西門子S7-300在污水處理工程中的應(yīng)用方案

一、設(shè)計(jì)依據(jù)及設(shè)計(jì)范圍

1、設(shè)計(jì)依據(jù)

1)自控儀表設(shè)計(jì)依據(jù)工藝推薦方案及工藝對(duì)自控系統(tǒng)的要求并考慮污水廠運(yùn)行管理的具體運(yùn)行情況，結(jié)合自控儀表行業(yè)的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2)依據(jù)相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范：

    《自控儀表選型規(guī)定》(HG20507-2000)

    《儀表配管、配線設(shè)計(jì)規(guī)定》(HG20512-2000)

    《儀表系統(tǒng)接地設(shè)計(jì)規(guī)定》(HG20513-2000)

    《控制室設(shè)計(jì)規(guī)定》(HG20508-2000)

    《儀表供電設(shè)計(jì)規(guī)定》(HG20509-2000)

    《分散型控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)定》(HG／T20573-2012)

    《電子計(jì)算機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50174-2008)

    《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50057-2010)

    《電力工程電線設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50217-2007)

2、設(shè)計(jì)范圍

    工藝要求完成自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，范圍如下：

     1)工藝流程配置必要的液位、流量等檢測儀表。

     2)全部檢測儀表及電氣設(shè)備的運(yùn)行信號(hào)的傳送和顯示。

     3)根據(jù)電氣設(shè)備的運(yùn)行要求及主要工藝參數(shù)的控制要求，設(shè)置自動(dòng)控制和自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

     4)污水廠現(xiàn)場級(jí)、管理級(jí)的數(shù)據(jù)傳輸及通訊系統(tǒng)。

二、系統(tǒng)概述

    根據(jù)污水處理工藝過程特點(diǎn)和現(xiàn)代化生產(chǎn)管理要求，本工程自動(dòng)控制系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其主要功能是將污水處理廠工藝過程的預(yù)處理、生化處理、污泥處理等過程參數(shù)及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)納入計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，進(jìn)行在線集中監(jiān)測、計(jì)算機(jī)管理。通過該系統(tǒng)來保證污水處理過程工藝穩(wěn)定和運(yùn)行。

三、硬件及軟件

    選用SIEMENS公司的過程控制器CPU315和分布式I/OET200M組成系統(tǒng)控制站。SIMATICS7-300具有多種突出特點(diǎn)，其模塊化結(jié)構(gòu)、易于實(shí)現(xiàn)分布式的配置以及性價(jià)比高、電磁兼容性強(qiáng)、抗震動(dòng)沖擊性能好  擴(kuò)展能力高、通訊及系統(tǒng)功能完善、簡潔的集中或分布式I/O連接等。

    模塊為通道隔離，適合水處理系統(tǒng)的運(yùn)行安全。監(jiān)控系統(tǒng)選用DELL主機(jī)，DELL22寸液晶彩色顯示器構(gòu)成其工程師站和/操作員站。全系統(tǒng)操作站是聯(lián)網(wǎng)、協(xié)調(diào)工作的。系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、數(shù)據(jù)分布合理、操作速度快、人機(jī)界面友好、使用方便。標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)絡(luò)、SIEMENS SIMATIC NET 工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)、PROFIBUS過程現(xiàn)場總線所構(gòu)成的三級(jí)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)保證了系統(tǒng)數(shù)據(jù)通訊的高可靠性、無阻塞和高速度。系統(tǒng)各操作站是全透明、全容錯(cuò)的。它們之間可以實(shí)現(xiàn)互相替代。網(wǎng)絡(luò)部分采用雙環(huán)容錯(cuò)光纖網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用保證了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目宫F(xiàn)場干擾能力和高可靠性。

四、系統(tǒng)組成

    計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)由操作站、控制站、現(xiàn)場儀表三個(gè)層面組成。

    1、操作站：采用工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)。通過軟件組態(tài)編程，完成監(jiān)視、操作、控制功能；報(bào)警信息和各種報(bào)表通過打印機(jī)輸出。在彩色液晶顯示器上通過翻頁顯示流程圖、實(shí)時(shí)記錄、歷史記錄、儀表棒圖、操作指導(dǎo)信息、報(bào)警信息等畫面。

系統(tǒng)采用客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)，設(shè)置一臺(tái)服務(wù)器和一臺(tái)客戶機(jī)?？蛻魴C(jī)分為監(jiān)控、操作、維護(hù)三個(gè)操作等級(jí)，設(shè)有不同的操作者名稱和密碼。

客戶機(jī)與服務(wù)器、服務(wù)器與可編程控制器(PLC)之間、客戶機(jī)與其他客戶機(jī)之間通過以太網(wǎng)通信。

    2、控制站：采用可編程控制器(PLC)。組態(tài)程序通過操作站下載，控制站可以獨(dú)立于操作站實(shí)現(xiàn)控制功能。現(xiàn)場儀表來的各種信號(hào)通過I/O模塊轉(zhuǎn)換?？刂普就ㄟ^以太網(wǎng)與操作站通信，通過現(xiàn)場總線與I/O模塊通訊。

    3、現(xiàn)場儀表：由超聲波液位計(jì)、電磁流量計(jì)、各位在線監(jiān)測分析儀、浮球開關(guān)等組成。

五、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)容

    1、現(xiàn)場主要電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和故障信息在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)顯示，并在上位機(jī)上能控制主要設(shè)備啟停，更改相關(guān)參數(shù)。為了保證全廠安全、可靠地運(yùn)行，并及時(shí)掌握全廠生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，在該污水處理廠裝設(shè)必要的檢測儀表，在格柵渠/集水井裝設(shè)超聲波液位計(jì)、在線COD監(jiān)測儀、在線pH監(jiān)測儀、電磁流量計(jì)；在中間水池裝設(shè)電磁流量計(jì)、在線pH監(jiān)測儀；在曝氣池裝設(shè)在線溶氧儀；在初沉池儲(chǔ)泥池裝設(shè)超聲波液位計(jì)；在二沉池儲(chǔ)泥池裝設(shè)超聲波液位計(jì)。

    2、格柵渠/集水井液位顯示、出水COD顯示；pH(酸堿度)顯示；出水流量顯示、累積。

    3、中間水池出水流量顯示、累積；

    4、曝氣池溶解氧(DO)顯示；

    5、初沉池儲(chǔ)泥池液位顯示；

    6、二沉池儲(chǔ)泥池液位顯示；

六、自控設(shè)備布置

    計(jì)算機(jī)、PLC及控制柜、箱根據(jù)需要采取控制室集中布置、就地布置兩種方式。其中計(jì)算機(jī)布置在控制室，PLC控制柜布置在低壓配電室，現(xiàn)場控制箱布置在現(xiàn)場。

    控制室位于綜合樓內(nèi)。

    控制室設(shè)空調(diào)及抗靜電活動(dòng)地板。

七、系統(tǒng)電源

    1、采用低壓配電提供的220VAC，50Hz單相三線(帶PE)電源。

    2、UPS電源由用戶提供，24VDC電源，隨控制柜提供。

    3、一些現(xiàn)場儀表220VAC，50Hz的電源，為了節(jié)省電纜，就近由現(xiàn)場電力動(dòng)力箱提供。

八、系統(tǒng)接地

    1、系統(tǒng)接地包括保護(hù)接地和工作接地，均接至電力的聯(lián)合接地系統(tǒng)。接地電阻≤1Ω。

    2、儀表信號(hào)電纜采用銅絲編織屏蔽電纜，在PLC柜側(cè)接地。

九、儀表選型

    1、所有現(xiàn)場儀表均采用電動(dòng)儀表。

    2、露天安裝的變送器采用防護(hù)等級(jí)為IP66的儀表。

所有的儀表（除開關(guān)以外）均具有表頭現(xiàn)場就地顯示功能，且輸出4—20mADC信號(hào)，以便于信號(hào)上傳并在中控室集中顯示。

十、自控施工

    嚴(yán)格依據(jù)施工圖紙進(jìn)行現(xiàn)場施工，個(gè)別修改或補(bǔ)充圖紙由現(xiàn)場代表補(bǔ)充設(shè)計(jì)。