一體化凈水設(shè)備自控系統(tǒng)詳解

一、自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、概述

檢測(cè)儀表根據(jù)本工程水處理工藝流程和計(jì)算機(jī)測(cè)控管理系統(tǒng)的要求配置。儀表的選型應(yīng)滿(mǎn)足被測(cè)對(duì)象的性質(zhì)和環(huán)境條件、測(cè)量范圍及精度、防護(hù)等級(jí)等要求。

2、儀表配置

本次工程為新建工程，在工藝處理基礎(chǔ)上需配置用于測(cè)量工藝控制儀表，具體如下所示：

2.1一級(jí)泵房

調(diào)節(jié)池配置液位傳感器，超聲波無(wú)接觸測(cè)量方式， AC220V供電電源，四線(xiàn)制，量程：0-8M，4-20MA變送輸出，儀表含有RS485 通訊接口，支持MODBUS RTU 通訊協(xié)議，信號(hào)傳輸至一級(jí)泵房PLC系統(tǒng)，并與水廠進(jìn)水控制井電動(dòng)閥門(mén)聯(lián)動(dòng)控制；該信號(hào)由一級(jí)泵房PLC傳輸中控室。

工作泵與備用泵交替運(yùn)行。變頻控制水泵流量及揚(yáng)程，加壓水泵出口壓力在線(xiàn)顯示，出水流量?jī)x表在線(xiàn)顯示，集水坑潛污泵通過(guò)液位計(jì)自動(dòng)控制啟停，高水位報(bào)警，必須具備 RS485 MODBUS RTU 通訊協(xié)議。

水廠進(jìn)水控制井設(shè)電動(dòng)閥1臺(tái)。

2.1凈水車(chē)間：

一體化凈水設(shè)備液位、反洗水箱液位、流量、進(jìn)水流量，進(jìn)水PH，進(jìn)水濁度，出水流量，出水PH，出水濁度，出水余氯，變頻器通訊模塊，用于PLC采集變頻運(yùn)行狀態(tài)信息。

觸摸屏，用于監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，以及水廠清水池液位等相關(guān)數(shù)據(jù)。

PLC控制系統(tǒng) 1 套；

加藥間加藥需要自動(dòng)化控制，投藥量能夠通過(guò)設(shè)定值與采集的進(jìn)水口流量進(jìn)行PID自動(dòng)調(diào)節(jié)，消毒采用電解法次氯酸鈉發(fā)生器，消毒間設(shè)置有害氣體報(bào)警傳感器及警號(hào)，消毒間排風(fēng)系統(tǒng)能夠自動(dòng)和現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)運(yùn)行。

設(shè)備運(yùn)行信號(hào)通過(guò)總線(xiàn)通訊方式與后臺(tái)控制系統(tǒng)對(duì)接。

2.2二級(jí)提升泵房：

變頻控制水泵流量及揚(yáng)程。加壓泵出口壓力、集污坑液位、在線(xiàn)式濁度、在線(xiàn)式余氯、出口流量，其中濁度、余氯、流量?jī)x表必須具備 RS485 MODBUS RTU 通訊協(xié)議（出口流量在線(xiàn)流量計(jì)在二級(jí)泵房外出水檢測(cè)井內(nèi)）。

在線(xiàn)監(jiān)測(cè)濁度，流通式，帶自動(dòng)吹掃功能，AC220V供電電源，四線(xiàn)制，量程：0-100NTU，4-20MA變送輸出，儀表含有RS485 通訊接口，支持MODBUS RTU 通訊協(xié)議，信號(hào)傳輸至二級(jí)泵房PLC系統(tǒng)；該信號(hào)由二級(jí)泵房PLC傳輸中控室。

余氯檢測(cè)傳感器，流通式，包括PH值檢測(cè)和溫度檢測(cè)。AC220V供電電源，四線(xiàn)制，量程：0-20.00Mg/L，PH:0-144-20MA變送輸出，儀表含有RS485 通訊接口，支持MODBUS RTU 通訊協(xié)議，信號(hào)傳輸至二級(jí)泵房PLC系統(tǒng)，該信號(hào)由二級(jí)泵房PLC傳輸中控室。

2.3清水池：

配置液位傳感器，超聲波無(wú)接觸測(cè)量方式，每池各一個(gè)， AC220V供電電源，四線(xiàn)制，量程：0-8M，4-20MA變送輸出，儀表含有RS485 通訊接口，支持MODBUS RTU 通訊協(xié)議，信號(hào)傳輸至二級(jí)泵房PLC系統(tǒng)，并與凈水車(chē)間一體化凈水處理設(shè)備聯(lián)動(dòng)控制；該信號(hào)由二級(jí)泵房PLC傳輸中控室

3、儀表配電及防雷

本工程儀表電源由各自控系統(tǒng)供給，二線(xiàn)制、四線(xiàn)制儀表由PLC（或I/O）柜內(nèi)24V電源模塊供電。所有現(xiàn)場(chǎng)安裝的在線(xiàn)儀表應(yīng)配置完善的電源及信號(hào)防雷設(shè)施，所有儀表的外殼均應(yīng)可靠接地，接地電阻≤4Ω。儀表信號(hào)電纜的屏蔽層應(yīng)在PLC分站側(cè)可靠接地。所有室外儀表均用儀表保護(hù)箱提供保護(hù)，防護(hù)等級(jí)為IP65，室內(nèi)儀表根據(jù)實(shí)際情況安裝儀表保護(hù)箱。

4、儀表電纜敷設(shè)

室內(nèi)電纜沿室內(nèi)電纜溝和橋架敷設(shè)，出溝（或橋架）部分穿鋼管暗敷。室外電纜、光纜沿廠區(qū)電纜管道敷設(shè)，出電纜管道后穿鋼管保護(hù)。在電纜管道內(nèi)強(qiáng)、弱電電纜分管敷設(shè)。為提高儀表輸出信號(hào)的抗干擾能力, 儀表的輸出信號(hào)線(xiàn)選用屏蔽電纜, 電纜的屏蔽層應(yīng)可靠接地。 工藝量檢測(cè)儀表布置于現(xiàn)場(chǎng)靠近檢測(cè)點(diǎn)處, 安裝在露天的顯示變送儀表裝于儀表保護(hù)箱內(nèi)或者建筑物屋檐下側(cè)靠墻安裝。

二、自動(dòng)控制

1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本工程自控系統(tǒng)分為三個(gè)層次，即設(shè)備層、控制層和管理層。

(1)設(shè)備層

凈水車(chē)間：低壓進(jìn)線(xiàn)柜、變頻柜、UPS、PLC 柜、電動(dòng)閥、流量計(jì)、以及現(xiàn)場(chǎng)儀表。

二級(jí)加壓泵房：低壓進(jìn)線(xiàn)柜、變頻柜、電動(dòng)閥、流量計(jì)、以及現(xiàn)場(chǎng)儀表。

高低壓配電室：設(shè)備層由各種智能測(cè)控單元（帶標(biāo)準(zhǔn)RS485 MODBUS RTU 總線(xiàn)接口）組成，包括低壓配電系統(tǒng)的電量檢測(cè)以及 RS485 MODBUS RTU 網(wǎng)絡(luò)儀表、總線(xiàn)型在線(xiàn)儀表、PLC 子站等。

消毒間：由一體化凈水設(shè)備廠家提供，要求成套廠家提供基于工業(yè)以太網(wǎng)通訊接口，通訊協(xié)議配套凈水車(chē)間PLC系統(tǒng)的通訊協(xié)議。

(2)控制層

本工程控制層由 1 個(gè)PLC現(xiàn)場(chǎng)控制站構(gòu)成，其中：

PLC主站由 PLC及 PLC 柜、人機(jī)界面（HMI）和控制系統(tǒng)動(dòng)力配電柜（內(nèi)含UPS）等組成?？刂茀^(qū)域?yàn)檎麄€(gè)水廠。

一級(jí)提升泵房及二級(jí)提升泵房，敷設(shè)信號(hào)線(xiàn)至凈水車(chē)間PLC柜，通訊接口采用RJ45接口；通訊線(xiàn)路：PLC 以太網(wǎng)口---工業(yè)以太網(wǎng)線(xiàn)---至中控室光纖---中控室。

水廠消毒間 PLC 子站，自成一套系統(tǒng)，并根據(jù)二次加壓泵房發(fā)送來(lái)的余氯自動(dòng)調(diào)節(jié)加藥量。

(3)管理層

生產(chǎn)管理層設(shè)置于凈水廠中控室，監(jiān)控設(shè)備有操作員站、工程師站，所有PLC主站、子站單模光口匯集到中空室機(jī)柜 ODF 機(jī)架，站與站之間干線(xiàn)光纖從中控室 ODF 機(jī)架用單模尾纖跳線(xiàn)連接。16個(gè)快速以太網(wǎng)接口工業(yè)交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)激光彩色打印機(jī)及UPS等。本系統(tǒng)具有安全級(jí)別管理功能，在不同權(quán)限的授權(quán)下，操作員站、工程師站均可作為監(jiān)控主機(jī)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作，優(yōu)先級(jí)別由高到低依次為工程師站、操作員站。一般情況下在操作員站上實(shí)現(xiàn)工藝過(guò)程的全程監(jiān)控。

另外，通過(guò)工業(yè)交換機(jī)的網(wǎng)絡(luò)接口，可以實(shí)現(xiàn)控制中心和各 PLC 站的數(shù)據(jù)通訊。

2、系統(tǒng)功能

本工程中的動(dòng)力設(shè)備控制分為手動(dòng)和自控兩種方式。

手動(dòng)方式，設(shè)備操作通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)操作箱開(kāi)關(guān)、按鈕、指示燈來(lái)完成。

在自控模式下有二種實(shí)現(xiàn)方式，現(xiàn)場(chǎng)集中控制和自動(dòng)控制。

處于自控模式時(shí)，工藝參數(shù)在中控上位機(jī)可設(shè)置。

現(xiàn)場(chǎng)集中控制時(shí)由現(xiàn)場(chǎng) PLC 以及 HMI 對(duì)所控區(qū)域以及相關(guān)區(qū)域控制對(duì)象進(jìn)行控制。

自動(dòng)控制則由中控室，對(duì)所有區(qū)域的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，并可對(duì)允許遠(yuǎn)程操作的設(shè)備進(jìn)行啟?？刂?。

自動(dòng)控制時(shí)自控系統(tǒng)根據(jù)各工藝參數(shù)檢測(cè)值和狀態(tài)，控制設(shè)備按照預(yù)定控制程序自動(dòng)運(yùn)行。二種控制方式可在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控終端操作員面板和控制室主機(jī)上根據(jù)不同的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以滿(mǎn)足實(shí)際工作中調(diào)試、檢修和自動(dòng)運(yùn)行的需要。

各控制設(shè)備之間相對(duì)獨(dú)立運(yùn)行?，F(xiàn)場(chǎng)控制 PLC 分站、設(shè)備控制單元出現(xiàn)故障時(shí)將自動(dòng)退出，并通知上位機(jī)，最大限度不影響整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行。

三、其他

1、消毒間自控系統(tǒng)由設(shè)備廠家配合安裝，接入中央控制系統(tǒng)。

2、其他未說(shuō)明之處，依據(jù)相關(guān)規(guī)范執(zhí)行。

四、一體化凈水設(shè)備自控圖紙

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自來(lái)水廠一體化凈水設(shè)備自控圖紙.dwg-165055255255.PDF

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