污水處理廠自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案：根據(jù)宜都市高壩洲污水處理廠自控文件要求，合肥鴻昇自動(dòng)化是指水電等機(jī)電設(shè)備的相關(guān)信息。需要監(jiān)控的自控儀表系統(tǒng)內(nèi)容如下：

　　1、系統(tǒng)設(shè)備監(jiān)控：包括格柵機(jī)系統(tǒng)、進(jìn)水泵自動(dòng)控制、啟閉機(jī)監(jiān)控、推料機(jī)監(jiān)控、提升泵房自動(dòng)控制及運(yùn)行優(yōu)化調(diào)整、污泥脫水機(jī)房設(shè)備監(jiān)控。

　　2、監(jiān)控重要設(shè)備：格柵機(jī)、進(jìn)水泵、提升泵、推桿、攪拌機(jī)。

　　3、水質(zhì)監(jiān)測：pH值、水流、液位、水中溶解氧、污泥渾濁度、COD、NH4 UN等。

　　4、系統(tǒng)集成：集中控制顯示和系統(tǒng)管理軟件。

　　項(xiàng)目范圍

　　1。根據(jù)宜都污水處理廠建設(shè)項(xiàng)目圖紙等文件要求，完成自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸、安裝、安裝指導(dǎo)、調(diào)試、試運(yùn)行、驗(yàn)收和售后服務(wù)，并完成必要的文件和資料。與上述工作相關(guān)的所有信息均移交給業(yè)主。

　　2。負(fù)責(zé)系統(tǒng)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)，確保上述工作完全滿足文件要求，同時(shí)滿足設(shè)備正常有效運(yùn)行的要求。

　　污水處理廠自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的工作還包括：

　　1）深化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　2）設(shè)備和部件的檢查、檢驗(yàn)和試驗(yàn)

　　3）設(shè)計(jì)確認(rèn)

　　4）設(shè)備及設(shè)備安裝部件安裝指南

　　5）設(shè)備及系統(tǒng)調(diào)試

　　6）整改

　　7）與其他分包商的協(xié)調(diào)

　　8）竣工驗(yàn)收

　　9）保修期及售后服務(wù)

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　1、設(shè)計(jì)原則

　　工廠計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)采用分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)配置軟件和可靠的通用PLC模塊，保證了系統(tǒng)的可靠性、先進(jìn)性、靈活性和實(shí)時(shí)性。

　　2、系統(tǒng)實(shí)施

　　根據(jù)合肥污水處理工程的規(guī)模和技術(shù)要求，結(jié)合合肥鴻昇自動(dòng)化多年來在污水處理行業(yè)和眾多污水處理廠的成熟技術(shù)和豐富經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)并使用HMI+PC系統(tǒng)作為自動(dòng)化系統(tǒng)。本工程的系統(tǒng)，再與其它外圍設(shè)備連接，實(shí)現(xiàn)污水處理的全過程。整個(gè)過程自動(dòng)化控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對現(xiàn)場設(shè)備和信號(hào)采集傳輸按預(yù)定程序的全方位控制。

　　系統(tǒng)控制邏輯功能

　　本系統(tǒng)的控制方式分為就地控制、集中手動(dòng)控制和集中自動(dòng)控制。

　　就地控制：在此控制模式下，各泵控制柜的模式開關(guān)處于就地狀態(tài)，各泵的啟?；ゲ幌嚓P(guān)，啟停操作通過點(diǎn)擊各泵相應(yīng)控制柜上的按鈕進(jìn)行。在此模式下，主機(jī)只顯示狀態(tài)，不參與控制，相應(yīng)的控制按鈕無效。

　　集中手動(dòng)控制：在此控制模式下，各泵控制柜的模式開關(guān)處于遠(yuǎn)程狀態(tài)，各泵的啟停互不相關(guān)，啟停操作通過點(diǎn)擊上位機(jī)上相應(yīng)的按鈕進(jìn)行。同時(shí)上位機(jī)顯示各泵的工作狀態(tài)。

　　集中自動(dòng)控制：在此控制模式下，各泵控制柜的模式開關(guān)處于遠(yuǎn)程狀態(tài)，各泵的啟停不受人為控制，泵的狀態(tài)由PLC中設(shè)置的程序和參數(shù)控制。上位機(jī)顯示各泵的工作狀態(tài)。

　　系統(tǒng)自動(dòng)模式的詳細(xì)分解（以罐位控制為例）：首先確定系統(tǒng)處于集中自動(dòng)控制模式。確認(rèn)六個(gè)液位的設(shè)定參數(shù)符合實(shí)際要求。系統(tǒng)根據(jù)測量的液位自動(dòng)運(yùn)行。操作方式如下：

　　1）最低液位為液位。為了保護(hù)水泵（缺水保護(hù)），當(dāng)水位從高水位下降到低水位時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)停止抽水。

　　2）液位2高于液位1，是啟動(dòng)泵的信號(hào)。

　　3）3級(jí)高于2級(jí)。3級(jí)從2級(jí)上升到3級(jí)。系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)第二個(gè)泵。

　　4）液位4高于液位3，液位從液位3上升到液位4。系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)第三臺(tái)泵。

　　5）液位5高于液位4。液位從4上升到5。系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)第四臺(tái)泵。

　　6）液位6為最高液位，液位從5升至6。系統(tǒng)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。提醒用戶超高液位（警告水位報(bào)警）。

　　7）第一、第二、第三和第四個(gè)泵與1、2、3、4不對應(yīng)。系統(tǒng)根據(jù)啟動(dòng)次數(shù)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)泵。第一、第二、第三和第四個(gè)泵對應(yīng)于1、2、3、4個(gè)泵。第二啟動(dòng)泵對應(yīng)的第一、第二、第三、第四泵分別為2、3、4、1。從第三次啟動(dòng)開始的第一、第二、第三和第四個(gè)泵對應(yīng)于3、4、1、2。對應(yīng)于第四啟動(dòng)泵的第一、二、三、四泵分別為4、1、2、3。當(dāng)其中一臺(tái)泵出現(xiàn)故障時(shí)，立即切換到下一臺(tái)泵，并自動(dòng)投入運(yùn)行。

　　8）液位計(jì)顯示液位是否達(dá)到狀態(tài)。藍(lán)色表示液位未到，紅色表示液位已到。液位設(shè)定值由每個(gè)液位指示燈右側(cè)的數(shù)字顯示屏顯示。

　　9）無論控制方式是什么方式，每臺(tái)泵的運(yùn)行時(shí)間都是累計(jì)的，定時(shí)時(shí)間如圖所示顯示在控制柜的右側(cè)。

　　5、電動(dòng)閥的控制，如果電動(dòng)閥安裝在閥門前面，則每個(gè)電動(dòng)閥與相應(yīng)的泵聯(lián)鎖，在啟動(dòng)每個(gè)泵之前打開閥門。閥門完全打開，然后在設(shè)定的時(shí)間運(yùn)行泵，在設(shè)定的時(shí)間運(yùn)行后關(guān)閉閥門。

　　6、網(wǎng)格的控制。如果系統(tǒng)配備了網(wǎng)格，則網(wǎng)格機(jī)器的操作將根據(jù)時(shí)間進(jìn)行控制。網(wǎng)格系統(tǒng)每60分鐘運(yùn)行20分鐘。

　　7。啟閉，由于啟閉機(jī)處于常開狀態(tài)，檢修時(shí)只需停機(jī)，故啟閉機(jī)不需要自動(dòng)控制，只需手動(dòng)控制，監(jiān)控系統(tǒng)只進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測和手動(dòng)啟閉操作。

　　8、壓縮機(jī)（輸送帶），如果系統(tǒng)配有壓路機(jī)、壓路機(jī)和格柵聯(lián)動(dòng)裝置，格柵操作壓路機(jī)操作，格柵停止操作延時(shí)設(shè)定時(shí)間，壓路機(jī)停止操作。

　　9、厭氧池和氧化溝中的設(shè)備根據(jù)時(shí)間控制進(jìn)入?yún)捬醭氐奈勰嗪退Ｎ勰嗪退ㄟ^潛水?dāng)嚢杵鬟B續(xù)攪拌，氧化1-2小時(shí)。污泥和水在潛水推進(jìn)器的作用下在氧化溝中不斷移動(dòng)和氧化。在自動(dòng)模式下，系統(tǒng)根據(jù)污水處理廠的工作條件和工藝參數(shù)，由PLC按照預(yù)先編程的程序完成設(shè)備的運(yùn)行。

　　系統(tǒng)選擇

　　在整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的核心——工業(yè)可編程控制器（PLC）的選擇中，我們發(fā)現(xiàn)西門子的S7系列PLC正是我們經(jīng)過反復(fù)比較后所追求的高性價(jià)比PLC產(chǎn)品。

　　性能可靠：性能完全滿足并超過設(shè)計(jì)要求；

　　成熟用途：用于給排水、電力、污水處理等行業(yè)；

　　性價(jià)比高：與其他公司相比，具有品牌和質(zhì)量優(yōu)勢，價(jià)格適中；

　　網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)大：這也是品牌的特點(diǎn)和優(yōu)勢；

　　升級(jí)方便：技術(shù)上可以隨時(shí)升級(jí)。

　　系統(tǒng)功能

　　控制系統(tǒng)具有保護(hù)、控制、測量、信號(hào)采集和故障記錄等功能。這些保護(hù)按常規(guī)配置配置?？刂葡到y(tǒng)具有手動(dòng)、自動(dòng)控制功能和聯(lián)鎖裝置。測量包括電氣和非電氣測量。信號(hào)采集主要是保護(hù)裝置的動(dòng)作信號(hào)、設(shè)備故障信號(hào)等接觸信號(hào)。

　　控制系統(tǒng)采用可編程邏輯控制器（PLC）進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)控制?？刂葡到y(tǒng)應(yīng)集中監(jiān)控、管理和自動(dòng)順序控制整個(gè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程手動(dòng)或軟手動(dòng)操作。

　　控制方式采用PC操作站作為操作平臺(tái)。通過上位機(jī)顯示屏對各泵站進(jìn)行監(jiān)控，消除了傳統(tǒng)的儀表板和按鈕控制。所有運(yùn)行參數(shù)和報(bào)警信號(hào)應(yīng)能打印和記錄。

　　系統(tǒng)采用自動(dòng)程序控制和就地操作相結(jié)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(shù)、控制方式、順序運(yùn)行狀態(tài)、控制對象狀態(tài)，并可以分組顯示參數(shù)、趨勢曲線和條形圖。當(dāng)參數(shù)超過報(bào)警、控制對象故障或狀態(tài)變化的限制時(shí)，可以用不同的顏色顯示。

　　系統(tǒng)中的所有硬件模塊均為插件，易于更換。系統(tǒng)中任何模塊的故障都不會(huì)影響其他模塊的運(yùn)行。系統(tǒng)具有自診斷功能，診斷到輸入\/輸出模塊級(jí)。當(dāng)程控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，能及時(shí)給出LED自診斷故障顯示和聲音報(bào)警。

　　在軟件方面，操作界面簡單明了，仿真效果良好。所有電機(jī)都以顏色和動(dòng)態(tài)方式顯示其狀態(tài)。管道有水流作用，液位有升降作用。操作員可以及時(shí)查詢主設(shè)備的狀態(tài)，并可以手動(dòng)打印和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。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(jìn)行手動(dòng)放置操作、報(bào)警確認(rèn)操作、在線和歷史曲線顯示、歷史報(bào)告顯示和打印。

　　詳細(xì)技術(shù)規(guī)范

　　1系統(tǒng)要求

　　1.1系統(tǒng)要求

　?。?）可靠性高

　　根據(jù)污水處理廠的工作情況，現(xiàn)場控制設(shè)備的工作環(huán)境相對較差。污水處理廠自動(dòng)控制方案的設(shè)計(jì)應(yīng)能使系統(tǒng)長期穩(wěn)定可靠地運(yùn)行，達(dá)到免維護(hù)或少維護(hù)的目的。

　?。?）進(jìn)步

　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，污水處理廠的自動(dòng)控制系統(tǒng)不僅要代表當(dāng)前的科學(xué)技術(shù)水平，而且要力爭在5-10年內(nèi)保持同步。

　?。?）開放性

　　自動(dòng)控制系統(tǒng)，完全向用戶開放。所有的硬件接口和軟件協(xié)議都是按照開放標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和編譯的，為用戶將來擴(kuò)展系統(tǒng)提供了硬件和軟件保障。

　　（4）實(shí)用性

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

　?。?）標(biāo)準(zhǔn)化

　　在方案設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、設(shè)備安裝、系統(tǒng)調(diào)試等過程中，嚴(yán)格執(zhí)行國家有關(guān)質(zhì)量體系。

　　1.2控制方式

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

　　2、系統(tǒng)組成

　　2.1現(xiàn)場控制單元

　　現(xiàn)場控制單元采用可編程邏輯控制器，主要完成以下四個(gè)主要功能：

　　過程信號(hào)采集

　　過程信號(hào)輸出

　　過程自動(dòng)控制

　　將采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接|摸屏

　　擴(kuò)展功能和通信接口

　　2.2優(yōu)先進(jìn)入

　　系統(tǒng)操作員和用戶使用密碼訪問系統(tǒng)。

　　系統(tǒng)提供對密碼系統(tǒng)的分層用戶訪問，因此低級(jí)操作員只能訪問基本操作功能，而高級(jí)操作員可以根據(jù)不同的密碼訪問不同的系統(tǒng)配置功能。一旦系統(tǒng)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(quán)利不會(huì)改變。

　　2.3過程顯示

　　工藝畫面應(yīng)根據(jù)泵站結(jié)構(gòu)方向進(jìn)行配置，便于操作人員操作。

　　系統(tǒng)提供多個(gè)場景區(qū)域圖片。命令行用于發(fā)出命令?？稍诹鞒唐聊簧巷@示的動(dòng)態(tài)值。每個(gè)流程屏幕上可以顯示多個(gè)動(dòng)態(tài)值。

　　模擬值以數(shù)字方式顯示。例如，應(yīng)根據(jù)圖片中的實(shí)際情況改變液位。開關(guān)量，如泵的運(yùn)行，用泵圖形的變化來表示。

　　系統(tǒng)最遲每秒更新一次過程信息。圖片刷新時(shí)間不小于1秒。

　　2.4報(bào)警信號(hào)

　　（1）污水處理廠報(bào)警信號(hào)可由PLC柜或上位機(jī)、馬賽克屏發(fā)出。

　?。?）報(bào)警信號(hào)分為聲光報(bào)警。

　　1。聲音報(bào)警：安裝在PLC柜內(nèi)的蜂鳴器發(fā)出聲音，人為消音。

　　2。燈光報(bào)警：在操作界面上以醒目的顏色閃爍。

　　（3）報(bào)警信號(hào)由PLC的開關(guān)量輸出通過繼電器動(dòng)作驅(qū)動(dòng)。

　　2.5故障\/錯(cuò)誤信息和驗(yàn)證

　　一旦操作過程中發(fā)生故障，每個(gè)區(qū)域的顯示將閃爍，并顯示一組警報(bào)。操作員通過引導(dǎo)信息被引導(dǎo)到發(fā)生故障的屏幕。操作員可以確認(rèn)故障。

　　無法取消已確認(rèn)的故障\/錯(cuò)誤，但使用靜態(tài)顯示。只有當(dāng)故障\/錯(cuò)誤被取消\/重置后，屏幕才會(huì)恢復(fù)正常操作。

　　3主要設(shè)備技術(shù)參數(shù)

　　3.1現(xiàn)場控制單元（PLC）

　　在當(dāng)今世界，能源問題已成為制約經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的核心因素?？底靠萍家恢敝铝τ谔岣呖蛻舻目冃Ш碗娏︻I(lǐng)域的日常生活水平。作為能源優(yōu)化領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)者，康卓電氣集團(tuán)在能源和基礎(chǔ)設(shè)施、工業(yè)、數(shù)據(jù)中心和網(wǎng)絡(luò)、建筑和居住區(qū)五大市場提供產(chǎn)品和服務(wù)。

　　德國西門子公司生產(chǎn)的可編程控制器在國內(nèi)也得到了廣泛的應(yīng)用，并在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。西門子PLC產(chǎn)品包括logo、S7-200、S7-300、S7-400、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)、人機(jī)界面、工業(yè)軟件等。

　　西門子S7系列PLC體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通訊能力，功能更強(qiáng)，可靠性更高。S7系列PLC產(chǎn)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(chǎn)品。它已成功地應(yīng)用于各種自動(dòng)化領(lǐng)域。S7-300的重點(diǎn)是為制造工程中的系統(tǒng)解決方案提供一個(gè)通用的自動(dòng)化平臺(tái)。也就是說，S7-300是集中或分布式架構(gòu)的優(yōu)化解決方案。持續(xù)的創(chuàng)新和改革使廣泛使用的自動(dòng)化平臺(tái)S7-300得以繼續(xù)得到重視。

　　Simatic S7-300支持并幫助用戶啟動(dòng)和維護(hù)編程

　　高速指令處理：指令處理時(shí)間為0.6~0.1us，在中、低性能要求范圍內(nèi)開辟了一個(gè)新的應(yīng)用領(lǐng)域。

　　浮點(diǎn)運(yùn)算：使用該函數(shù)，可以有效地實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的運(yùn)算。

　　用戶友好的參數(shù)分配：具有標(biāo)準(zhǔn)用戶界面的軟件工具將參數(shù)分配給所有模塊，從而節(jié)省了介紹和培訓(xùn)的成本。

　　人機(jī)界面（HMI）：方便的人機(jī)界面服務(wù)已集成到S7-300操作系統(tǒng)中。因此，大大降低了人機(jī)對話的編程要求。Simatic人機(jī)界面（HMI）需要來自S7-300的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)以用戶指定的刷新速度傳輸。S7-300操作系統(tǒng)自動(dòng)處理數(shù)據(jù)傳輸。

　　診斷功能：CPU智能診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)功能是否正常，記錄錯(cuò)誤和特殊系統(tǒng)事件

　?。ɡ绯瑫r(shí)、模塊更換等）。

　　密碼保護(hù)：多級(jí)密碼保護(hù)，使用戶能夠高度有效地保護(hù)自己的技術(shù)秘密，防止未經(jīng)授權(quán)的復(fù)制和修改。

　　操作模式選擇開關(guān)：操作模式選擇開關(guān)可以像鑰匙一樣拔出，拔出鑰匙時(shí)，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(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)。

　　用于連接點(diǎn)對點(diǎn)通信系統(tǒng)的通信處理器

　　多點(diǎn)接口（MPI）集成在CPU中，用于同時(shí)連接程序員、PC機(jī)、人機(jī)接口系統(tǒng)和其它Simatic7 \\\/m7 \\\/c7自動(dòng)化控制系統(tǒng)。這是一個(gè)經(jīng)濟(jì)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(tǒng)一，各柜留有20%的長期擴(kuò)展空間，增加元器件，柜體結(jié)構(gòu)及所有內(nèi)部連接符合IEC標(biāo)準(zhǔn)的具體要求。所有機(jī)柜均已完全組裝，所有電氣工作均符合電氣規(guī)范的應(yīng)用要求。所有的柜和手術(shù)臺(tái)都放在室內(nèi)。

　　4.2溫度控制

　　為了保持柜內(nèi)溫度低于各部件的最高允許溫度，提供強(qiáng)制通風(fēng)。離開通風(fēng)口，安裝強(qiáng)制通風(fēng)風(fēng)扇。

　　4.3柜結(jié)構(gòu)

　　它由2毫米厚的鋼板制成。前門打開，內(nèi)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(nèi)安裝板及支架均鍍鋅。

　　4.5銘牌

　　柜體標(biāo)識(shí)清晰，柜體各部件標(biāo)識(shí)清晰。

　　4.6柜內(nèi)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(yīng)超過60%。

　　3、提供帶接地線的220伏交流電源插座，每臺(tái)設(shè)備需要220伏交流電源，提供帶接地線的連接器連接，盤內(nèi)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(gè)標(biāo)簽，標(biāo)簽條貫穿整個(gè)終端板。每個(gè)終端在標(biāo)簽欄上用不同的數(shù)字標(biāo)記。號(hào)碼已打印。

　　根據(jù)所需的線路尺寸和類型選擇終端板。終端板上有清晰的標(biāo)記，可用系統(tǒng)上有打印的標(biāo)記號(hào)。

　　現(xiàn)場連接的接線板將用作現(xiàn)場柜的一部分。

　　5、為了安全起見，每個(gè)電路都有斷路器或保險(xiǎn)絲保護(hù)；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(gè)響應(yīng)迅速的玻璃管保險(xiǎn)絲，4-20米的ADC電路為1A，單個(gè)儀表電源為3A。