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關(guān)鍵詞：
自控系統(tǒng)
自來(lái)水廠
解決方案
- 摘要：本文介紹南大傲拓NA系列PLC自來(lái)水廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)解決方案。
1、概述
1.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介
***自來(lái)水廠現(xiàn)有一期工程規(guī)模為10萬(wàn)m3/d，本次二期擴(kuò)建規(guī)模為10萬(wàn)m3/d。自控系統(tǒng)建設(shè)成為滿足無(wú)人值守運(yùn)行模式，不小于72小時(shí)無(wú)人干預(yù)下能夠正常運(yùn)行生產(chǎn)。出廠水質(zhì)、水壓、水量符合指標(biāo),設(shè)備正常運(yùn)行的穩(wěn)定、可靠、安全、節(jié)能環(huán)保、自動(dòng)化水平領(lǐng)先的自來(lái)水廠自動(dòng)化系統(tǒng)，自控系統(tǒng)是具備智能化生產(chǎn)過(guò)程控制和生產(chǎn)信息管理、儲(chǔ)存功能的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。
1.2 系統(tǒng)概述
控制系統(tǒng)由可編程邏輯控制器（PLC）、通訊網(wǎng)絡(luò)、人機(jī)界面、測(cè)控儀表、視頻監(jiān)控以及外圍設(shè)備集成而成。系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循先進(jìn)性、實(shí)用性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性、開(kāi)放性的原則，圍繞“提高供水水質(zhì)、提高供水安全可靠性、降低能耗、降低漏耗、降低藥耗”的指導(dǎo)思想設(shè)計(jì)，采用NA400PLC作為控制站核心。
1.3 工藝流程
2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和組成
2.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
控制系統(tǒng)由中控室計(jì)算機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)控制站、現(xiàn)場(chǎng)儀表及執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，網(wǎng)絡(luò)采用多層結(jié)構(gòu)，從上而下分為管理層、控制層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層。根據(jù)自來(lái)水廠設(shè)備分散、站點(diǎn)較多的特點(diǎn)，控制站設(shè)計(jì)6個(gè)分站，其中核心控制站采用處理器熱備冗余配置，6個(gè)站采用冗余環(huán)形工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行連接，SCADA系統(tǒng)采用冗余服務(wù)器+客戶端的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。詳見(jiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖。
2.2控制器
采用 Intel Pentium M 處理器，主頻300MHz,高性能冗余CPU、可靠性高.
自帶以太網(wǎng)接口，支持Modbus TCP和OPC協(xié)議.
32M內(nèi)存空間+32M儲(chǔ)存空間.
自帶實(shí)時(shí)時(shí)鐘，用于記錄當(dāng)前時(shí)間和對(duì)過(guò)程進(jìn)行時(shí)間控制.
具有Watchdog功能，故障情況下能夠自動(dòng)復(fù)位并重新啟動(dòng).
支持熱插拔.
數(shù)據(jù)掉電保護(hù).
3、控制功能
系統(tǒng)具有人機(jī)界面接口，生產(chǎn)過(guò)程順序控制，設(shè)備聯(lián)鎖保護(hù)，優(yōu)化壽命控制，自動(dòng)調(diào)節(jié)，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、累積、分析等基本控制功能和視頻監(jiān)控、安防功能辦公管理功能。下面分節(jié)介紹自來(lái)水廠生產(chǎn)過(guò)程工藝系統(tǒng)控制功能。
3.1 取水泵控制功能
取水泵房機(jī)組根據(jù)調(diào)度指令實(shí)現(xiàn)機(jī)組開(kāi)停的一步化操作，水泵、閥門的聯(lián)動(dòng)，變頻電機(jī)PID調(diào)節(jié)，水泵優(yōu)選運(yùn)行，排水泵根據(jù)水位自動(dòng)運(yùn)行，泵機(jī)故障保護(hù)及報(bào)警、設(shè)備維護(hù)提示等控制功能；原水水質(zhì)參數(shù)的采集，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線對(duì)進(jìn)線電流、電壓、電度、功率因數(shù)、水泵電機(jī)電流、有功功率、電度的采集等。
3.2 沉淀池控制功能
反應(yīng)沉淀主要控制功能有沉淀池自動(dòng)攪拌和絮凝加藥，吸泥機(jī)自動(dòng)爬行、吸泥控制，池底排泥閥自動(dòng)周期排泥，吸泥機(jī)子站PLC與主站無(wú)線AP設(shè)備方式通訊實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)等。
3.3 V型濾池控制功能
V型濾池的控制是自來(lái)水廠工藝過(guò)程控制中較難控制的部分，控制策略的優(yōu)劣直接影響凈水自動(dòng)化工藝過(guò)程效果，主要控制功能有：
V型濾池水位調(diào)節(jié)控制（出水閥PID調(diào)節(jié)）；
V型濾池順控過(guò)程控制；
濾池濾格的沖洗排隊(duì)，協(xié)調(diào)濾格反沖洗；
設(shè)備及電氣參數(shù)的采集等。
3.4加藥間控制功能
加藥控制是自來(lái)水廠工藝過(guò)程的關(guān)鍵之一，直接影響水質(zhì)和生產(chǎn)安全，其控制功能總的說(shuō)主要有三方面，包括計(jì)量泵自動(dòng)加礬調(diào)節(jié)控制，配礬（稀釋）系統(tǒng)的配礬過(guò)程的控制，加氯機(jī)投加功能的控制（濾前、后）。
3.5脫水機(jī)房控制功能
脫水機(jī)房?jī)?nèi)的脫水系統(tǒng)配套提供控制PLC獨(dú)立完成脫水系統(tǒng)內(nèi)的脫水機(jī)系統(tǒng)及PAM加注系統(tǒng)的監(jiān)控，通過(guò)通訊接入控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)給脫水機(jī)啟停信號(hào)。另外控制系統(tǒng)完成回用水泵、排泥泵、污泥平衡池?cái)嚢铏C(jī)等設(shè)備的簡(jiǎn)單控制。
3.6二級(jí)泵房控制功能
二級(jí)泵房機(jī)主要控制和取水泵房相似，主要完成組根據(jù)調(diào)度指令通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)機(jī)組開(kāi)停的一步化操作，其中包括水泵、閥門、真空形成裝置的聯(lián)動(dòng)和設(shè)定壓力供水變頻PID調(diào)節(jié)等功能；出廠水水質(zhì)參數(shù)的采集及和環(huán)保局通訊接口，高、低壓開(kāi)關(guān)柜上綜合保護(hù)單元采集的信號(hào)等。
3.7關(guān)鍵性突出功能
控制系統(tǒng)是根據(jù)自來(lái)水廠工藝量身打造的自控產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了自來(lái)水處理過(guò)程的自動(dòng)化管理與控制，系統(tǒng)具有以下突出功能。
（1）、大聯(lián)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)
隨著設(shè)備的改進(jìn)和自控技術(shù)的提高，自來(lái)水廠已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了“小聯(lián)動(dòng)”，即系統(tǒng)自動(dòng)加藥、自動(dòng)排泥、自動(dòng)過(guò)濾、排水泵自動(dòng)啟停、定壓自動(dòng)變頻調(diào)節(jié)等局部系統(tǒng)的全自動(dòng)運(yùn)行功能。但要實(shí)現(xiàn)全廠全自動(dòng)運(yùn)行就需要把各個(gè)環(huán)節(jié)聯(lián)系起來(lái)，實(shí)現(xiàn)全廠“大聯(lián)動(dòng)”。要實(shí)現(xiàn)“大聯(lián)動(dòng)”需要解決取水泵給水量和供水量動(dòng)態(tài)平衡的問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題解決了“大聯(lián)動(dòng)”就解決了。我們通過(guò)對(duì)自來(lái)水廠工藝的分析和研究，利用出水泵給水流量值和集水井液位值計(jì)算出取水泵的出力，成功解決了這個(gè)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的全廠全自動(dòng)運(yùn)行。
（2）、電機(jī)檢修提醒
根據(jù)水泵、鼓風(fēng)機(jī)等電機(jī)設(shè)備使用說(shuō)明，通過(guò)對(duì)電機(jī)使用時(shí)間的累計(jì)、電機(jī)溫度異常、電氣三相不平衡等異常狀態(tài)分析，盡量做到在設(shè)備損壞前或維修期前提前通知維護(hù)人員進(jìn)行檢修和維護(hù)，節(jié)省了維修成本和維護(hù)成本。
（3）、運(yùn)行參數(shù)記憶性
自來(lái)水廠出水壓力往往需要根據(jù)運(yùn)行人員經(jīng)驗(yàn)按時(shí)段設(shè)置出水壓力，出水泵根據(jù)設(shè)置的時(shí)段壓力進(jìn)行恒壓調(diào)節(jié)出水。控制系統(tǒng)具有記憶功能，對(duì)操作人員運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行分析、提煉，根據(jù)工藝要求，可以自動(dòng)確定不同時(shí)段的出水壓力目標(biāo)值，避免了長(zhǎng)期繁瑣無(wú)聊的壓力設(shè)置。
4、人機(jī)界面功能
工藝流程圖顯示
真實(shí)反映生產(chǎn)工藝流程，畫(huà)面簡(jiǎn)潔、流暢，工藝流程制作生動(dòng)形象。系統(tǒng)由總貌畫(huà)面和多幅畫(huà)面組成，每個(gè)畫(huà)面上設(shè)有與相關(guān)畫(huà)面的牽引鍵，可以方便的瀏覽和控制設(shè)備。
報(bào)表顯示及打印功能
系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫(kù)格式，支持dBASE VI，ACCESS，ODBC格式等；報(bào)表支持對(duì)數(shù)據(jù)的計(jì)算處理，不僅有均值、最值、累積值等基本處理能力，還支持設(shè)備的按時(shí)間區(qū)段計(jì)算；報(bào)表靈活，可根據(jù)用戶的要求生成日、月、季、年報(bào)表。
報(bào)警功能
報(bào)警功能提醒運(yùn)行人員即時(shí)了解報(bào)警參數(shù)相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行情況，在必要時(shí)進(jìn)行處理，是保證生產(chǎn)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的重要措施。隨時(shí)查看報(bào)警一覽表，并可對(duì)單條報(bào)警、全屏報(bào)警及全部報(bào)警進(jìn)行確認(rèn)。
實(shí)時(shí)趨勢(shì)圖和歷史趨勢(shì)圖
實(shí)時(shí)趨勢(shì)可以右鍵直接獲得，也支持在統(tǒng)一界面上顯示多條趨勢(shì)。歷史趨勢(shì)圖采集周期為10秒, 支持N采集點(diǎn)同表中同時(shí)顯示,方便比較分析.歷史趨勢(shì)圖支持按系統(tǒng)按時(shí)間段顯示功能。歷史數(shù)據(jù)庫(kù)默認(rèn)儲(chǔ)存時(shí)間為2年，支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)文件的另存和備份；強(qiáng)大的歷史數(shù)據(jù)自動(dòng)及歷史事件的查詢功能。
操作權(quán)限管理和操作記錄功能
對(duì)參觀/瀏覽人員、運(yùn)行人員、維護(hù)工程師等提供不同的操作登錄權(quán)限。具有操作記錄和運(yùn)行事件記錄功能，并支持強(qiáng)大的數(shù)據(jù)查詢功能，支持分區(qū)、分站點(diǎn)按時(shí)間段查詢功能。
5、產(chǎn)品特點(diǎn)
系統(tǒng)采用自主品牌國(guó)產(chǎn)PLC產(chǎn)品；
控制單元采用熱備冗余配置，高性能處理器；
針對(duì)加藥間、濾池等環(huán)境，硬件設(shè)備進(jìn)行三防處理；
產(chǎn)品提供通用性標(biāo)準(zhǔn)化通訊接口，支持PROFIBUS/HART/MODBUS/OPEN CAN等常用現(xiàn)場(chǎng)
總線，擴(kuò)展性、開(kāi)放性好；
采用以太網(wǎng)架構(gòu)，高速通訊，預(yù)留帶寬；
光纖自愈的100M工業(yè)以太自愈環(huán)網(wǎng)連接，標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP協(xié)議；
通用性好，人性化設(shè)計(jì)；
根據(jù)客戶需求量身打造滿足工藝需求的產(chǎn)品和控制程序；
迅速的售后服務(wù)和強(qiáng)大的技術(shù)團(tuán)隊(duì)。
