智慧水務(wù)-水廠自控系統(tǒng)
1、 概述
自來水廠凈水生產(chǎn)自動(dòng)化的概念就是采用各種在線式水質(zhì)分析儀表，對(duì)凈水處理生產(chǎn)流程中的各項(xiàng)工藝技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行連續(xù)檢測，并以直觀的形式將這些指標(biāo)實(shí)時(shí)反饋給自動(dòng)化控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)便可根據(jù)在線檢測的結(jié)果對(duì)生產(chǎn)工藝設(shè)備進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，從而使制水生產(chǎn)的可靠性和穩(wěn)定性得到充分的保障。
自動(dòng)化控制對(duì)于流水化作業(yè)的凈水生產(chǎn)工藝來說具有以下優(yōu)點(diǎn)：
- 減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度；
- 提高制水生產(chǎn)的可靠性和穩(wěn)定性；
- 降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)管理水平；
- 減少質(zhì)量事故。
2、 設(shè)計(jì)目標(biāo)
通過自動(dòng)化控制系統(tǒng)的建設(shè)，凈水廠的生產(chǎn)和管理要達(dá)到以下目標(biāo)：
Ø
- 水質(zhì)指標(biāo)在線監(jiān)測
通過各種在線式水質(zhì)分析儀器對(duì)凈水生產(chǎn)過程中的各種水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行連續(xù)檢測，使生產(chǎn)水質(zhì)實(shí)現(xiàn)全過程監(jiān)控。 - 凈水生產(chǎn)自動(dòng)化控制
通過控制系統(tǒng)對(duì)凈水生產(chǎn)過程中加氯、加藥、濾池清洗等工藝環(huán)節(jié)進(jìn)行自動(dòng)控制，進(jìn)一步減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)水廠生產(chǎn)全過程的自動(dòng)化控制。 - 水廠運(yùn)行實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)管理
通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、事故記錄、歷史數(shù)據(jù)查詢、報(bào)表統(tǒng)計(jì)打印等管理功能，進(jìn)一步健全和完善水廠的生產(chǎn)管理模式。
3 設(shè)計(jì)范圍
本方案中包含水廠以下項(xiàng)目的設(shè)計(jì)：
- 1、自動(dòng)化控制系統(tǒng)
- 2、在線檢測儀表系統(tǒng)
- 3、加氯消毒系統(tǒng)
- 4、加藥系統(tǒng)
- 5、濾池控制系統(tǒng)
- 6、恒壓供水控制系統(tǒng)
4 自來水廠監(jiān)控對(duì)象
我司工程技術(shù)人員通過到現(xiàn)場了解，并在認(rèn)真研究了凈水廠現(xiàn)有工藝特點(diǎn)結(jié)合我司以往同類項(xiàng)目成功運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，確定將以下環(huán)節(jié)作為自來水廠的監(jiān)控對(duì)象。
- 1、進(jìn)廠水流量，水壓監(jiān)測及計(jì)量
- 2、原水濁度監(jiān)測
- 3、清水池液位監(jiān)測
- 4、出廠水 PH 值、溫度監(jiān)測
- 5、出廠水余氯監(jiān)測
- 6、出廠水濁度監(jiān)測
- 7、出廠水流量監(jiān)測及計(jì)量
- 8、送水泵恒壓供水控制
- 9、加氯控制
- 10、反應(yīng)/沉淀池排泥控制
- 11、投藥控制
- 12、濾池控制
5自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
由于自來水生產(chǎn)工藝主要具有以下特點(diǎn)：
Ø
- 1、各生產(chǎn)工藝段相對(duì)獨(dú)立，單體設(shè)備多；
- 2、采集的數(shù)據(jù)量大且種類多，但上下游相關(guān)聯(lián)的生產(chǎn)參數(shù)少；
- 3、自來水生產(chǎn)具有連續(xù)性、不可替代性和不間斷性；
- 4、各工藝段距離遠(yuǎn)，設(shè)備分散，組網(wǎng)相對(duì)復(fù)雜。
5.1 水廠自動(dòng)化系統(tǒng)架構(gòu)圖
5.2 人機(jī)界面、組態(tài)畫面
該系統(tǒng)人機(jī)界面由若干個(gè)畫面組成：總畫面（水廠水處理工藝）、各系統(tǒng)工藝圖、報(bào)表窗口、報(bào)警窗口等。為增加畫面的可讀性和可觀賞性，主要畫面均采用平面圖形式，在畫面的相關(guān)位置顯示該設(shè)備的所有主要運(yùn)行參數(shù)。設(shè)備的控制通過點(diǎn)擊該設(shè)備進(jìn)入，
- A.總畫面：表現(xiàn)的是整個(gè)水廠的水處理工藝（立體圖形式），從取水、投藥、投氯、絮凝沉淀、過濾到供水。在相關(guān)位置顯示水處理的各主要控制參數(shù)以及重要設(shè)備的主要控制參數(shù)，可以點(diǎn)擊進(jìn)入各分站。
- B. 各系統(tǒng)工藝圖：主要有取水工藝圖、投礬工藝圖、投氯工藝圖、絮凝池、排泥車、濾池、送水工藝圖、高低壓配電圖等。除配電圖外，均采用立體圖形式，畫面直觀醒目，而且能夠表達(dá)比平面圖更豐富的信息。
- C. 報(bào)警窗口：所有報(bào)警顯示的同時(shí)，現(xiàn)場聲光報(bào)警器會(huì)一直響到確認(rèn)為至。也可以按需要分類顯示。也可根據(jù)客戶需求配置手機(jī)、短信報(bào)警裝置，當(dāng)有異常報(bào)警時(shí)，可根據(jù)報(bào)警等級(jí)以短信、電話通知至于值班人員、主管人員手機(jī)，可設(shè)置報(bào)警等級(jí)，一般報(bào)警通知值班人員，重大異常報(bào)警通知主管人員。
- D. 設(shè)備控制參數(shù)設(shè)定：參數(shù)設(shè)定時(shí)會(huì)檢查輸入?yún)?shù)是否正確（錯(cuò)誤參數(shù)不能輸入）、參數(shù)有無正確下載至 PLC，如果出錯(cuò)會(huì)報(bào)告操作人員。
- E. 生產(chǎn)報(bào)表：分生產(chǎn)情況（設(shè)備運(yùn)行參數(shù)）、生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)兩種報(bào)表。老系統(tǒng)沒有生產(chǎn)情況報(bào)表，生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)報(bào)表也不能正確生成。針對(duì)這種情況，我們?nèi)嫘薷牧?PLC 程序，并且為節(jié)省存儲(chǔ)空間和查詢方便起見，將平時(shí)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)都存放在歷史數(shù)據(jù)庫里，在需要時(shí)可即時(shí)生成報(bào)表。
- F. 歷史：可查詢?nèi)珡S所有主要運(yùn)行參數(shù)的歷史情況。為便于設(shè)備運(yùn)行情況分析，可以在同一畫面下同時(shí)顯示設(shè)備的歷史運(yùn)行情況與當(dāng)前的運(yùn)行情況以作對(duì)比。
- G. 為確保設(shè)備及處理工藝運(yùn)行安全，所有設(shè)備分別有中控（中控室上位機(jī)控制）、現(xiàn)控（現(xiàn)場車間上位機(jī)控制）、自動(dòng)、手動(dòng)（設(shè)備不受 PLC 控制）3種控制方式，當(dāng)自控系統(tǒng)故障時(shí)，可手動(dòng)運(yùn)行設(shè)備，避免工藝流程中止。
5.3工程畫面
- 1）主畫面
- 2）泵房監(jiān)控畫面
- 3）加藥系統(tǒng)
- 4）數(shù)據(jù)曲線
- 5）數(shù)據(jù)監(jiān)測
- 6）管網(wǎng)數(shù)據(jù)
- 7）低壓配電數(shù)據(jù)
- 8）參數(shù)報(bào)表
- 9）電氣設(shè)備
- 基本功能如下：
- 1.實(shí)時(shí)監(jiān)控水廠的運(yùn)行狀況，并且根據(jù)管網(wǎng)情況和水源地情況及時(shí)地調(diào)節(jié)，以保證供水服務(wù)；
- 2.通過調(diào)度中心實(shí)現(xiàn)對(duì)水廠的遠(yuǎn)程監(jiān)控，同時(shí)可以在水廠設(shè)立二級(jí)調(diào)度中心，以水廠為中心，通過水廠調(diào)度中心直接監(jiān)控管網(wǎng)情況和水源地運(yùn)行狀況，它與調(diào)度中心相互通訊；
- 3.可集中控制整個(gè)水廠的水工藝的全自動(dòng)過程，比如：加藥、加氯和過濾池等水處理環(huán)節(jié)，使水處理更加準(zhǔn)確和完備，同時(shí)能夠自動(dòng)對(duì)整個(gè)處理過程和處理情況進(jìn)行監(jiān)測和控制；
- 二級(jí)調(diào)度中心可以采取有線和無線兩種方式來進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制，水廠監(jiān)控各類數(shù)據(jù)如：壓力、流量、水位、泵的開停、轉(zhuǎn)速、溫度、余氯、濁度、電度、電流和電壓等各類信號(hào)，可以進(jìn)行擴(kuò)充；
- 調(diào)制解調(diào)壓力數(shù)據(jù)，并準(zhǔn)確地發(fā)往調(diào)度中心，并接收調(diào)度中心指令；
- 信號(hào)適用數(shù)據(jù)范圍廣，如：0-5V，4-20mA ,0-10V，脈沖信號(hào)，232/485等類型；
- 實(shí)時(shí)對(duì)水廠進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)各類數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，二級(jí)調(diào)度具有與調(diào)度中心相類似的功能，所有的數(shù)據(jù)和信息可以通過無線和有線兩種方式傳輸?shù)秸{(diào)度中心；
- 二級(jí)調(diào)度中心對(duì)二級(jí)調(diào)度所屬的管網(wǎng)、水廠運(yùn)行、水源地運(yùn)行具有統(tǒng)計(jì)、匯總和分析的功能；
- 具有斷電保護(hù)功能，保證數(shù)據(jù)不丟失；同時(shí)還數(shù)據(jù)追補(bǔ)功能，對(duì)調(diào)度中心未接受到的數(shù)據(jù)進(jìn)行追補(bǔ)；
- 無線通訊和采用標(biāo)準(zhǔn)無線通訊協(xié)議，有效防止誤碼出現(xiàn)；有線通訊協(xié)議主要是 232/485 和 TCP/IP 等通用協(xié)議，保證通訊質(zhì)量和準(zhǔn)確性；