泥脫水機房設備監控。


  2、監控重要設備:格柵機、進水泵、提升泵、推桿、攪拌機。


  3、水質監測:pH值、水流、液位、水中溶解氧、污泥渾濁度、COD、NH4 UN等。


  4、系統集成:集中控制顯示和系統管理軟件。


  項目范圍


  1。根據宜都污水處理廠建設項目圖紙等文件要求,完成自控系統的設計、制造、運輸、安裝、安裝指導、調試、試運行、驗收和售后服務,并完成必要的文件和資料。與上述工作相關的所有信息均移交給業主。


  2。負責系統的進一步設計,確保上述工作完全滿足文件要求,同時滿足設備正常有效運行的要求。


污水處理廠自動控制系統.jpg


  污水處理廠自動控制系統設計方案的工作還包括:


  1)深化系統設計


  2)設備和部件的檢查、檢驗和試驗


  3)設計確認


  4)設備及設備安裝部件安裝指南


  5)設備及系統調試


  6)整改


  7)與其他分包商的協調


  8)竣工驗收


  9)保修期及售后服務


  系統設計


  1、設計原則


  工廠計算機自動控制系統采用分布式計算機網絡系統配置軟件和可靠的通用PLC模塊,保證了系統的可靠性、先進性、靈活性和實時性。


  2、系統實施


  根據合肥污水處理工程的規模和技術要求,結合合肥鴻昇自動化多年來在污水處理行業和眾多污水處理廠的成熟技術和豐富經驗,設計并使用HMI+PC系統作為自動化系統。本工程的系統,再與其它外圍設備連接,實現污水處理的全過程。整個過程自動化控制系統實現了對現場設備和信號采集傳輸按預定程序的全方位控制。


  系統控制邏輯功能


  本系統的控制方式分為就地控制、集中手動控制和集中自動控制。


  就地控制:在此控制模式下,各泵控制柜的模式開關處于就地狀態,各泵的啟?;ゲ幌嚓P,啟停操作通過點擊各泵相應控制柜上的按鈕進行。在此模式下,主機只顯示狀態,不參與控制,相應的控制按鈕無效。


  集中手動控制:在此控制模式下,各泵控制柜的模式開關處于遠程狀態,各泵的啟?;ゲ幌嚓P,啟停操作通過點擊上位機上相應的按鈕進行。同時上位機顯示各泵的工作狀態。


  集中自動控制:在此控制模式下,各泵控制柜的模式開關處于遠程狀態,各泵的啟停不受人為控制,泵的狀態由PLC中設置的程序和參數控制。上位機顯示各泵的工作狀態。


  系統自動模式的詳細分解(以罐位控制為例):首先確定系統處于集中自動控制模式。確認六個液位的設定參數符合實際要求。系統根據測量的液位自動運行。操作方式如下:


  1)最低液位為液位。為了保護水泵(缺水保護),當水位從高水位下降到低水位時,系統自動停止抽水。


  2)液位2高于液位1,是啟動泵的信號。


  3)3級高于2級。3級從2級上升到3級。系統自動啟動第二個泵。


  4)液位4高于液位3,液位從液位3上升到液位4。系統自動啟動第三臺泵。


  5)液位5高于液位4。液位從4上升到5。系統自動啟動第四臺泵。


  6)液位6為最高液位,液位從5升至6。系統發出聲光報警信號。提醒用戶超高液位(警告水位報警)。


  7)第一、第二、第三和第四個泵與1、2、3、4不對應。系統根據啟動次數自動旋轉泵。第一、第二、第三和第四個泵對應于1、2、3、4個泵。第二啟動泵對應的第一、第二、第三、第四泵分別為2、3、4、1。從第三次啟動開始的第一、第二、第三和第四個泵對應于3、4、1、2。對應于第四啟動泵的第一、二、三、四泵分別為4、1、2、3。當其中一臺泵出現故障時,立即切換到下一臺泵,并自動投入運行。


  8)液位計顯示液位是否達到狀態。藍色表示液位未到,紅色表示液位已到。液位設定值由每個液位指示燈右側的數字顯示屏顯示。


  9)無論控制方式是什么方式,每臺泵的運行時間都是累計的,定時時間如圖所示顯示在控制柜的右側。


  5、電動閥的控制,如果電動閥安裝在閥門前面,則每個電動閥與相應的泵聯鎖,在啟動每個泵之前打開閥門。閥門完全打開,然后在設定的時間運行泵,在設定的時間運行后關閉閥門。


  6、網格的控制。如果系統配備了網格,則網格機器的操作將根據時間進行控制。網格系統每60分鐘運行20分鐘。


  7。啟閉,由于啟閉機處于常開狀態,檢修時只需停機,故啟閉機不需要自動控制,只需手動控制,監控系統只進行狀態監測和手動啟閉操作。


  8、壓縮機(輸送帶),如果系統配有壓路機、壓路機和格柵聯動裝置,格柵操作壓路機操作,格柵停止操作延時設定時間,壓路機停止操作。


  9、厭氧池和氧化溝中的設備根據時間控制進入厭氧池的污泥和水。污泥和水通過潛水攪拌器連續攪拌,氧化1-2小時。污泥和水在潛水推進器的作用下在氧化溝中不斷移動和氧化。在自動模式下,系統根據污水處理廠的工作條件和工藝參數,由PLC按照預先編程的程序完成設備的運行。


  系統選擇


  在整個監控系統的核心——工業可編程控制器(PLC)的選擇中,我們發現西門子的S7系列PLC正是我們經過反復比較后所追求的高性價比PLC產品。


  性能可靠:性能完全滿足并超過設計要求;


  成熟用途:用于給排水、電力、污水處理等行業;


  性價比高:與其他公司相比,具有品牌和質量優勢,價格適中;


  網絡強大:這也是品牌的特點和優勢;


  升級方便:技術上可以隨時升級。


  系統功能


  控制系統具有保護、控制、測量、信號采集和故障記錄等功能。這些保護按常規配置配置??刂葡到y具有手動、自動控制功能和聯鎖裝置。測量包括電氣和非電氣測量。信號采集主要是保護裝置的動作信號、設備故障信號等接觸信號。


  控制系統采用可編程邏輯控制器(PLC)進行數據采集和系統控制??刂葡到y應集中監控、管理和自動順序控制整個系統,實現遠程手動或軟手動操作。


  控制方式采用PC操作站作為操作平臺。通過上位機顯示屏對各泵站進行監控,消除了傳統的儀表板和按鈕控制。所有運行參數和報警信號應能打印和記錄。


  系統采用自動程序控制和就地操作相結合的方式。圖形控制軟件可以顯示各泵站的工藝過程和測量參數、控制方式、順序運行狀態、控制對象狀態,并可以分組顯示參數、趨勢曲線和條形圖。當參數超過報警、控制對象故障或狀態變化的限制時,可以用不同的顏色顯示。


  系統中的所有硬件模塊均為插件,易于更換。系統中任何模塊的故障都不會影響其他模塊的運行。系統具有自診斷功能,診斷到輸入\/輸出模塊級。當程控系統出現故障時,能及時給出LED自診斷故障顯示和聲音報警。


  在軟件方面,操作界面簡單明了,仿真效果良好。所有電機都以顏色和動態方式顯示其狀態。管道有水流作用,液位有升降作用。操作員可以及時查詢主設備的狀態,并可以手動打印和存儲數據。它可以顯示事件信息、事件列表,并提供各種查詢方式。還可以進行手動放置操作、報警確認操作、在線和歷史曲線顯示、歷史報告顯示和打印。


  詳細技術規范


  1系統要求


  1.1系統要求


 ?。?)可靠性高


  根據污水處理廠的工作情況,現場控制設備的工作環境相對較差。污水處理廠自動控制方案的設計應能使系統長期穩定可靠地運行,達到免維護或少維護的目的。


 ?。?)進步


  隨著科學技術的發展,污水處理廠的自動控制系統不僅要代表當前的科學技術水平,而且要力爭在5-10年內保持同步。


 ?。?)開放性


  自動控制系統,完全向用戶開放。所有的硬件接口和軟件協議都是按照開放標準設計和編譯的,為用戶將來擴展系統提供了硬件和軟件保障。


 ?。?)實用性


  操作簡單,易學,界面清晰,實用功能強。在慷慨美觀的前提下,用戶可以感受到真實的情況,充分發揮漢字的處理和顯示功能。


 ?。?)標準化


  在方案設計、設備選型、圖紙設計、軟件設計、設備安裝、系統調試等過程中,嚴格執行國家有關質量體系。


  1.2控制方式


  本系統的控制方式分為就地控制、集中手動控制和集中自動控制(詳見“系統邏輯功能”,不作進一步闡述)。


  2、系統組成


  2.1現場控制單元


  現場控制單元采用可編程邏輯控制器,主要完成以下四個主要功能:


  過程信號采集


  過程信號輸出


  過程自動控制


  將采集的數據傳輸到觸摸屏


  擴展功能和通信接口


  2.2優先進入


  系統操作員和用戶使用密碼訪問系統。


  系統提供對密碼系統的分層用戶訪問,因此低級操作員只能訪問基本操作功能,而高級操作員可以根據不同的密碼訪問不同的系統配置功能。一旦系統操作員提供了正確的密碼,他就可以修改自己的密碼,并且他的權利不會改變。


  2.3過程顯示


  工藝畫面應根據泵站結構方向進行配置,便于操作人員操作。


  系統提供多個場景區域圖片。命令行用于發出命令??稍诹鞒唐聊簧巷@示的動態值。每個流程屏幕上可以顯示多個動態值。


  模擬值以數字方式顯示。例如,應根據圖片中的實際情況改變液位。開關量,如泵的運行,用泵圖形的變化來表示。


  系統最遲每秒更新一次過程信息。圖片刷新時間不小于1秒。


  2.4報警信號


 ?。?)污水處理廠報警信號可由PLC柜或上位機、馬賽克屏發出。


 ?。?)報警信號分為聲光報警。


  1。聲音報警:安裝在PLC柜內的蜂鳴器發出聲音,人為消音。


  2。燈光報警:在操作界面上以醒目的顏色閃爍。


 ?。?)報警信號由PLC的開關量輸出通過繼電器動作驅動。


  2.5故障\/錯誤信息和驗證


  一旦操作過程中發生故障,每個區域的顯示將閃爍,并顯示一組警報。操作員通過引導信息被引導到發生故障的屏幕。操作員可以確認故障。


  無法取消已確認的故障\/錯誤,但使用靜態顯示。只有當故障\/錯誤被取消\/重置后,屏幕才會恢復正常操作。


  3主要設備技術參數


  3.1現場控制單元(PLC)


  在當今世界,能源問題已成為制約經濟快速發展和環境保護的核心因素??底靠萍家恢敝铝τ谔岣呖蛻舻目冃Ш碗娏︻I域的日常生活水平。作為能源優化領域的全球領導者,康卓電氣集團在能源和基礎設施、工業、數據中心和網絡、建筑和居住區五大市場提供產品和服務。


  德國西門子公司生產的可編程控制器在國內也得到了廣泛的應用,并在冶金、化工、印刷生產線等領域得到了廣泛的應用。西門子PLC產品包括logo、S7-200、S7-300、S7-400、工業網絡、人機界面、工業軟件等。


  西門子S7系列PLC體積小、速度快、標準化,具有網絡通訊能力,功能更強,可靠性更高。S7系列PLC產品可分為微型PLC(如S7-200)、小型PLC性能要求(如S7-300)、中高性能PLC要求(如S7-400)。


  S7-300是SIMATIC控制器中銷售最廣泛的產品。它已成功地應用于各種自動化領域。S7-300的重點是為制造工程中的系統解決方案提供一個通用的自動化平臺。也就是說,S7-300是集中或分布式架構的優化解決方案。持續的創新和改革使廣泛使用的自動化平臺S7-300得以繼續得到重視。


  Simatic S7-300支持并幫助用戶啟動和維護編程


  高速指令處理:指令處理時間為0.6~0.1us,在中、低性能要求范圍內開辟了一個新的應用領域。


  浮點運算:使用該函數,可以有效地實現更復雜的運算。


  用戶友好的參數分配:具有標準用戶界面的軟件工具將參數分配給所有模塊,從而節省了介紹和培訓的成本。


  人機界面(HMI):方便的人機界面服務已集成到S7-300操作系統中。因此,大大降低了人機對話的編程要求。Simatic人機界面(HMI)需要來自S7-300的數據,該數據以用戶指定的刷新速度傳輸。S7-300操作系統自動處理數據傳輸。


  診斷功能:CPU智能診斷系統連續監測系統功能是否正常,記錄錯誤和特殊系統事件


 ?。ɡ绯瑫r、模塊更換等)。


  密碼保護:多級密碼保護,使用戶能夠高度有效地保護自己的技術秘密,防止未經授權的復制和修改。


  操作模式選擇開關:操作模式選擇開關可以像鑰匙一樣拔出,拔出鑰匙時,不能改變操作模式。


  Simatic S7-300具有許多不同的通信接口:


  各種通信處理器用于連接AS-I接口、現場總線和工業以太網總線系統。


  用于連接點對點通信系統的通信處理器


  多點接口(MPI)集成在CPU中,用于同時連接程序員、PC機、人機接口系統和其它Simatic7 \\\/m7 \\\/c7自動化控制系統。這是一個經濟有效的解決方案,步驟7的用戶友好界面提供了通信配置功能,使得配置非常簡單。


  4、櫥柜


  4.1概述


  各柜外形統一,各柜留有20%的長期擴展空間,增加元器件,柜體結構及所有內部連接符合IEC標準的具體要求。所有機柜均已完全組裝,所有電氣工作均符合電氣規范的應用要求。所有的柜和手術臺都放在室內。


  4.2溫度控制


  為了保持柜內溫度低于各部件的最高允許溫度,提供強制通風。離開通風口,安裝強制通風風扇。


  4.3柜結構


  它由2毫米厚的鋼板制成。前門打開,內部電氣安裝在安裝板上。安裝底座便于安裝。


  4.4柜體表面處理


  外表面涂電腦色,橙色防皺烤漆,內安裝板及支架均鍍鋅。


  4.5銘牌


  柜體標識清晰,柜體各部件標識清晰。


  4.6柜內電路:


  1、電源線和控制線為銅線,面積不小于1.0平方毫米。


  2、槽的填充度不應超過60%。


  3、提供帶接地線的220伏交流電源插座,每臺設備需要220伏交流電源,提供帶接地線的連接器連接,盤內無外露端子相互接觸。


  4、端子板:


  提供足夠的終端以滿足電流和20%的裕度,磁盤上的備件連接到終端板。


  提供螺栓緊固:耐壓要求不低于500V。


  在終端板的底部有一個標簽,標簽條貫穿整個終端板。每個終端在標簽欄上用不同的數字標記。號碼已打印。


  根據所需的線路尺寸和類型選擇終端板。終端板上有清晰的標記,可用系統上有打印的標記號。


  現場連接的接線板將用作現場柜的一部分。


  5、為了安全起見,每個電路都有斷路器或保險絲保護;220伏交流電路配有斷路器,能夠承受250伏和2500安的短路容量,并帶有霓虹燈指示;24伏直流電路是一個響應迅速的玻璃管保險絲,4-20米的ADC電路為1A,單個儀表電源為3A。



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