原溪自來水公司二水廠氣水反沖濾池

1、前言：前言：過濾是凈水處理工藝中確保水質(zhì)和水量的最重要處理環(huán)節(jié)。 V 型濾池因具有過濾周期長、濾層含污能力高、出水水質(zhì)好、反沖洗效果好、反沖水量少的優(yōu)點而在制水工藝中得到了廣泛地運用。1 1 設(shè)計概述設(shè)計概述1.11.1 設(shè)計原則設(shè)計原則 按技術(shù)標書，氣水反沖濾池自動控制系統(tǒng)設(shè)計遵循“集中管理、分散控制、資源共享”的原則；污水處理廠儀表選用遵循“工藝必須、計量達標、實用有效、免維護”的原則。除此之外，應考慮以下幾方面：產(chǎn)品成熟性：產(chǎn)品成熟性：選用成熟的技術(shù)，可靠的設(shè)備是我們這個設(shè)計方案的立足點。注重選用成熟、先進、可靠，同時又能及時供貨和便于日常維護的設(shè)備。測量儀表盡可能采用國內(nèi)先進，質(zhì)量可靠

2、，性能穩(wěn)定的產(chǎn)品，同時對于目前尚未達到氣水反沖濾池生產(chǎn)要求的儀表采用國外先進的高品質(zhì)的產(chǎn)品。技術(shù)先進性：技術(shù)先進性：設(shè)備配置和方案設(shè)計時，注重現(xiàn)在及將來技術(shù)發(fā)展要求，兼顧性能與價格之間的矛盾，在滿足高效生產(chǎn)、安全生產(chǎn)的前提下，保證新購設(shè)備的先進性。設(shè)計規(guī)范性：設(shè)計規(guī)范性：在方案設(shè)計、設(shè)備選型、圖紙設(shè)計、軟件設(shè)計、系統(tǒng)調(diào)試中，遵循行業(yè)規(guī)范，因為這一原則將給系統(tǒng)運行、維護、管理以及升級帶來許多便利。系統(tǒng)擴展性：系統(tǒng)擴展性：本設(shè)計方案為系統(tǒng)將來升級預留接口，以滿足未來污水處理廠擴建的需要。1.21.2 設(shè)計目標設(shè)計目標系統(tǒng)必需具備保證污水處理廠生產(chǎn)的穩(wěn)定和高效，減輕勞動強度，改善操作環(huán)境，同時實現(xiàn)污

3、水廠現(xiàn)代化管理的要求功能。在設(shè)計中要考慮系統(tǒng)操作、管理水平的先進性，同時要考慮高新技術(shù)應用的合理性、經(jīng)濟性。2 2 總體設(shè)計總體設(shè)計2.12.1 總體設(shè)計綜述總體設(shè)計綜述系統(tǒng)設(shè)計基于氣水反沖濾池工藝，并充分利用現(xiàn)代計算機技術(shù)，采用技術(shù)先進、成熟、具有開放性結(jié)構(gòu)、易于擴充、易于與其它系統(tǒng)集成。本系統(tǒng)用可編程控制器（PLC）及現(xiàn)場自動化儀表組成的檢測控制系統(tǒng)現(xiàn)場控制站，對污水處理廠各過程進行分散控制；再用網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控計算機把分散控制的現(xiàn)場控制站集成在一起組成中央控制系統(tǒng)，對全廠實行集中管理，資源共享。這樣就保證了整個系統(tǒng)能夠高效、安全地運行。根據(jù)招標書及圖紙、文件，控制系統(tǒng)具備以下三種控制方式：手動

4、模式、遙控模式、自動模式。手動模式：通過現(xiàn)場控制或主控制臺 MCC（Main Control Console）上的按鈕實現(xiàn)對設(shè)備的起停操作。遠程控制：操作人員通過操作面板或中心控制系統(tǒng)操作站的監(jiān)控畫面通過鼠標或鍵盤來控制現(xiàn)場設(shè)備。自動方式：設(shè)備的運行完全由各 PLC 根據(jù)氣水反沖濾池的工藝參數(shù)及工況來完成對設(shè)備的起?？刂?，而不需要人工參與。 自控系統(tǒng)完成如下功能：（1）采集全廠各過程的工藝參數(shù)，電氣參數(shù)和工藝設(shè)備運行狀態(tài)信息，根據(jù)采集到的信息，對運行情況進行分析，建立各類數(shù)據(jù)庫對主要工藝參數(shù)作出趨勢曲線分析比較后找出最佳運行規(guī)律，通過故障分析，改進管理方法，保證出水水質(zhì)。（2）計算機的顯示器可

5、顯示全廠的動態(tài)流程圖，各工段工藝流程圖，帶有動態(tài)參數(shù)顯示，記錄趨勢曲線，自動生成各類報表，并定時打印。（3）控制系統(tǒng)設(shè)遠程自動，遠程控制，現(xiàn)場手動三種控制方式，系統(tǒng)可以完成在線分析，診斷故障和故障報警，操作員可以通過人機對話的方式，對全廠主要電動設(shè)備進行遠傳控制，實現(xiàn)自動控制。2.22.2 自控系統(tǒng)自控系統(tǒng)組成組成根據(jù) 建設(shè)項目實際情況，分布式控制系統(tǒng)，根據(jù)氣水反沖濾池生產(chǎn)工藝流程，整個自控系統(tǒng)分三層，第一層為現(xiàn)場自動化層，主要由 PLC，檢測儀表，電控設(shè)備等組成。第二層為中心控制管理層，主要有工控機，上位機軟件組成。第三層為廠部生產(chǎn)管理層，主要有計算機終端，輸入/輸出設(shè)備等組成。氣水反沖濾池

6、站（PLC300）2.32.3 硬件介紹硬件介紹2 23.13.1 PLCPLCPLC 控制系統(tǒng)采用的是西門子所生產(chǎn)的 SIMATIC S7-300。CPUCPU 模塊：模塊：CPUCPU 模塊選用模塊選用 S7S7 300-CPU314,300-CPU314,此產(chǎn)品作為處理單元，對二進制和浮點數(shù)運算具有較此產(chǎn)品作為處理單元，對二進制和浮點數(shù)運算具有較高高的處理能力。I/OI/O 模塊：模塊：I/O 模塊選擇 S7 300 系統(tǒng)的 SM I/O 模塊, SM I/O 產(chǎn)品系列具有大量的數(shù)字量和模擬量 I/O,以滿足各種應用的需要。模擬量 I/O 模塊可執(zhí)行所要求的 A/D，D/A 轉(zhuǎn)換分辨率達

7、 16 位以上。模擬量 I/O 可由用戶組態(tài)，這樣當 I/O 通訊被中斷時可以進入所希望的故障響應狀態(tài)。該特點提供了故障情況的一種安全反饋/響應。數(shù)字量 I/O 模塊具有數(shù)字量 I/O 電路，可用于 ON/OFF 傳感器如按鈕，限位開關(guān)的連接，也可用于和 ON/OFF 啟動器如電動機啟動器、指示燈和報警器的連接。數(shù)字 I/O 模塊的輸出直接由相應的處理器數(shù)據(jù)位的狀態(tài)來控制，輸入則直接按相應處理器數(shù)據(jù)位的狀態(tài)。每個模塊占用一個槽位，安裝于 DIN 安裝導軌中；更換模塊不需重新接線；在模塊前還有狀態(tài)指示，可提示輸入或輸出故障并將故障報告給處理器；通信模塊：通信模塊：通信模塊選用 CP 341-1.

8、此模塊能講 SIMTIC S7-300 連接到工業(yè)以太網(wǎng)-10/100 兆位/秒全/半雙工傳輸，可使 RJ45 連接，可對傳輸協(xié)議 TCP 與 UDP 實現(xiàn)多協(xié)議運行，可調(diào)節(jié)的 keep Alive 功能。電源模塊：電源模塊：全新的 S7 導軌設(shè)計電源，為 CPU 和外圍電路提供可靠電源，單個模塊可提供 210A的直流 24V 輸出，也可并聯(lián)冗余擴充系統(tǒng)容量同事進一步提高系統(tǒng)可靠性。緊湊的設(shè)計節(jié)省更多的空間，110V AC 或者 220V AC 輸入自適應，轉(zhuǎn)換為 24V DC。2.3.22.3.2 傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)為了提高全廠通訊系統(tǒng)的可靠性和實時性，本系統(tǒng)傳輸介質(zhì)采用多?？芍甭窆饫|。它它遵

9、從 IEC802.3/4 標準。多模光纜具有以下特性：采用多模光纜連接,保證通信的可靠性自適應通信速率（100/10MBPS） 。通信距離最大可達 10Km雙絞線電纜（以下稱“雙絞線” ）是將一對或一對以上的雙絞線封裝在一個絕緣外套中而形成的一條傳輸介質(zhì)，是目前局域網(wǎng)最常用到的一種布線材料。雙絞線分為非屏蔽雙絞線（UTP）和屏蔽雙絞線（STP）兩大類。局域網(wǎng)中非屏蔽雙絞線分為三類、四類、五類和超五類四種。屏蔽雙絞線分為三類和五類兩種?？刂茖优c設(shè)備層的傳輸介質(zhì)采用五類非屏蔽雙絞線，因為無論對于模擬數(shù)據(jù)還是對于數(shù)字數(shù)據(jù)，都是最適用的傳輸介質(zhì)。它具有以下特性：（1）物理特性：由按規(guī)則螺旋結(jié)構(gòu)排列的四

10、根絕緣線組成。一對線可以作為一條通信線路，各個線對螺旋排列的目的是使各線對之間的電磁干擾最小。（2）傳輸特性：局域網(wǎng)中常用到的雙絞線一般都是非屏蔽的五類 4 對（即 8 根導線）的電纜線。這些雙絞線的傳輸速率都能達到 1000Mbps。（3）連通性：可以用于點-點連接，也可以用于多點連接。（4）地理范圍：最大網(wǎng)線長度為 100m，如果要加大網(wǎng)絡(luò)的范圍，在兩段雙絞線之間可安裝中繼器，最多可安裝 4 個中繼器。如安裝 4 個中繼器連接 5 個網(wǎng)段，則最大傳輸范圍可達 500m。（5）抗干擾性：為了降低信號的干擾程度，電纜中的每一對雙絞線一般是由兩根絕緣銅導線相互扭繞而成，提高了抗干擾性能。（6）價

11、格：低于其他傳輸介質(zhì)，并且安裝、維護方便。2.42.4 軟件軟件整個系統(tǒng)由下列幾類主要軟件組成：STEP7 編程系統(tǒng)軟件，用于 S7-300、S7-400 系列可編程控制器；開發(fā)版 WinCC 6.2 運行版 WinCC 6.23 3 自控流程介紹自控流程介紹3.1.13.1.1 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)當過濾周期達到某設(shè)定時限、或當濾層阻塞度達到設(shè)定的水頭損失或系統(tǒng)接收到手動強制沖洗信號時，單元濾池 PLC 向公共沖洗 PLC 發(fā)出反沖洗請求，若有其它單元池也發(fā)出請求時，該信號被存入公共沖洗 PLC 的存儲器中，然后按存儲先后順序進行沖洗。濾池反沖洗由 PLC 系統(tǒng)自動控制，也可由現(xiàn)場 XBT 控制。3.1.23.1.2 沖洗控制工藝沖洗控制工藝（3.2.13.2.1 控制對象及控制對象及 I/OI/O 統(tǒng)計統(tǒng)計名稱DIDOAIAO氣水反沖濾池配置清單配置清單: :3.2.23.2.2 工作站控制對象分布工作站控制對象分布DI14213#反沖水泵手動