改良AO工藝污水處理廠綜合監(jiān)控系統(tǒng)解決方案講課講稿

1、改良AO工藝污水處理廠綜合監(jiān)控系統(tǒng)解決方案發(fā)布時間： 2011-01-21 本方案是根據(jù)采用改良 AO 工藝污水處理廠的技術(shù)要求，結(jié)合國際先進(jìn)的 工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)和面向?qū)ο筌浖_發(fā)技術(shù)的先進(jìn)整體解決方案， 在不增加工程成 本的情況下，完全滿足污水處理廠運行與管理的實際使用需要。1 總體規(guī)劃 在飛速發(fā)展的市場經(jīng)濟與信息的今天企業(yè)內(nèi)外部信息的交換已不再局限于 通常意義上的對生產(chǎn)現(xiàn)場狀態(tài)的監(jiān)視和控制它需要把現(xiàn)場信息和管理信息結(jié)合 起來通過對經(jīng)營決策管理計劃調(diào)度過程優(yōu)化故障診斷現(xiàn)場控制等信息的綜合處 理形成一個意義更為廣泛的綜合管理系統(tǒng)管控一體化就是建立起企業(yè)這樣全集 成的開放的全廠綜合自動化的信息平臺

2、。1.1 設(shè)計原則 城市污水處理廠將基于先進(jìn)的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建在線檢測儀表監(jiān)測體 系與自動控制系統(tǒng)。1）系統(tǒng)以適應(yīng)未來科技及應(yīng)用上的發(fā)展為原則 在當(dāng)今科學(xué)技術(shù)日新月異的今天， 人們對系統(tǒng)的要求不斷提高， 解決已有系統(tǒng)與科學(xué)技術(shù)成果之間矛盾的更客觀的方法， 就是要求自控系統(tǒng)管理必須有足夠 的彈性包容未來科技機及應(yīng)用上的發(fā)展， 達(dá)到短期投資、 長期受益的目的。 污水 處理廠工程所要求的自控系統(tǒng)必須考慮到可持續(xù)性、 可發(fā)展性，這樣才能保證投 資人的利益，為此首先要系統(tǒng)適應(yīng)未來可積極應(yīng)用上的發(fā)展作為主要原則來考 慮。2）方案設(shè)計以提高工作效率為原則 工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)把分散在廠區(qū)各個設(shè)備控制系統(tǒng)連接到中

3、央控制室，實現(xiàn)集中管理大量減少了維修人員和操作人員。 操作員和工程師通過電腦設(shè)備進(jìn)行 生產(chǎn)操作，并能及時發(fā)現(xiàn)和處理設(shè)備出現(xiàn)的問題，切實提高管理者的工作效率。3）方案設(shè)計以合理的投資成本和地運營成本為原則 在實現(xiàn)自動化系統(tǒng)之后各種設(shè)備運行狀態(tài)始終處于系統(tǒng)的集中監(jiān)視之下， 系統(tǒng)可單獨為各臺設(shè)備建立運行檔案， 自動記錄每臺設(shè)備的運行狀況， 定期打印維 護(hù)保養(yǎng)，修理通知單， 輸出各種設(shè)備運行統(tǒng)計報表， 這樣可以保證每臺設(shè)備按時 維護(hù)保養(yǎng)修理工作為設(shè)備管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)， 提高設(shè)備管理水平， 使設(shè)備的運行壽命加長也直接或間接的減少規(guī)避設(shè)備發(fā)生災(zāi)難性故障和連鎖反應(yīng)的可能性，很 大程度降低了建筑的運行費用4）

4、開放式工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)在優(yōu)化設(shè)計當(dāng)中我們選擇開放式工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的自控系統(tǒng)，不但可以 與設(shè)備自控系統(tǒng)有機地集成，還能與上層的管理信系統(tǒng)有機的結(jié)合在一起， 實現(xiàn)1.2系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)綜合管理的功能。污 水處理 廠自動 化系統(tǒng) 總體技 術(shù)結(jié)構(gòu) 圖城 市污水處理廠自動化系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計總體上分為五層：管理層、系統(tǒng)層、網(wǎng)絡(luò)層、控制層 和執(zhí)行層管理層，主要以生產(chǎn)管理系統(tǒng)為主，上接企業(yè)管理信息系統(tǒng)（MIS ）和互聯(lián)網(wǎng)，在系統(tǒng)最頂層協(xié)調(diào)企業(yè)管理與設(shè)備運行。系統(tǒng)層，主要由力控Force Control V6.0 SCADA 監(jiān)控組態(tài)系統(tǒng)軟件、工作 站/服務(wù)器組成，在系統(tǒng)上層控制整個系統(tǒng)的運行。網(wǎng)絡(luò)層，以光纖網(wǎng)絡(luò)

5、為主干構(gòu)建100M帶寬的工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)，中間為以太網(wǎng) 交換機，每個PLC（ S7-200或S7-300 ）系統(tǒng)必須配工業(yè)以太網(wǎng)模塊。控制層，各設(shè)備系統(tǒng)的PLC，配100M以太網(wǎng)模塊，每個PLC管控一組設(shè) 備，獨立工作，不受中央或其他控制器故障的影響， 從而大大提高了整個集控管 理系統(tǒng)的可靠性。SCADA監(jiān)控組態(tài)系統(tǒng)可對所有的西門子 PLC進(jìn)行巡檢，如 有控制器丟失，中央控制室的工作站可在其恢復(fù)通信后自動下載程序，保證了系統(tǒng)的運行可靠。執(zhí)行層，包括了在線儀表、傳感器等執(zhí)行儀器設(shè)備，與PLC模擬量模塊連接。1.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)選型當(dāng)今時代，網(wǎng)絡(luò)就是控制的理念已經(jīng)越來越被用戶所接受，傳統(tǒng)的基于 RS485

6、，CAN 等總線的各種集散控制系統(tǒng)，由于其固有的缺陷，正在被基于 TCP/IP 協(xié)議的工業(yè)太網(wǎng)所取代，工業(yè)以太網(wǎng)總線和我們現(xiàn)在使用的局域網(wǎng)是一 致的，它采用統(tǒng)一的 TCP/IP 協(xié)議，避免的不同協(xié)議間通信不了的困擾， 它可以直接和局域網(wǎng)的計算機互連而 不要額外的硬件設(shè)備，它方便數(shù)據(jù)在局域網(wǎng)的共享，它可以用 IE 瀏覽器訪問終 端數(shù)據(jù)，而不要專門的軟件，它可以和現(xiàn)有的基于局域網(wǎng)的 ERP 數(shù)據(jù)庫管理系 統(tǒng)實現(xiàn)無縫連接，它特別適合遠(yuǎn)程控制，配合電話交換網(wǎng)和 GSM ，GPRS 無線 電話網(wǎng)實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集， 它采用統(tǒng)一的網(wǎng)線， 減少了布線成本和難度， 避免多 種總線并存。 工業(yè)以太網(wǎng)總線正因為有諸

7、多的優(yōu)點， 在國內(nèi)外逐步得到了迅速的 普及，現(xiàn)在已經(jīng)有大量的配套產(chǎn)品在使用中。如工業(yè)以太網(wǎng) HUB ，工業(yè)以太網(wǎng) 防火墻產(chǎn)，工業(yè)以太網(wǎng)關(guān)，以太網(wǎng)轉(zhuǎn) RS232/RS485 設(shè)備，以太網(wǎng) A/D 模塊，以 太網(wǎng) D/A 模塊，以太網(wǎng) AI 模塊，以太網(wǎng) AO 模塊，以太網(wǎng) DI 模塊，以太網(wǎng) DO 模塊及復(fù)合功能模塊。根據(jù)污水處理廠建筑與設(shè)備布局特點， 在結(jié)構(gòu)選型上我們采用了基于工業(yè)以 太網(wǎng)通信集散式控制系統(tǒng)。 以太網(wǎng)是當(dāng)今現(xiàn)有局域網(wǎng)采用的最通用的通信協(xié)議標(biāo) 準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)定義了在局域網(wǎng)（ LAN ）中采用的電纜類型和信號處理方法。以太網(wǎng) 在互聯(lián)設(shè)備之間以 10100Mbps 的速率傳送信息包，雙絞

8、線電纜 10 Base T 以 太網(wǎng)由于其低成本、 高可靠性以及 10Mbps 的速率而成為應(yīng)用最為廣泛的以太網(wǎng) 技術(shù)。許多制造供應(yīng)商提供的產(chǎn)品都能采用通用的軟件協(xié)議進(jìn)行通信， 開放性最 好。全雙工：全雙工傳輸是采用點對點連接，這種安排沒有沖突，因為它們使用 雙絞線中兩個獨立的線路， 這等于沒有安裝新的介質(zhì)就提高了帶寬。 例如在上例 的車站間又加了一條并行的鐵軌， 同時可有兩列火車雙向通行。 在雙全工模式下， 沖突檢測電路不可用， 因此每個雙全工連接只用一個端口， 用于點對點連接。 標(biāo) 準(zhǔn)以太網(wǎng)的傳輸效率可達(dá)到50 %60 %的帶寬，雙全工在兩個方向上都提供 100的效率。2現(xiàn)場控制系統(tǒng)城市污

9、水處理廠將采用 SIEMENS 公司的S7-300型和S7-200型PLC及 其相應(yīng)的I/O功能模塊，將污水處理廠現(xiàn)場控制信息和設(shè)備的工藝運行參數(shù)和設(shè) 備本身狀態(tài)指標(biāo)等信息無縫地連接到廠部的信息系統(tǒng)系統(tǒng)中實現(xiàn)了企業(yè)的管控 一體化。2.1現(xiàn)場控制系統(tǒng)構(gòu)建只有基于Web的技術(shù)才能真正實現(xiàn)管控一體化管控，如何將生產(chǎn)車間的現(xiàn) 場控制信息設(shè)備的工藝運行參數(shù)和設(shè)備本身的健康指標(biāo)等信息集成到企業(yè)管理 信息平臺中去是本系統(tǒng)設(shè)計的一大重點，控制層結(jié)構(gòu)設(shè)計遵循多功能靈活性的要 求將整個控制系統(tǒng)。圖紙設(shè)計中采用兩套中型S7-300 PLC將污水處理廠的設(shè)備 分成兩大控制群，由于需要接入大量的高低壓電力監(jiān)測儀表，兩套

10、PLC勢必負(fù)擔(dān)在大范圍內(nèi)測控系統(tǒng)通信，一但出現(xiàn)問題就會導(dǎo)到整個廠生產(chǎn)的停頓。因此， 增加三套小型S7-200 PLC用于采集供電系統(tǒng)信號并控制供電系統(tǒng)。本方案將采 用基于以工業(yè)以太網(wǎng)構(gòu)建的分布式控制系統(tǒng)，以較好地解決實時控制和現(xiàn)場信號 的網(wǎng)絡(luò)通信問題。污水處理廠控制層示意圖污水處理廠各工段機組監(jiān)控系統(tǒng)采用分布式計算機監(jiān)控管理方式各個現(xiàn)地 控制單元可以獨立按照工藝控制參數(shù)與運行并將采集到的各種運行狀態(tài)量以及 電機的運行狀態(tài)等信息通過工業(yè)以太網(wǎng)上傳到中控室服務(wù)器以備工作人員監(jiān)視。 操作人員可通過工業(yè)以太網(wǎng)將必要的控制參數(shù)下傳到各個現(xiàn)地控制PLC單元調(diào)整控制和工藝參數(shù)。為便于與整個污水處理廠的監(jiān)控系

11、統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)互聯(lián)實現(xiàn)企業(yè) 管控一體化服務(wù)器還通過以太網(wǎng)交換機與廠管理信息系統(tǒng)互聯(lián)?，F(xiàn)場控制系統(tǒng)PLC表編號安裝位置類型配置控制設(shè)備范圍1#PLC鼓風(fēng)機房S7-314DI=92，DO=24，AI=8鼓風(fēng)機房等前段2#PLC脫水機房S7-314Dl=64，D0=32，AI=8脫水機房等后段5#PLC低壓配電間S7-314DI=128 ， D0=48前段低壓供電回路6#PLC咼壓配電間S7-314DI=32，D0=16，AI=4咼壓電路7#PLC脫水機房電柜S7-226CNDI=26，D0=14后段低壓供電回路1#PLC控制設(shè)備集群：進(jìn)水泵房、沉沙池、鼓風(fēng)機房、1#-2#A/A/0池等設(shè)2#PLC控制

12、設(shè)備集群：1#-2#二沉池、脫水機房、污泥間、消毒池、配水池、 加藥間、出水井等設(shè)備。5#PLC控制設(shè)備集群：低壓配電間電力監(jiān)測儀表6#PLC控制設(shè)備集群：高壓配電間電力監(jiān)測儀表7#PLC控制設(shè)備集群：脫水機房動力柜電力監(jiān)測儀表2.2現(xiàn)場控制系統(tǒng)PLC選型本優(yōu)化方案現(xiàn)場控制系統(tǒng)和電力監(jiān)測系統(tǒng)將采用德國西門子 （SIMATIC）公 司生產(chǎn)的S7-300系列和S7-200系列PLC系統(tǒng)。德國西門子（SIMATIC ）公司 是當(dāng)今自動化技術(shù)的領(lǐng)先者，所研發(fā)生產(chǎn)的 PLC具有技術(shù)先進(jìn)、可靠性高的特點，成為工控行業(yè)主流。本優(yōu)化方案中，1#、2#PLC采用德國西門子公司創(chuàng)新型S7-300PLC控制系統(tǒng)。創(chuàng)

13、新型S7-300 CPU與現(xiàn)有的CPU相比，性能有了顯著提高：CPU處理速度至少提高了 1倍，位處理時間甚至降至 50ns，而字 處理時間降至90 ns。此外，同時大大增強了定點和浮點運算性能。電力監(jiān)控系 統(tǒng)則采用了 S7-200 PLC，基于ModBus通信協(xié)議與各個電力監(jiān)測儀表連接。西門子PLC S7-300主要技術(shù)性能參數(shù)表項目描述CPU莫塊S7-314存儲器128 KB，64 KB 掉電保圖片持S7-300 PLC位處理0.06 ys字處理0.12 ys定點運算0.16 ys浮點運算0.59 ys過程I/O映像1024/1024接口X1: MPI 接口數(shù)字量入模塊SM 321, 16點

14、輸入，24-48V DC數(shù)字量輸出模塊SM 322, 32 點輸出，24V DC, 0.5A模擬量輸入模塊SM 331, 8輸入，增強型16位分辨率通信模塊CP 343-1 Lean， RJ45 端口，100M以太網(wǎng)，TCP/IP/UDP協(xié)議擴展模塊IM 360，最多3個擴展單元；插入中央控制器電源模塊PS 307, 120/230 V AC; 24 V DC, 10 A開發(fā)工具軟件STEP 7 V5.4 SP3.1 中文版3工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)本方案所采用工業(yè)以太網(wǎng)是基于IEEE 802.3 （Ethernet）的強大的區(qū)域和單 元網(wǎng)絡(luò) SIMATIC NET。利用工業(yè)以太網(wǎng)，SIMATIC NE

15、T 提供了一個無縫 集成到新的多媒體世界的途徑。企業(yè)內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)（Intranet），外部互聯(lián)網(wǎng)（Extranet），以及國際互聯(lián)網(wǎng)（Internet）提供的廣泛應(yīng)用不但已經(jīng)進(jìn)入今天的辦公 室領(lǐng)域，而且還可以應(yīng)用于生產(chǎn)和過程自動化。繼10M波特率以太網(wǎng)成功運行之后，具有交換功能，全雙工和自適應(yīng)的100M波特率快速以太網(wǎng)（Fast Ethernet， 符合IEEE 802.3u的標(biāo)準(zhǔn)）也已成功運行多年。采用何種性能的以太網(wǎng)取決于用 戶的需要。通用的兼容性允許用戶無縫升級到新技術(shù)。2.1工業(yè)以太網(wǎng)概述1 ）工業(yè)以太網(wǎng)優(yōu)勢在 IT 網(wǎng)絡(luò)市場中以太網(wǎng)占有率高達(dá) 80% ，毫無疑問是當(dāng)今 LAN（ 局域網(wǎng)

16、 ） 領(lǐng) 域中首屈一指的網(wǎng)絡(luò)。以太網(wǎng)優(yōu)越的性能，為用戶的應(yīng)用帶來巨大的利益：通過簡單的連接方式快速裝配。通過不斷的開發(fā)提供了持續(xù)的兼容性，因而保證了投資的安全。通過交換技術(shù)提供實際上沒有限制的通信性能。各種各樣聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，例如辦公室環(huán)境和生產(chǎn)應(yīng)用環(huán)境的聯(lián)網(wǎng)。通過接入 WA N（廣域網(wǎng)）可實現(xiàn)公司之間的通信，例如，ISDN或In ternet 的接入。SIMATIC NET基于經(jīng)過現(xiàn)場應(yīng)用驗證的技術(shù)，SIMATIC NET已供應(yīng)多于 400,000 個節(jié)點，遍布世界各地，用于嚴(yán)酷的工業(yè)環(huán)境，包括有高強度電磁干 擾的區(qū)域。2）工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成 一個典型的工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，有以下三類網(wǎng)絡(luò)器件：網(wǎng)絡(luò)部

17、件： PLC 以太網(wǎng)模塊組件， SIMATIC PLC 控制器上的工業(yè)以太網(wǎng) 通信處理器，用于將SIMATIC PLC連接到工業(yè)以太網(wǎng)。TP （觸摸屏）以太網(wǎng)端 口； PG/PC上的工業(yè)以太網(wǎng)通信處理器，用于將 PG/PC連接到工業(yè)以太網(wǎng)。連接部件：FC快速連接插座；ELS（工業(yè)以太網(wǎng)電氣交換機）;ESM（工業(yè) 以太網(wǎng)電氣交換機）;SM（工業(yè)以太網(wǎng)光纖交換機）；MC TP11（工業(yè)以太網(wǎng)光纖 電氣轉(zhuǎn)換模塊 ） 。通信介質(zhì)：普通雙絞線，工業(yè)屏蔽雙絞線和光纖。3）工業(yè)以太網(wǎng)性能特點 為了應(yīng)用于嚴(yán)酷的工業(yè)環(huán)境，確保工業(yè)應(yīng)用的安全可靠， SIMATIC NET 為以太網(wǎng)技術(shù)補充了不少重要的性能：工業(yè)以

18、太網(wǎng)技術(shù)上與 IEEE802.3/802.3u 兼容，使用 ISO 和 TCP/IP 通信 協(xié)議10/100M 自適應(yīng)傳輸速率冗余 24VDC 供電 簡單的機柜導(dǎo)軌安裝方便的構(gòu)成星型、線型和環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 高速冗余的安全網(wǎng)絡(luò)，最大網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)時間為 0.3 秒 用于嚴(yán)酷環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)元件，通過 EMC 測試通過帶有RJ45技術(shù)、工業(yè)級的Sub-D連接技術(shù)和安裝專用屏蔽電纜的Fast Connect連接技術(shù)，確?，F(xiàn)場電纜安裝工作的快速進(jìn)行 簡單高效的信號裝置不斷地監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)元件 符合SNMP（簡單的網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議） 可使用基于web的網(wǎng)絡(luò)管理使用VB/VC或組態(tài)軟件即可監(jiān)控管理網(wǎng)絡(luò)2.2網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)污水廠工業(yè)

19、以太網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分為二個層次，首層是綜合樓的超五類雙絞線網(wǎng) 絡(luò)布線，二層為室外光纜構(gòu)成的光纖網(wǎng)絡(luò)。整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的信號傳輸速率為 100MB雙工，光纖網(wǎng)絡(luò)可安需要提高到 1000MB，并宜可以融入視頻監(jiān)控、圖 像傳輸?shù)榷喾N應(yīng)用。由于光纖網(wǎng)絡(luò)傳導(dǎo)的是光信號兩端只要安裝光纖收發(fā)器即可，抗干擾能力強，不需要昂貴的信號防雷裝置.1吟鼻* g<? W污水處理廠優(yōu)化方案工業(yè)以太網(wǎng)拓?fù)鋱D2.3控制系統(tǒng)組網(wǎng)與接口系統(tǒng)組網(wǎng)污水廠工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)從上位機到 PLC，以太網(wǎng)所連接之處均采用SIMATIC NET相關(guān)協(xié)議。五個PLC站點均需要配備以太網(wǎng)模塊 （S7 241-1，需 要設(shè)備商提供），配電間則用一個帶以

20、太網(wǎng)口的SIMATIC TP-177B觸摸屏，高壓斷路本身已經(jīng)自帶一個以太網(wǎng)口。 一共有六個工業(yè)控制以太網(wǎng)口通過光纜到交 換機與上位機相連，實現(xiàn)工業(yè)以太網(wǎng)的控制。系統(tǒng)接口污水廠工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)一共有 6組以太網(wǎng)接口，具體如下表:號序位置接入設(shè)備模塊型號接 入口端 形式接入速率#1鼓風(fēng)機房S7-300PLCCP 343-1以太網(wǎng)模塊JR45100M#2脫水機房S7-300PLCCP 343-1以太網(wǎng)模塊JR45100M#5低壓配電間S7-300PLCCP 343-1以太網(wǎng)模塊JR45100M#6咼壓配電間S7-300PLCCP 343-1以太網(wǎng)模塊JR45100M#7脫水機房配電柜S7-200P

21、LCCP 243-1以太網(wǎng)模塊JR45100M22個儀表以模擬量輸入接入各區(qū)域 PLC模擬量模塊當(dāng)中，紫外線消毒設(shè)備 廠商的S7-200 PLC必須采用CP243-1以太網(wǎng)模塊。用于電力監(jiān)控的PLC配有以太網(wǎng)插件，下面用RS485線連接51個電力監(jiān)測儀表。2.4結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)布線網(wǎng)絡(luò)布線采用以室外光纜為主干，每個連接點一路，星網(wǎng)布局。室外光纜采 用4芯或8芯單模鎧裝光纜，傳輸距離150KM無中繼。室內(nèi)由光纖收發(fā)器轉(zhuǎn)換 成RJ45以太網(wǎng)信號，再用超五類雙絞線接入 PLC的以太網(wǎng)模塊當(dāng)中。在中央 控制室安裝一個綜合機柜用于安裝光纖配線架、交換機、UPS和工作站，這一端有六個光纖收發(fā)器，轉(zhuǎn)換成 RJ45

22、端口之后，用超五類雙絞線接入到一個 24 口 10/100M自適應(yīng)以太網(wǎng)交換機。機柜為35U網(wǎng)絡(luò)機柜，用于安裝工作站、網(wǎng) 絡(luò)交換機、光纖配線架、光纖收發(fā)器、UPS等設(shè)備。污水處理廠工業(yè)以太網(wǎng)光纜連接示意圖4在線儀表監(jiān)測系統(tǒng)3.1在線儀表系統(tǒng)概述精確測量對于污水處理廠工藝流程控制非常關(guān)鍵，污水處理廠的在線儀表不 僅需要提供準(zhǔn)確、可再現(xiàn)的測量，還必須具有使用和校準(zhǔn)簡單、能夠承受多個曝 氣池的劇烈攪拌的特性。本方案將按設(shè)計要求采用哈希和西門子在線儀構(gòu)建城市 污水廠的自動監(jiān)測系統(tǒng)，具有極高的可靠性。城市污水廠在線儀表網(wǎng)絡(luò)連接圖3.2西門子在線計量與液位系統(tǒng)本優(yōu)化方案的在線計量和液位測量系統(tǒng)均采用了德國

23、西門子（SIMATIC ）公司的產(chǎn)品，包括電磁流量計、分體式超聲波液位計和一體式超聲波液位計。電磁流量計本方案將米用德國西門子公司生產(chǎn) MAG 3100電磁流量計，該設(shè)備為法蘭安 裝，設(shè)備可靠性高、計量準(zhǔn)確。電磁流量計主要技術(shù)性能指標(biāo)項目描述傳感器型號MAG 3100傳感器規(guī)格尺寸DN700連接方式法蘭壓力(bar)Max. 100溫度(° C)-40 to 180襯里氯丁橡膠，EPDM 特富?。≒TFE）,硬橡膠，防銹乳膠電極哈氏合金C，鉑/銥，鈦，鉭帶接地 電極外殼IP 67 / 68防爆EEx (ia/ib) IIB T4-T6變送器型號MAG 5000變送器輸出1個電流輸出，

24、1個數(shù)字輸出，1個繼電器輸出流向單向/雙向通訊可選HART顯示3行，20個字符（可選不帶顯示）系統(tǒng)最大不確定性± 0.5 %外殼IP 67, IP 20密閉傳輸冷水防爆（安全柵）EEX ia IIC圖片4 - *-fre供電24 V dc 230 V ac一體式超聲波液位計一體式超聲波液位計采用的是 SITRANS Probe LU 二線制一體化超聲波液 位計，測量儲罐和簡單過程容器中液體的液位、 體積和流量，同時也可用于明渠。 SITRANS Probe LU是供水和水處理行業(yè)和化工儲罐液位測量的最佳解決方案， 傳感器為ETFE或PVDF材質(zhì)，可適合化學(xué)腐蝕；內(nèi)置的溫度傳感器可以對

25、不 同的溫度變化進(jìn)行補償。SITRANS Probe LU一體式超聲波液位計主要技術(shù)性能指標(biāo)項目描述圖片型號SITRANS Probe LU量程12m測量精度0.15%或 6mm通訊帶HART通訊材質(zhì)ETFE或 PVDF專感器抗化學(xué)腐蝕溫度補償內(nèi)置的溫度傳感器可以對不同的溫度 變化進(jìn)行補償。編程工具/、可用紅外手持編程器、SIMATIC PDM 或HART手操器輸出單路4-20Am輸出分體式超聲波液位計SIEMENS MultiRa nger是性能可靠穩(wěn)定的高性能超聲物位控制器。使用非接觸式超聲技術(shù)它可提供中短量程測量的應(yīng)用。最大量程15m。MultiRanger可測量多種介質(zhì)，包括燃料油、市

26、政污水、酸、木屑或高靜止角的物料。MultiRanger 提供真雙點物位測量，內(nèi)置ModbusRTU數(shù)字通訊RS-485接口。使用 Dolph in Plus 軟件，可在 PC機上對其進(jìn)行組態(tài)和設(shè)定。 先進(jìn)的聲智能回波處理軟件為測量提供了更高的可靠性。MultiRa nger 100 提供物位報警、開/關(guān)和調(diào)節(jié)泵控制，是經(jīng)濟型產(chǎn)品。MultiRanger 200 可監(jiān)測明渠流量，有更先進(jìn)的繼電器報警和泵控制功能、體積轉(zhuǎn)換功能。Echomaf ST-H超聲波傳感器是用超聲波技術(shù)直接對各種固體和液體的物位進(jìn)行檢測。ST-H小巧的設(shè)計允許傳感器安裝在2"的立管上，正確安裝后，傳感器完全能適

27、用于苛刻的工藝過程和有腐蝕的環(huán)境。當(dāng)操作的時候，超聲波傳感器（探頭）的表面垂直發(fā)出一定寬度的聲束脈沖，物位監(jiān)視器測量發(fā)射脈沖和接收反射脈沖（回波）的時間差，從而計算出超聲波傳感器表面到物料之間的距離。在測量范圍內(nèi)，內(nèi)置的溫度傳感器對由空氣溫度變化而引起的聲速變化進(jìn)行補償。達(dá) 145C .可用于各種嚴(yán)酷工況，使用溫度可Multi Ran ger分體式超聲波液位計主要技術(shù)性能指標(biāo)項目描述變送器型號MultiRa nger 100主要功能物位測量，單泵控制和物位報警傳感器接入雙點物位監(jiān)測，同時兩個傳感器通訊接口內(nèi)置ModusRTU,RS-485數(shù)字通訊接口組態(tài)接口標(biāo)準(zhǔn)配置3個繼電器，可選6個繼電器使

28、用溫度145C信/噪比二個超聲波傳感器輸入可提高信/噪比數(shù)字量輸出標(biāo)準(zhǔn)配置3個繼電器，可選6個繼電器摸擬量輸出兩路4-20Am顯示液晶二行文本顯示超聲波傳感器Echomax XPS-15超聲波特性10波束角有效探測距離15m材質(zhì)耐化學(xué)腐蝕的Kynar Flex外殼和Hypalon橡膠輻射面結(jié)構(gòu)使用溫度145C防護(hù)等級IP68圖片MultiRa nger 100變送器XPS-15超聲波傳感器3.3哈希在線儀表本方案在線監(jiān)測儀表選了美國哈希（HACH ）公司的產(chǎn)品。哈希公司是設(shè)計 和制造水質(zhì)、水文監(jiān)測儀器儀表的專業(yè)廠家，產(chǎn)品被全球用戶廣泛應(yīng)用于飲用水、 地下水、地表水、市政污水、工業(yè)污水、半導(dǎo)體超

29、純水、制藥/電力及其他工業(yè)凈水、等領(lǐng)域，其全線產(chǎn)品系列涵蓋實驗室定性 /定量分析、現(xiàn)場分析、流動分 析測試、在線分析測試。產(chǎn)品具有測量精確、運行可靠、操作簡單、低維護(hù)量， 結(jié)構(gòu)緊湊等特點。根據(jù)設(shè)計圖紙的要求，本方案選用的哈希公司產(chǎn)品溶氧儀、PH 計、氧化還原儀、CODZ等。在線溶氧儀在線溶解氧測量儀用于污水處理廠內(nèi)各工藝點的監(jiān)測：包括調(diào)節(jié)池、曝氣池、 好氧/厭氧消解池和出水監(jiān)測。工作原理：測量探頭最前端的傳感器罩上覆蓋有一層熒光物質(zhì)，LED光源發(fā)出的藍(lán)光照射到熒光物質(zhì)上， 熒光物質(zhì)被激發(fā)，并發(fā) 出紅光；一個光電池檢測熒光物質(zhì)從發(fā)射紅光到回到基態(tài)所需要的時間。這個時間只和藍(lán)光的發(fā)射時間以及氧氣的

30、多少有關(guān)，探頭另有一個LED光源，在藍(lán)光發(fā)射的同時發(fā)射紅光，作為藍(lán)光發(fā)射時間的參考。傳感器周圍的氧氣越多，熒光 物質(zhì)發(fā)射紅光的時間就越短。因此，計算出溶解氧的濃度。在線溶解氧測量儀主要技術(shù)性能指標(biāo)項目描述溶解氧探頭型號LDO 57900-00測量范圍重現(xiàn)性0.05ppm準(zhǔn)確度v 1ppm時 ± 0.1ppm； 1ppm時 ±0.2ppm靈敏度滿量程的土 0.05%響應(yīng)時間90%v 60 秒；95%v 90 秒，20 C 時溫度范圍0.0 50C信號最大傳送距離300m采樣溫度0- 100.0 C模擬輸出0.00- 20.00mA 或 4.00 -20.00mA分析儀型號SC

31、100探頭圖片LDO57900-00 溶解氧接入通道數(shù)2個，可接兩個探頭SC100分析儀繼電器輸出4模擬量輸出2 個 0/4-20mA外殼防護(hù)等級NEMA4XIP65），1/2DIN通訊接口RS485/MODBU或者無線紅外接口外殼防護(hù)等級NEMA4XIP65），1/2DIN數(shù)據(jù)儲存六個月（本機）電源要求190-260Vac在線pH （酸堿）計與ORP（氧化還原）計在線PH計和ORP計采用GLI差分傳感器。GLI獨一無二的差分傳感器技術(shù) 使用三個測量電極取代傳統(tǒng)的 PH傳感器中的雙電極。測量電極和標(biāo)準(zhǔn)電極測得 的pH值相對于第三個溶液背景電極的差分值。該技術(shù)被證實具有無與倫比的準(zhǔn) 確性，減少了

32、參比電極連接的污染，有效的消除了閉路循環(huán)。減少了故障時間和 維護(hù)時間。在線PH計和ORP計主要技術(shù)性能指標(biāo)項目描述探頭型號PH探頭：PD1P1 PHD?差分電極ORP探頭：RD1P6 PHD ?差分電極量程pH : - 2-14 pHORP: -1500+1500mV靈敏度PH:± 0.01PHORP:± 0.5mV溫度范圍-5 105°C最大壓力105E 時，為 6.9bar探頭材質(zhì)PEEK、Ryton 可選變送器型號P53繼電器4獨立輸出2 個 0/4-20mA外殼防護(hù)等級NEMA4XIP65) , 1/2DINPH量程ORPt 程-2100-+2100mV溫

33、度量程-20.0 +200.0 C性能/穩(wěn)定性每24小時量程的0.2%，無累計性能/重復(fù)性量程的0.1%或更好電源要求190-260V AC圖片ORP和PH差分電極探頭變送器P53COD析儀哈希公司生產(chǎn)的COD Max在線鉻法COD分析儀是應(yīng)用在工業(yè)廢水及市政污水排放的COD在線監(jiān)測。檢測原理：經(jīng)典重鉻酸鉀氧化與全新測試技術(shù)的有 機統(tǒng)一。樣品在強氧化劑和高溫175° C的條件下，快速、徹底的消解，光學(xué)系 統(tǒng)檢測樣品被完全氧化后的吸光值，此吸光值與樣品的 COD值成正比。COD Max分析儀主要技術(shù)性能指標(biāo)項目描述圖片COD儀型號COD Max LPG420檢測方法重鉻酸鉀咼溫消解，比

34、色測定檢測里程105,000mg/l檢測下限3.3mg/l （校正曲線法）；8mg/l （空白法）4 分辨率v 1mg/l準(zhǔn)確度> 100mg/l: v 10%讀數(shù)；v 100mg/l: v± 6mg/l再現(xiàn)性> 100mg/l: v 5%讀數(shù)；v 100mg/l: v± 5mg/lMax LPG420 CO儀響應(yīng)時間20min消解時間3, 5, 10,20,30,40,60,80,100,120mi n,自動檢測間隔連續(xù)，1, 2, 3, 4, 5,24小時，觸發(fā)模式校正間隔按選定間隔自動進(jìn)行（持續(xù)時間：60mi n）清洗間隔按選定間隔自動進(jìn)行（持續(xù)時間：10

35、mi n）用戶保養(yǎng)保養(yǎng)間隔1個月，每月約1小時試劑消耗最少1個月（試劑和標(biāo)準(zhǔn)液）自檢系統(tǒng)自我監(jiān)測泄漏；儀器狀態(tài)自我診斷模擬輸出2路0/4-20mA模擬輸出繼電器控制2路24V 1A繼電器高低點控制（可定義儀器狀態(tài)）調(diào)試接口RS232數(shù)據(jù)通訊MODBUS RS485Profibus DP，可實現(xiàn)雙向通訊和遠(yuǎn)程控制顯示大屏幕LCD圖表顯示，240*128操作菜單屮文/央文數(shù)據(jù)存儲2,000 組樣品PH112消解溫度175°C工作溫度+5 +40°C5電力監(jiān)測系統(tǒng)城市污水處理廠將采用先進(jìn)的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通訊技術(shù)，集測控、遠(yuǎn)動于一體的新型綜合自動化電力監(jiān)測系統(tǒng)，以精確監(jiān)測廠區(qū)內(nèi)各

36、個工藝過程的用電情 況。5.1電力監(jiān)測系統(tǒng)概述這是一個開放式體系結(jié)構(gòu)的分布式系統(tǒng)，適用于配電系統(tǒng)各種信號監(jiān)測要 求，具有靈活的配置性能和很高的可靠性。該系統(tǒng)主要特點完成了由集中式再到 分布式控制的轉(zhuǎn)變，只用一對普通的雙絞線就可將現(xiàn)場各種智能交流采樣模塊， 開關(guān)量輸入模塊連接起來形成現(xiàn)場通訊網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)測單元可以直接分散安裝在離現(xiàn) 場設(shè)備最近的地方。測量部分采用交流采樣原理，省去了直流變送器，節(jié)約了體 積和成本，通訊采用了現(xiàn)場總線技術(shù)，省去了大量電纜投資，具有較高的性能價 格比，硬、軟件模塊化、組態(tài)化設(shè)計保證了產(chǎn)品質(zhì)量和可擴展性，運行限值、 CT變化、設(shè)備名稱、信號名稱等的增加或修改都可在線進(jìn)行。系

37、統(tǒng)軟件采用運 行WINDOWS 3.X/95/NT多機環(huán)境下，多窗口顯示技術(shù)，每個分割畫面都可縮 放圖形：二級漢字、多種顯示字樣；不僅可以支持鍵盤輸入，而且可以支持鼠標(biāo) 等多媒體功能。具有較好的實時性。5.2電力監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)成A底r，lz:M：1遼和丈城市污水廠監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖上位機：服務(wù)器與操作工作站與污水處理廠控制系統(tǒng)共用，在監(jiān)控設(shè)備運行 同時，監(jiān)控電能使用情況和線路狀況。數(shù)據(jù)采樣，使用安東電子公司生產(chǎn)的智能電力儀表，可采樣三相電壓、三相 電流、電量、完成各配電回路的 U、I、Q、CO®、主變溫度等的巡回測量、事 件記錄、信號報警等任務(wù)。測量出線電壓、電流、有功、無功功率表、有功、無

38、 功電度表、主變溫度、開關(guān)分合。通信中繼，從最遠(yuǎn)的動力柜到中控室分布距離約為 400米，必須采用通信中 繼的方式將每個監(jiān)測儀表與上位機通信。本方案采用西門子S7-222CN PLC做通信中繼器，配上以太網(wǎng)模塊，通過布設(shè)在廠區(qū)內(nèi)的光纜實現(xiàn)電力監(jiān)測儀表與上 位機的通信，以確保電力監(jiān)測儀表上的數(shù)據(jù)能及時準(zhǔn)確上傳到服務(wù)器當(dāng)中。電力監(jiān)控系統(tǒng)通信中繼 PLC表編號安裝位置類型配置控制設(shè)備范圍5#PLC低壓配電間S7-312Dl=128 ， D0=48前段電路6#PLC咼壓配電間S7-312Dl=32，D0=16，Al=4咼壓電路7#PLC脫水機房電柜S7-226CNDl=26 ， D0=14后段電路5.3

39、電力監(jiān)測系統(tǒng)儀表與設(shè)備選型本優(yōu)化方案中的電力監(jiān)測儀表和通信設(shè)備將采用安東電子公司生產(chǎn)的智能電力儀表和西門子S7-314和S7-226CN PLC做通信中繼器。西門子PLC S7-200本優(yōu)化方案中的2#-6#PLC采用了西門子公司S7-200系列的224XP CN。 使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動化控制。 應(yīng)用領(lǐng)域極為 廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機床、 機械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。西門子PLC S7-200主要技術(shù)性能指標(biāo)項目描述圖片CPU模塊S7-224XP CN- _ _ 本機數(shù)字量I/O14輸入，10輸出精品文檔

40、本機模擬量I/O2輸入，1輸出S7-224XP CN數(shù)字I/O映象區(qū)256 (128 輸入 /128 輸 出)模擬I/O映象區(qū)64（32輸入/32輸出）擴展I/O模塊7個模塊脈沖捕捉輸入4,每個 30KHZ高速計數(shù)器2,每個 200KHZ接口2 個 RS-485 接口最大站點數(shù)32，是（NETR / NETW）;每段32個站，每個網(wǎng)絡(luò)126個站最大主站數(shù)共4個，2個保留（1個給PG，1個給0P）輸入電壓85 至 264 VAC(47 至 63 Hz)傳感器電壓20.4 至 28.8 VDC廈門安東電力監(jiān)測儀表本優(yōu)化方案電力監(jiān)測儀表部將米用廈門安東電子有限公司（Anthone）生產(chǎn)的LU-191

41、電力監(jiān)測變送器和190智能電力監(jiān)測儀。廈門安東電子有限公司是專 業(yè)生產(chǎn)各類無紙記錄儀、濕度控制儀表、智能調(diào)節(jié)儀表、智能電力儀表、I/O模塊、安全柵、流量積算儀表、智能手操器、移相觸發(fā)器、數(shù)字電流表、電壓表、電力監(jiān)測儀表，是一家技術(shù)型和生產(chǎn)經(jīng)營型相結(jié)合的高新技術(shù)企業(yè)；在同行業(yè)率 先通過挪威船級社（DNV ISO9001國際質(zhì)量管理體系認(rèn)證，是目前國內(nèi)生產(chǎn)智能調(diào)節(jié)儀最具影響力公司之一廈門安東LU-191和LU-190電力監(jiān)測儀表主要技術(shù)性能指標(biāo)項目描述電力監(jiān)測儀表型號LU-190智能電力監(jiān)測儀表測量電力參數(shù)電度量，相電壓，相電 流，有功功率，無功功率， 功率因素，在視功率，有功圖片電能，無功電能，

42、頻率，開 關(guān)信號LU-190智能電力監(jiān)測儀表通信RS485，RS232輸出2開關(guān)量基本誤差0.2%FS顯示屏3 '單色LED工作電源220V AC監(jiān)測變送器LU-191智能電力監(jiān)測型號變送器電度量，相電壓，相電流，有功功率，無功功率，*化 iQlXEZ 1測量電力參數(shù)功率因素，在視功率，有功電能，無功電能，頻率，開關(guān)信號LU-191智能電力監(jiān)測變送器通信RS485，RS232輸出2開關(guān)量基本誤差0.2%FS工作電源220V AC6 SCADA監(jiān)控組態(tài)軟件系統(tǒng)本方案SCADA監(jiān)控組態(tài)軟件系統(tǒng)將采用由西門子公司 Win CC組態(tài)軟件產(chǎn)品。3.1 SCADA 概述WinCC技術(shù)性能強大的分布

43、式報警、事件處理，支持報警、事件網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)斷線存儲，恢復(fù)功能；支持操作圖元對象的多個圖層，通過腳本可靈活控制各圖層的顯示與隱藏；強大的ACTIVEX空件對象容器，定義了全新的容器接口集，增加了通過腳本 對容器對象的直接操作功能，通過腳本可調(diào)用對象的方法、屬性；全新的、靈活的報表設(shè)計工具：提供豐富的報表操作函數(shù)集、支持復(fù)雜腳本 控制，包括：腳本調(diào)用和事件腳本，可以提供報表設(shè)計器，可以設(shè)計多套報表模 板。3.2 圖形開發(fā)系統(tǒng)單獨的進(jìn)程管理器管理 Win CC所有的的后臺進(jìn)程，具備自診斷和自恢復(fù)功 能；預(yù)制圖形模板、工程模板，提供上千種豐富的工業(yè)圖形元素，支持多達(dá)幾百 種過度色和漸進(jìn)色調(diào)色板， 動畫連

44、接可以構(gòu)成逼真強大的動畫效果， 可以提供多 種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)合圖形組件來完成過程的監(jiān)控；支持HMI圖元的對象圖層，通過腳本可靈活控制圖元對象圖層的顯示與隱藏；提供自定義圖庫開發(fā)工具，用戶可以方便地生成自己的自定義圖庫； 支持大畫面漫游功能、支持單機多屏和系統(tǒng)自定義菜單功能； 方便的變量管理，可以查找、批量替換、定位、重命名變量等；可嵌入各種格式（BMP GIF、JPG JPEG CAD等）的圖片，方便畫面制作；3.3 報表解決方案 報表開發(fā)工具提供豐富的報表操作函數(shù)集、支持復(fù)雜腳本控制，包括：腳本調(diào)用和事件腳本， 比如利用報表函數(shù)可以在報表上同時顯示實時數(shù)據(jù)和任意時刻 的歷史數(shù)據(jù)，并加以統(tǒng)計處理

45、，例如取行平均、列平均，統(tǒng)計出最大最小值。報表文件格式兼容 Excel 工作表文件，提供類 Excel 的絕大部分功能， 包括： 編輯功能、計算功能、圖表功能等。支持圖表顯示自動刷新，可輸出多種文件格式： Excel 、TXT、PDF、HTML、CSV等?？蓪崿F(xiàn)多層表頭，可以實現(xiàn)報表嵌套，可以制作復(fù)雜的報表格式。 具備打印、打印預(yù)覽、頁眉頁腳打印功能，支持逐行打印。報表數(shù)據(jù)源支持實時數(shù)據(jù)庫和各種關(guān)系數(shù)據(jù)庫，可顯示、處理實時和歷史數(shù) 據(jù)，可直接遍歷關(guān)系數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)。提供靈活報表設(shè)計器，可以設(shè)計多套報表模板，方便報表制作。3.4 報警與事件系統(tǒng) 軟件在運行時可以自動記錄系統(tǒng)狀態(tài)變化、操作過程等重要事件，一旦發(fā)生事故，可就此作為分析事故原因的依據(jù)，為實現(xiàn)事故追