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關(guān)鍵詞：
自控系統(tǒng)
自來水廠
解決方案
- 摘要：本文介紹南大傲拓NA系列PLC自來水廠自動化控制系統(tǒng)解決方案。
1、概述
1.1 項目簡介
***自來水廠現(xiàn)有一期工程規(guī)模為10萬m3/d，本次二期擴建規(guī)模為10萬m3/d。自控系統(tǒng)建設(shè)成為滿足無人值守運行模式，不小于72小時無人干預(yù)下能夠正常運行生產(chǎn)。出廠水質(zhì)、水壓、水量符合指標,設(shè)備正常運行的穩(wěn)定、可靠、安全、節(jié)能環(huán)保、自動化水平領(lǐng)先的自來水廠自動化系統(tǒng)，自控系統(tǒng)是具備智能化生產(chǎn)過程控制和生產(chǎn)信息管理、儲存功能的綜合自動化系統(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)、人機界面、測控儀表、視頻監(jiān)控以及外圍設(shè)備集成而成。系統(tǒng)設(shè)計遵循先進性、實用性、可靠性、經(jīng)濟性、開放性的原則，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，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)由中控室計算機、現(xiàn)場控制站、現(xiàn)場儀表及執(zhí)行機構(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)場設(shè)備層。根據(jù)自來水廠設(shè)備分散、站點較多的特點，控制站設(shè)計6個分站，其中核心控制站采用處理器熱備冗余配置，6個站采用冗余環(huán)形工業(yè)以太網(wǎng)進行連接，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。詳見網(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儲存空間.
自帶實時時鐘，用于記錄當前時間和對過程進行時間控制.
具有Watchdog功能，故障情況下能夠自動復(fù)位并重新啟動.
支持熱插拔.
數(shù)據(jù)掉電保護.
3、控制功能
系統(tǒng)具有人機界面接口，生產(chǎn)過程順序控制，設(shè)備聯(lián)鎖保護，優(yōu)化壽命控制，自動調(diào)節(jié)，數(shù)據(jù)統(tǒng)計、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)介紹自來水廠生產(chǎn)過程工藝系統(tǒng)控制功能。
3.1 取水泵控制功能
取水泵房機組根據(jù)調(diào)度指令實現(xiàn)機組開停的一步化操作，水泵、閥門的聯(lián)動，變頻電機PID調(diào)節(jié)，水泵優(yōu)選運行，排水泵根據(jù)水位自動運行，泵機故障保護及報警、設(shè)備維護提示等控制功能；原水水質(zhì)參數(shù)的采集，通過現(xiàn)場總線對進線電流、電壓、電度、功率因數(shù)、水泵電機電流、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攪拌和絮凝加藥，吸泥機自動爬行、吸泥控制，池底排泥閥自動周期排泥，吸泥機子站PLC與主站無線AP設(shè)備方式通訊實現(xiàn)聯(lián)動等。
3.3 V型濾池控制功能
V型濾池的控制是自來水廠工藝過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化工藝過程效果，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型濾池順控過程控制；
濾池濾格的沖洗排隊，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
加藥控制是自來水廠工藝過程的關(guān)鍵之一，直接影響水質(zhì)和生產(chǎn)安全，其控制功能總的說主要有三方面，包括計量泵自動加礬調(diào)節(jié)控制，配礬（稀釋）系統(tǒng)的配礬過程的控制，加氯機投加功能的控制（濾前、后）。
3.5脫水機房控制功能
脫水機房內(nèi)的脫水系統(tǒng)配套提供控制PLC獨立完成脫水系統(tǒng)內(nèi)的脫水機系統(tǒng)及PAM加注系統(tǒng)的監(jiān)控，通過通訊接入控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)給脫水機啟停信號。另外控制系統(tǒng)完成回用水泵、排泥泵、污泥平衡池攪拌機等設(shè)備的簡單控制。
3.6二級泵房控制功能
二級泵房機主要控制和取水泵房相似，主要完成組根據(jù)調(diào)度指令通過程序?qū)崿F(xiàn)機組開停的一步化操作，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、低壓開關(guān)柜上綜合保護單元采集的信號等。
3.7關(guān)鍵性突出功能
控制系統(tǒng)是根據(jù)自來水廠工藝量身打造的自控產(chǎn)品，實現(xiàn)了自來水處理過程的自動化管理與控制，系統(tǒng)具有以下突出功能。
（1）、大聯(lián)動的實現(xiàn)
隨著設(shè)備的改進和自控技術(shù)的提高，自來水廠已經(jīng)實現(xiàn)了“小聯(lián)動”，即系統(tǒng)自動加藥、自動排泥、自動過濾、排水泵自動啟停、定壓自動變頻調(diào)節(jié)等局部系統(tǒng)的全自動運行功能。但要實現(xiàn)全廠全自動運行就需要把各個環(huán)節(jié)聯(lián)系起來，實現(xiàn)全廠“大聯(lián)動”。要實現(xiàn)“大聯(lián)動”需要解決取水泵給水量和供水量動態(tài)平衡的問題，這個問題解決了“大聯(lián)動”就解決了。我們通過對自來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算出取水泵的出力，成功解決了這個問題，實現(xiàn)了系統(tǒng)的全廠全自動運行。
（2）、電機檢修提醒
根據(jù)水泵、鼓風(fēng)機等電機設(shè)備使用說明，通過對電機使用時間的累計、電機溫度異常、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人員進行檢修和維護，節(jié)省了維修成本和維護成本。
（3）、運行參數(shù)記憶性
自來水廠出水壓力往往需要根據(jù)運行人員經(jīng)驗按時段設(shè)置出水壓力，出水泵根據(jù)設(shè)置的時段壓力進行恒壓調(diào)節(jié)出水。控制系統(tǒng)具有記憶功能，對操作人員運行參數(shù)進行分析、提煉，根據(jù)工藝要求，可以自動確定不同時段的出水壓力目標值，避免了長期繁瑣無聊的壓力設(shè)置。
4、人機界面功能
工藝流程圖顯示
真實反映生產(chǎn)工藝流程，畫面簡潔、流暢，工藝流程制作生動形象。系統(tǒng)由總貌畫面和多幅畫面組成，每個畫面上設(shè)有與相關(guān)畫面的牽引鍵，可以方便的瀏覽和控制設(shè)備。
報表顯示及打印功能
系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)存儲為標準的數(shù)據(jù)庫格式，支持dBASE VI，ACCESS，ODBC格式等；報表支持對數(shù)據(jù)的計算處理，不僅有均值、最值、累積值等基本處理能力，還支持設(shè)備的按時間區(qū)段計算；報表靈活，可根據(jù)用戶的要求生成日、月、季、年報表。
報警功能
報警功能提醒運行人員即時了解報警參數(shù)相關(guān)設(shè)備的運行情況，在必要時進行處理，是保證生產(chǎn)連續(xù)穩(wěn)定運行的重要措施。隨時查看報警一覽表，并可對單條報警、全屏報警及全部報警進行確認。
實時趨勢圖和歷史趨勢圖
實時趨勢可以右鍵直接獲得，也支持在統(tǒng)一界面上顯示多條趨勢。歷史趨勢圖采集周期為10秒, 支持N采集點同表中同時顯示,方便比較分析.歷史趨勢圖支持按系統(tǒng)按時間段顯示功能。歷史數(shù)據(jù)庫默認儲存時間為2年，支持數(shù)據(jù)庫文件的另存和備份；強大的歷史數(shù)據(jù)自動及歷史事件的查詢功能。
操作權(quán)限管理和操作記錄功能
對參觀/瀏覽人員、運行人員、維護工程師等提供不同的操作登錄權(quán)限。具有操作記錄和運行事件記錄功能，并支持強大的數(shù)據(jù)查詢功能，支持分區(qū)、分站點按時間段查詢功能。
5、產(chǎn)品特點
系統(tǒng)采用自主品牌國產(chǎn)PLC產(chǎn)品；
控制單元采用熱備冗余配置，高性能處理器；
針對加藥間、濾池等環(huán)境，硬件設(shè)備進行三防處理；
產(chǎn)品提供通用性標準化通訊接口，支持PROFIBUS/HART/MODBUS/OPEN CAN等常用現(xiàn)場
總線，擴展性、開放性好；
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，標準TCP/IP協(xié)議；
通用性好，人性化設(shè)計；
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)和強大的技術(shù)團隊。
