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污水处理中控系统建设及联网方案

 

一、项目概述

系统简介

污水处理中控系统建设及联网方案采用无线3G/4G/有线通讯技术,将分散在不同地点的设备运行数据、参数如COD、流量(瞬时流量和累计流量)、PH等远程采集传输到公司中央控制室,使公司管理人员可以实时监视水厂的的流量、COD、PH值、设备运行情况等数据,同时可以对现场设备如提升泵的开关进行远程控制,起到了既能实时监测,又能实时控制的目的,提高了污水处理厂的自动化管理程度。

系统拓扑结构


拓扑结构图

建议方案

本次采用如下方案:
 

方案功能概述:
1:短信功能,短信报警,控制催款,查询,而且由于远程可以修改模块工程,所以可以远程随时修改短信内容, 收件人等。
2:模块内置的网页功能,手机和电脑用网页直接查看PLC,修改PLC数据。只需简单的配置一下网页的样式,下载到模块即可使用。无需任何网页和网络知识。也无需任何服务器。
3:组态软件远程监控(可修改PLC数据,查看数据,历史数据报表,趋势图等),可以使用巨控免费组态,或者WINCC,组态王等,无需固定IP和任何端口映射。
4:将 GRM500 和 PLC 通过 485、232 或PLC 以太网接口 互联, 在远程即可通过 PLC 编程软件监控梯形图,下载程序,通过组态 软件远程监控 PLC。 支持的 PLC 包括西门子,三菱,欧姆龙等通用PLC ,也支持标准MODBUS 协议以及国内外各种控制器协议。
通讯原理:

GRM500到远程监控电脑的整个连接分为三部分:
1、连接A: 即远程电脑到云监控服务器的连接,要求远程电脑能上网即可,远程监控分为浏览器网页监控和组态远程监控。
浏览器网页监控使用普通的网页浏览器凭借账号和密码即可进行远程监控,手机和电脑均可进行网页监控。
组态监控远程电脑上需安裝巨控OPCSERVER,组态软件通过OPC接口从OPCSERVER访问远程PLC的变量.
2、连接B: GRM500G通过GPRS/3G/4G/以太网/WIFI到云监控服务器的连接。
3、连接C: GRM500G通过485到PLC的连接。通讯协议根据不同PLC有所不同。GRM500支持西门子S7-200,SMART200,S7-1200,S7-300,S7-400,S7-1500,三菱FX/Q系列PLC,欧姆龙全系列PLC,台达PLC,LG PLC等, 及MODBUS协议

二、工程实施原则

实用性原则:自控系统应具有多种监控方式,具有良好的稳定性和可靠性。采用的技术应是成熟和可靠的。系统根据国家相关要求,兼顾本地区经济发展战略和环境保护管理要求,立足污水处理建设实际状况,建立和完善污水处理自动监控、处理流程管理的信息化,为污水处理厂管理决策科学化以及可持续发展战略目标奠定基础。立足污水处理厂工作实际,注重建设成果的实用性,并充分考虑在用系统和历史数据的继承,做到方便领导、业务人员数据查询,操作简便,界面美观。
先进性原则:自控系统应使用先进的技术架构,系统的功能设计立足实用性与先进性的统一,在考虑性能价格比的同时考虑系统的先进性。在软硬件平台的选用上采用国内外最新技术及目前国内外污水自控行业的主流平台,可以避免系统过早被淘汰。实现了实用性与先进性的统一。
继承性原则:系统在设计过程中要充分考虑将来的系统继承和利用已有的硬件设备和开发完成的自控系统,吸收原有自控系统的长处,在原有的基础上提高。
标准化原则:自控系统的建设及施工应严格遵循有关法律、法规、标准、规定等,服从监理及业主方的相关监督。系统操作符合行业的操作习惯和标准,紧密围绕污水处理的业务。
开放性原则:本系统各功能模块的集成,使用户在同一界面下可以尽可能实现多项功能的操作、显示、编辑、打印等。
可扩充性原则:系统的功能体系和数据结构能充分满足当前业主的需求,同时能留有接口以满足业主未来可能的需求;考虑到了将来的发展需要,系统能够满足将来用户对各要素、各功能的易于扩充性,与污水处理自动化、信息化进程同步发展。
安全性原则:采用多种安全技术,保证系统的各项安全,遵循安全性、保密性和共享性的原则。系统建设必须对软、硬件平台和应用系统等多方面、多层次制定安全策略,以保障系统运行的安全性和稳定性。工程施工中要防止二次污染。

三、项目建设方案

3.1自动化控制系统

3.1.1自控系统设计原则

(1)自控系统采用现场总线、集散型、分布式计算机控制系统。对整个污 水厂的工艺过程实行分散采集,集中调度,技术上达到先进水平。
(2)自控系统对工艺设备进行监控,以确保出厂水水质的稳定。
(3)自控系统的软硬件的配置符合国家和国际上有关标准,确保产品的可靠性、开放性。

3.1.2自动控制系统的组成 

自动化控制系统由可编程序控制器(PLC) 对整个污水厂各过程进行分散采集;再由通讯系统和监控计算机组成的中央管理 调度,对全厂实行集中管理和调度。

3.2中央控制室

中控系统采用具有C/S(客户机/服务器)结构形式的计算机网络。现场站与中央控制室之间通过RS485通信。

3.2.1中央控制室硬件配置:

一套操作员站;
不间断电源(UPS)及防雷电保护装置
一套投影设备(可选)

3.2.2中央控制室功能:

作为全厂生产调度管理的中心,其信息管理功能包括:
3.2.2.1动态图形及实时数据显示
在大屏幕显示器上,可动态实时显示全厂工艺流程,并在图中相应位置显示 参数的实时变化情况和各种设备的开/停状态,为操作和管理提供依据。显示画面将按实际工艺流程的形式设计,使操作人员对现场有更直观的认识,以便于操 作。这些画面包括:
a)   全厂工艺流程图
b)   全厂测控仪表状态图
c)   各种曲线图
d)   报警画面
3.2.2.2  数据处理功能
现场控制站采集的数据和用户终端输入的数据,通过高速数据通道传送到中 央控制室,进行分类存贮和处理,以便于今后数据查询。
3.2.2.3  生产报表的打印
经过数据处理后的参数可自动制成各类报表,包括全厂生产的日报表、
月报表和年报表,事故报表和各类设备开/停机时间表。
3.2.2.4 趋势图的显示
生产过程定时采集的数据,经统计与分析,可自动制成实时、历史变化曲线,通过这些曲线,直观反应全厂生产经营状态,便于管理人员的决策调度。
3.2.2.5 安全登录和密码保护功能
将操作级别分为:管理级、工程师级、操作工级,对每级别的操作都设置密码,并能记录操作者代号、操作内容、时间等,,防止非法操作,以保护自控系统 运行安全。

3.3软件系统基本功能:

完善的Internet功能;
标准的WindowsNT平台;
支持世界主要硬件厂商的驱动程序,支持Ethernet、现场总线、RS-485; 支持高分辩率彩色图形显示器;
支持各种Windows标准打印机及外围设备;
支持中文界面;

3.4现场控制站

本工程设1个现场控制站(PLC01站)。
(1)现场控制站硬件配置:现场控制站包括以下主要控制设备;可编程序逻辑控制器(PLC);PLC柜;不间断电源(UPS)及防雷电保护装置;现场控制站独立完成全厂工艺过程的参数检测和设备控制。
(2)软件配置:监视控制和数据采集软件以及编程软件选用各PLC厂商专软件,且已投 入运行的最新版本。
     (3)现场站功能:工艺参数的检测和工艺设备的控制;设备工况的监测、报警和处理;上级调度命令的执行和数据上报
(4)可编程序控制器(PLC)选型
选用模块化的分布式控制系统,且支持符合国际标准的现场总线协议。配置工业型网络接口模块、现场总线接口模块、串行数据通信接口模块。
(5)控制系统供电
20V AC采用在线式、隔离型的UPS不间断供电电源,维持时间30分钟,容量大于1.2倍需用量。
24VDC配置独立的高品质直流稳压电源。

3.5防雷、过电压保护及接地

中央控制室、现场控制站的电源进线均设雷电保护装置。 控制系统通讯讯道端口(非光缆通讯)及现场仪表(4-20mA)端口配置防 雷装置。
本工程采用等电位接地方式,控制系统保护接地、防雷电感应接地及工作接 地共用,接地电阻<1Ω。
 
PLC主柜图如下所示:

PLC机柜

3.6上层软件平台

3.6.1实时监控

 采集全厂各个生产过程的工艺参数、电气参数、设备运行状态等信息,通过计算机工作站实时显示全厂工艺动态流程总图以及工艺参数、 电气参数、设备运行状态的各种数据图表。下面列出一些示意界面反映全厂区工艺流程。

实时监控

3.6.2历史趋势曲线

建立各种数据库,保存工艺参数、电气参数、电气设备运行数据、控制数据、故障信息,自动生成历史数据库,并可生成历史趋势曲线和报表,为生产管理、事故分析、工艺控制优化等提供可靠的依据。

历史曲线图
 

3.6.3历史报表

打印各式生产运行报表、报警信息报表、事故报表以及各种图形、曲线;还可对屏幕上显示的图形画面进行彩色拷贝。其界面示意图如下:

历史报表

污染源日报表

3.6.4系统报警

对于设备异常、故障或工艺、水质参数超限等,能通过工作站上的画面图形闪烁和声音发出警告,提醒值班人员进行处理。

系统报警

四、项目清单

一、中控室材料表
序号 部品名称 规格 数量 单位 备注
1 交换机   1 买方自购
2 工控机   1 买方自购
3 显示器 27" 1 买方自购
4 UPS电源   1 买方自购
5 组态软件 巨控免费组态软件 1 程序编写由买方技术人员编写,卖方提供技术支持。
6 数据传输装置 GRM500G 1 每个水厂根据PLC系统情况配置1台或多台
7 数据服务器   1 用户选购
巨控免费提供云平台、模块开发软件和巨控无限点组态。
巨控部分西门子的工程案列图片:
巨控PLC无线通讯方案对西门子PLC支持如下:
plc型号 巨控支持的通讯协议
西门子S7-200 PLC 串口PPI协议和西门子以太网协议
西门子 SMART PLC 串口PPI协议和西门子以太网协议
西门子S7-300 PLC 串口MPI协议或西门子以太网协议
西门子S7-400 PLC 串口MPI协议或西门子以太网协
西门子S7-1200 PLC 西门子以太网协议
西门子S7-1500PLC 西门子以太网协议(业内首家支持)

图例1:西门子SMART 组态软件远程监控,PLC远程下载维护,手机网页短信控制

图例2 :西门子200 组态软件远程监控,PLC远程下载维护,手机网页短信控制

图例3: 西门子1200组态软件远程监控,PLC远程下载维护,手机网页短信控制
 
 
 


 
图例4: 巨控远程监控网页内嵌web组态