专题讲座资料（2021-2022年）改良AO工艺污水处理厂综合监控系统解决方案

1、改良AO工艺污水处理厂综合监控系统解决方案发布时间：2011-01-21本方案是根据采用改良AO工艺污水处理厂的技术要求，结合国际先进的工业以太网技术和面向对象软件开发技术的先进整体解决方案，在不增加工程成本的情况下，完全满足污水处理厂运行与管理的实际使用需要。1 总体规划在飞速发展的市场经济与信息的今天企业内外部信息的交换已不再局限于通常意义上的对生产现场状态的监视和控制它需要把现场信息和管理信息结合起来通过对经营决策管理计划调度过程优化故障诊断现场控制等信息的综合处理形成一个意义更为广泛的综合管理系统管控一体化就是建立起企业这样全集成的开放的全厂综合自动化的信息平台。1.1设计原则城市污水

2、处理厂将基于先进的工业以太网技术构建在线检测仪表监测体系与自动控制系统。1）系统以适应未来科技及应用上的发展为原则在当今科学技术日新月异的今天，人们对系统的要求不断提高，解决已有系统与科学技术成果之间矛盾的更客观的方法，就是要求自控系统管理必须有足够的弹性包容未来科技机及应用上的发展，达到短期投资、长期受益的目的。污水处理厂工程所要求的自控系统必须考虑到可持续性、可发展性，这样才能保证投资人的利益，为此首先要系统适应未来可积极应用上的发展作为主要原则来考虑。2）方案设计以提高工作效率为原则工业以太网技术把分散在厂区各个设备控制系统连接到中央控制室，实现集中管理大量减少了维修人员和操作人员。操作

3、员和工程师通过电脑设备进行生产操作，并能及时发现和处理设备出现的问题，切实提高管理者的工作效率。3）方案设计以合理的投资成本和地运营成本为原则在实现自动化系统之后各种设备运行状态始终处于系统的集中监视之下，系统可单独为各台设备建立运行档案，自动记录每台设备的运行状况，定期打印维护保养，修理通知单，输出各种设备运行统计报表，这样可以保证每台设备按时维护保养修理工作为设备管理提供基础数据，提高设备管理水平，使设备的运行寿命加长也直接或间接的减少规避设备发生灾难性故障和连锁反应的可能性，很大程度降低了建筑的运行费用。4）开放式工业以太网络为基础在优化设计当中我们选择开放式工业以太网络为基础的自控系统

4、，不但可以与设备自控系统有机地集成，还能与上层的管理信系统有机的结合在一起，实现综合管理的功能。1.2系统总体结构污水处理厂自动化系统总体技术结构图城市污水处理厂自动化系统优化设计总体上分为五层：管理层、系统层、网络层、控制层和执行层。管理层，主要以生产管理系统为主，上接企业管理信息系统（MIS）和互联网，在系统最顶层协调企业管理与设备运行。系统层，主要由力控Force Control V6.0 SCADA监控组态系统软件、工作站/服务器组成，在系统上层控制整个系统的运行。网络层，以光纤网络为主干构建100M带宽的工业以太网络，中间为以太网交换机，每个PLC（S7-200或S7-300）系统必

5、须配工业以太网模块。控制层，各设备系统的PLC，配100M以太网模块，每个PLC管控一组设备，独立工作，不受中央或其他控制器故障的影响，从而大大提高了整个集控管理系统的可靠性。SCADA监控组态系统可对所有的西门子PLC进行巡检，如有控制器丢失，中央控制室的工作站可在其恢复通信后自动下载程序，保证了系统的运行可靠。执行层，包括了在线仪表、传感器等执行仪器设备，与PLC模拟量模块连接。1.3系统结构选型当今时代，网络就是控制的理念已经越来越被用户所接受，传统的基于RS485，CAN等总线的各种集散控制系统，由于其固有的缺陷，正在被基于TCP/IP协议的工业太网所取代，工业以太网总线和我们现在使用

6、的局域网是一致的，它采用统一的TCP/IP协议CONTROL ENGINEERING China版权所有，避免的不同协议间通信不了的困扰，它可以直接和局域网的计算机互连而不要额外的硬件设备，它方便数据在局域网的共享，它可以用IE浏览器访问终端数据，而不要专门的软件，它可以和现有的基于局域网的ERP数据库管理系统实现无缝连接，它特别适合远程控制，配合电话交换网和GSM，GPRS无线电话网实现远程数据采集，它采用统一的网线，减少了布线成本和难度控制工程网版权所有，避免多种总线并存。工业以太网总线正因为有诸多的优点，在国内外逐步得到了迅速的普及，现在已经有大量的配套产品在使用中。如工业以太网HUB，

7、工业以太网防火墙产，工业以太网关，以太网转RS232/RS485设备，以太网A/D模块，以太网D/A模块CONTROL ENGINEERING China版权所有，以太网AI模块，以太网AO模块，以太网DI模块，以太网DO模块及复合功能模块。根据污水处理厂建筑与设备布局特点，在结构选型上我们采用了基于工业以太网通信集散式控制系统。以太网是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。该标准定义了在局域网（LAN）中采用的电缆类型和信号处理方法。以太网在互联设备之间以10100Mbps的速率传送信息包，双绞线电缆10 Base T以太网由于其低成本、高可靠性以及10Mbps的速率而成为应用最为广泛的

8、以太网技术。许多制造供应商提供的产品都能采用通用的软件协议进行通信，开放性最好。全双工：全双工传输是采用点对点连接，这种安排没有冲突，因为它们使用双绞线中两个独立的线路，这等于没有安装新的介质就提高了带宽。例如在上例的车站间又加了一条并行的铁轨，同时可有两列火车双向通行。在双全工模式下，冲突检测电路不可用，因此每个双全工连接只用一个端口，用于点对点连接。标准以太网的传输效率可达到5060的带宽，双全工在两个方向上都提供100的效率。2现场控制系统城市污水处理厂将采用SIEMENS 公司的S7-300型和S7-200型 PLC 及其相应的I/O 功能模块，将污水处理厂现场控制信息和设备的工艺运行

9、参数和设备本身状态指标等信息无缝地连接到厂部的信息系统系统中实现了企业的管控一体化。2.1 现场控制系统构建只有基于Web 的技术才能真正实现管控一体化管控,如何将生产车间的现场控制信息设备的工艺运行参数和设备本身的健康指标等信息集成到企业管理信息平台中去是本系统设计的一大重点，控制层结构设计遵循多功能灵活性的要求将整个控制系统。图纸设计中采用两套中型S7-300 PLC将污水处理厂的设备分成两大控制群，由于需要接入大量的高低压电力监测仪表，两套PLC势必负担在大范围内测控系统通信，一但出现问题就会导到整个厂生产的停顿。因此，增加三套小型S7-200 PLC用于采集供电系统信号并控制供电系统。

10、本方案将采用基于以工业以太网构建的分布式控制系统，以较好地解决实时控制和现场信号的网络通信问题。污水处理厂控制层示意图污水处理厂各工段机组监控系统采用分布式计算机监控管理方式各个现地控制单元可以独立按照工艺控制参数与运行并将采集到的各种运行状态量以及电机的运行状态等信息通过工业以太网上传到中控室服务器以备工作人员监视。操作人员可通过工业以太网将必要的控制参数下传到各个现地控制PLC单元调整控制和工艺参数。为便于与整个污水处理厂的监控系统进行系统互联实现企业管控一体化服务器还通过以太网交换机与厂管理信息系统互联。现场控制系统PLC表编号安装位置类型配置控制设备范围1#PLC鼓风机房S7-314

11、DI=92，DO=24，AI=8鼓风机房等前段2#PLC脱水机房S7-314 DI=64，D0=32，AI=8脱水机房等后段5#PLC低压配电间S7-314DI=128，D0=48前段低压供电回路6#PLC高压配电间S7-314DI=32，D0=16，AI=4高压电路7#PLC脱水机房电柜S7-226CNDI=26，D0=14后段低压供电回路1#PLC控制设备集群：进水泵房、沉沙池、鼓风机房、1#-2#A/A/O池等设备。2#PLC控制设备集群：1#-2#二沉池、脱水机房、污泥间、消毒池、配水池、加药间、出水井等设备。5#PLC控制设备集群：低压配电间电力监测仪表6#PLC控制设备集群：高压配

12、电间电力监测仪表7#PLC控制设备集群：脱水机房动力柜电力监测仪表2.2 现场控制系统PLC选型本优化方案现场控制系统和电力监测系统将采用德国西门子（SIMATIC）公司生产的S7-300系列和S7-200系列PLC系统。德国西门子（SIMATIC）公司是当今自动化技术的领先者，所研发生产的PLC具有技术先进、可靠性高的特点，成为工控行业主流。本优化方案中，1#、2#PLC采用德国西门子公司创新型 S7-300PLC控制系统。创新型 S7-300 CPU与现有的CPU相比，性能有了显著提高：CPU处理速度至少提高了 1 倍，位处理时间甚至降至 50 ns，而字处理时间降至 90 ns。此外，同

13、时大大增强了定点和浮点运算性能。电力监控系统则采用了S7-200 PLC，基于ModBus 通信协议与各个电力监测仪表连接。西门子PLC S7-300 主要技术性能参数表项目描述图片CPU模块S7-314 S7-300 PLC存储器128 KB ，64 KB 掉电保持位处理0.06 s字处理0.12 s定点运算0.16 s浮点运算0.59 s过程I/O映像1024/1024接口X1：MPI 接口数字量入模块SM 321，16点输入，24-48V DC数字量输出模块SM 322，32点输出，24V DC，0.5A模拟量输入模块SM 331，8输入，增强型16位分辨率通信模块CP 343-1 Le

14、an，RJ45 端口，100M以太网，TCP/IP/UDP协议扩展模块IM 360，最多3个扩展单元；插入中央控制器电源模块PS 307, 120/230 V AC; 24 V DC, 10 A开发工具软件STEP 7 V5.4 SP3.1中文版3工业以太网系统本方案所采用工业以太网是基于IEEE 802.3 (Ethernet)的强大的区域和单元网络SIMATIC NET。利用工业以太网，SIMATIC NET 提供了一个无缝集成到新的多媒体世界的途径。企业内部互联网(Intranet)，外部互联网(Extranet)，以及国际互联网(Internet) 提供的广泛应用不但已经进入今天的办公

15、室领域，而且还可以应用于生产和过程自动化。继10M波特率以太网成功运行之后，具有交换功能，全双工和自适应的100M波特率快速以太网(Fast Ethernet，符合IEEE 802.3u 的标准)也已成功运行多年。采用何种性能的以太网取决于用户的需要。通用的兼容性允许用户无缝升级到新技术。 2.1 工业以太网概述1）工业以太网优势在IT网络市场中以太网占有率高达80%，毫无疑问是当今LAN(局域网)领域中首屈一指的网络。以太网优越的性能，为用户的应用带来巨大的利益：·通过简单的连接方式快速装配。 ·通过不断的开发提供了持续的兼容性，因而保证了投资的安全。·通过交换

16、技术提供实际上没有限制的通信性能。·各种各样联网应用，例如办公室环境和生产应用环境的联网。 ·通过接入WA N(广域网)可实现公司之间的通信，例如，ISDN 或Internet 的接入。·SIMATIC NET基于经过现场应用验证的技术,SIMATIC NET已供应多于400,000个节点，遍布世界各地，用于严酷的工业环境，包括有高强度电磁干扰的区域。 2）工业以太网络的构成 一个典型的工业以太网络环境，有以下三类网络器件： ·网络部件：PLC 以太网模块组件，SIMATIC PLC控制器上的工业以太网通信处理器，用于将SIMATIC PLC连接到工业以

17、太网。TP（触摸屏）以太网端口；PG/PC 上的工业以太网通信处理器，用于将PG/PC连接到工业以太网。·连接部件：FC 快速连接插座；ELS(工业以太网电气交换机) ；ESM(工业以太网电气交换机) ；SM(工业以太网光纤交换机) ；MC TP11(工业以太网光纤电气转换模块) 。·通信介质：普通双绞线，工业屏蔽双绞线和光纤。3）工业以太网性能特点 为了应用于严酷的工业环境，确保工业应用的安全可靠，SIMATIC NET 为以太网技术补充了不少重要的性能： ·工业以太网技术上与IEEE802.3/802.3u兼容，使用ISO和TCP/IP 通信协议 ·

18、10/100M 自适应传输速率 ·冗余24VDC 供电 ·简单的机柜导轨安装方便的构成星型、线型和环型拓扑结构·高速冗余的安全网络，最大网络重构时间为0.3 秒·用于严酷环境的网络元件CONTROL ENGINEERING China版权所有，通过EMC 测试·通过带有RJ45 技术、工业级的Sub-D 连接技术和安装专用屏蔽电缆的Fast Connect连接技术，确保现场电缆安装工作的快速进行 ·简单高效的信号装置不断地监视网络元件 ·符合SNMP(简单的网络管理协议) ·可使用基于web 的网络管理 ·

19、;使用VB/VC 或组态软件即可监控管理网络2.2 网络拓扑结构污水厂工业以太网拓扑结构分为二个层次，首层是综合楼的超五类双绞线网络布线，二层为室外光缆构成的光纤网络。整个网络系统的信号传输速率为100MB双工，光纤网络可安需要提高到1000MB，并宜可以融入视频监控、图像传输等多种应用。由于光纤网络传导的是光信号，两端只要安装光纤收发器即可，抗干扰能力强，不需要昂贵的信号防雷装置。污水处理厂优化方案工业以太网拓扑图2.3 控制系统组网与接口系统组网污水厂工业以太网络系统从上位机到PLC，以太网所连接之处均采用SIMATIC NET相关协议。五个PLC站点均需要配备以太网模块（S7 241-1

20、，需要设备商提供），配电间则用一个带以太网口的SIMATIC TP-177B触摸屏，高压断路本身已经自带一个以太网口。一共有六个工业控制以太网口通过光缆到交换机与上位机相连，实现工业以太网的控制。系统接口污水厂工业以太网络系统一共有6组以太网接口，具体如下表：序号位置接入设备模块型号接入口端形式接入速率1#鼓风机房S7-300 PLCCP 343-1 以太网模块JR45100M2#脱水机房S7-300 PLCCP 343-1 以太网模块JR45100M5#低压配电间S7-300 PLCCP 343-1以太网模块JR45100M6#高压配电间S7-300 PLCCP 343-1以太网模块JR45

21、100M7#脱水机房配电柜S7-200 PLCCP 243-1以太网模块JR45100M22个仪表以模拟量输入接入各区域PLC模拟量模块当中，紫外线消毒设备厂商的S7-200 PLC必须采用CP243-1以太网模块。用于电力监控的PLC配有以太网插件，下面用RS485线连接51个电力监测仪表。2.4 结构化网络布线网络布线采用以室外光缆为主干，每个连接点一路，星网布局。室外光缆采用4芯或8芯单模铠装光缆，传输距离150KM无中继。室内由光纤收发器转换成RJ45以太网信号，再用超五类双绞线接入PLC的以太网模块当中。在中央控制室安装一个综合机柜用于安装光纤配线架、交换机、UPS和工作站，这一端有

22、六个光纤收发器，转换成RJ45端口之后，用超五类双绞线接入到一个24口10/100M自适应以太网交换机。机柜为35U网络机柜，用于安装工作站、网络交换机、光纤配线架、光纤收发器、UPS等设备。污水处理厂工业以太网光缆连接示意图4 在线仪表监测系统3.1 在线仪表系统概述精确测量对于污水处理厂工艺流程控制非常关键，污水处理厂的在线仪表不仅需要提供准确、可再现的测量，还必须具有使用和校准简单、能够承受多个曝气池的剧烈搅拌的特性。本方案将按设计要求采用哈希和西门子在线仪构建城市污水厂的自动监测系统，具有极高的可靠性。城市污水厂在线仪表网络连接图3.2 西门子在线计量与液位系统本优化方案的在线计量和液

23、位测量系统均采用了德国西门子（SIMATIC）公司的产品，包括电磁流量计、分体式超声波液位计和一体式超声波液位计。电磁流量计本方案将采用德国西门子公司生产MAG 3100电磁流量计，该设备为法兰安装，设备可靠性高、计量准确。电磁流量计主要技术性能指标项目描述图片传感器型号MAG 3100 传感器规格尺寸DN700连接方式法兰压力 (bar)Max. 100温度(°C)-40 to 180衬里氯丁橡胶， EPDM， 特富隆 (PTFE) ，硬橡胶， 防锈乳胶电极哈氏合金 C，铂/铱， 钛, 钽带接地电极外壳IP 67 / 68防爆EEx (ia/ib) IIB T4-T6变送器型号MA

24、G 5000 变送器输出1个 电流输出，1个数字输出，1个继电器输出流向单向/双向通讯可选HART显示3行，20个字符（可选不带显示）系统最大不确定性± 0.5 % 外壳IP 67, IP 20密闭传输冷水防爆（安全栅）EEX ia IIC供电24 V dc 230 V ac一体式超声波液位计一体式超声波液位计采用的是SITRANS Probe LU 二线制一体化超声波液位计，测量储罐和简单过程容器中液体的液位、体积和流量，同时也可用于明渠。SITRANS Probe LU是供水和水处理行业和化工储罐液位测量的最佳解决方案，传感器为ETFE或PVDF材质，可适合化学腐蚀；内置的温度传

25、感器可以对不同的温度变化进行补偿。 SITRANS Probe LU一体式超声波液位计主要技术性能指标项目描述图片型号SITRANS Probe LU量程12m测量精度0.15%或6mm通讯带HART通讯材质ETFE或PVDF传感器抗化学腐蚀温度补偿内置的温度传感器可以对不同的温度变化进行补偿。编程工具可用红外手持编程器、SIMATIC PDM，或HART手操器输出单路4-20Am输出分体式超声波液位计SIEMENS MultiRanger 是性能可靠稳定的高性能超声物位控制器。使用非接触式超声技术它可提供中短量程测量的应用。最大量程15m。MultiRanger可测量多种介质，包括燃料油、市

26、政污水、酸、木屑或高静止角的物料。 MultiRanger提供真双点物位测量，内置Modbus RTU数字通讯RS-485接口。使用Dolphin Plus软件，可在PC机上对其进行组态和设定。先进的声智能回波处理软件为测量提供了更高的可靠性。MultiRanger 100提供物位报警、开/关和调节泵控制，是经济型产品。MultiRanger 200可监测明渠流量，有更先进的继电器报警和泵控制功能、体积转换功能。Echomax® ST-H超声波传感器是用超声波技术直接对各种固体和液体的物位进行检测。ST-H小巧的设计允许传感器安装在2"的立管上，正确安装后，传感器完全能适用

27、于苛刻的工艺过程和有腐蚀的环境。当操作的时候，超声波传感器（探头）的表面垂直发出一定宽度的声束脉冲，物位监视器测量发射脉冲和接收反射脉冲（回波）的时间差，从而计算出超声波传感器表面到物料之间的距离。在测量范围内，内置的温度传感器对由空气温度变化而引起的声速变化进行补偿。可用于各种严酷工况，使用温度可达145.Multi Ranger分体式超声波液位计主要技术性能指标项目描述图片变送器型号MultiRanger 100MultiRanger 100变送器主要功能物位测量，单泵控制和物位报警传感器接入双点物位监测，同时两个传感器通讯接口内置Modus RTU,RS-485数字通讯接口组态接口标准配

28、置3个继电器，可选6个继电器使用温度145信/噪比二个超声波传感器输入可提高信/噪比数字量输出标准配置3个继电器，可选6个继电器摸拟量输出两路4-20Am显示液晶三行文本显示超声波传感器Echomax XPS-15 XPS-15超声波传感器超声波特性10°波束角 有效探测距离15m材质耐化学腐蚀的Kynar Flex外壳和Hypalon橡胶辐射面结构使用温度145防护等级IP683.3 哈希在线仪表本方案在线监测仪表选了美国哈希（HACH）公司的产品。哈希公司是设计和制造水质、水文监测仪器仪表的专业厂家，产品被全球用户广泛应用于饮用水、地下水、地表水、市政污水、工业污水、半导体超纯水

29、、制药/电力及其他工业净水、等领域，其全线产品系列涵盖实验室定性/定量分析、现场分析、流动分析测试、在线分析测试。产品具有测量精确、运行可靠、操作简单、低维护量，结构紧凑等特点。根据设计图纸的要求，本方案选用的哈希公司产品溶氧仪、PH计、氧化还原仪、COD仪等。在线溶氧仪在线溶解氧测量仪用于污水处理厂内各工艺点的监测:包括调节池、曝气池、好氧/厌氧消解池和出水监测。工作原理：测量探头最前端的传感器罩上覆盖有一层荧光物质，LED 光源发出的蓝光照射到荧光物质上，荧光物质被激发，并发出红光；一个光电池检测荧光物质从发射红光到回到基态所需要的时间。这个时间只和蓝光的发射时间以及氧气的多少有关，探头另

30、有一个LED 光源，在蓝光发射的同时发射红光，作为蓝光发射时间的参考。传感器周围的氧气越多，荧光物质发射红光的时间就越短。因此，计算出溶解氧的浓度。在线溶解氧测量仪主要技术性能指标项目描述图片溶解氧探头型号LDO 57900-00 LDO 57900-00溶解氧探头测量范围0.00-20.00ppm重 现 性0.05ppm准 确 度1ppm时 ±0.1ppm；1ppm时 ±0.2ppm灵 敏 度满量程的±0.05%响应时间90%60 秒；95%90 秒， 20时温度范围0.050信号最大传送距离300m采样温度0100.0模拟输出0.00- 20.00mA 或4.

31、00 -20.00mA分析仪型号SC100SC100分析仪接入通道数2个，可接两个探头继电器输出4模拟量输出2个0/4-20mA外壳防护等级NEMA4X（IP65），1/2DIN通讯接口RS485/MODBUS或者无线红外接口外壳防护等级NEMA4X（IP65），1/2DIN数据储存六个月（本机）电源要求190-260Vac在线pH（酸碱）计与ORP（氧化还原）计在线PH计和ORP计采用GLI差分传感器。GLI独一无二的差分传感器技术使用三个测量电极取代传统的PH传感器中的双电极。测量电极和标准电极测得的pH值相对于第三个溶液背景电极的差分值。该技术被证实具有无与伦比的准确性，减少了参比电极连

32、接的污染，有效的消除了闭路循环。减少了故障时间和维护时间。在线PH计和ORP计主要技术性能指标项目描述图片探头型号PH探头：PD1P1 PHD差分电极ORP探头：RD1P6 PHD差分电极ORP和PH差分电极探头量 程pH：2-14 pHORP：-1500+1500mV灵 敏 度PH：±0.01PH ORP：±0.5mV温度范围 -5105最大压力105时,为6.9bar探头材质PEEK、Ryton可选变送器型号P53变送器P53继电器4独立输出2个0/4-20mA外壳防护等级NEMA4X（IP65），1/2DINPH量程-2.00-14.00ORP量程-2100-+210

33、0mV温度量程-20.0+200.0性能/稳定性每24小时量程的0.2%，无累计性能/重复性量程的0.1%或更好电源要求190-260V ACCOD分析仪哈希公司生产的COD Max 在线铬法COD分析仪是应用在工业废水及市政污水排放的COD在线监测。检测原理：经典重铬酸钾氧化与全新测试技术的有机统一。样品在强氧化剂和高温175°C的条件下，快速、彻底的消解，光学系统检测样品被完全氧化后的吸光值，此吸光值与样品的COD值成正比。COD Max分析仪主要技术性能指标项目描述图片COD仪型号COD Max LPG420Max LPG420 COD仪检测方法重铬酸钾高温消解，比色测定检测量

34、程105,000mg/l检测下限3.3mg/l（校正曲线法）；8mg/l（空白法）分 辨 率1mg/l准 确 度100mg/l:10%读数；100mg/l:±6mg/l再 现 性100mg/l:5%读数；100mg/l:±5mg/l响应时间20min消解时间3，5，10，20,30,40,60,80,100,120min,自动检测间隔连续，1，2，3，4，5，24小时，触发模式校正间隔按选定间隔自动进行（持续时间：60min）清洗间隔按选定间隔自动进行（持续时间：10min）用户保养保养间隔>1个月，每月约1小时试剂消耗最少1个月（试剂和标准液）自检系统自我监测泄漏；

35、仪器状态自我诊断模拟输出2路0/4-20mA模拟输出继电器控制2路24V 1A继电器高低点控制（可定义仪器状态）调试接口RS232数据通讯MODBUS RS485，Profibus DP，可实现双向通讯和远程控制显示大屏幕LCD图表显示，240*128操作菜单中文/英文数据存储2,000组样 品 PH112消解温度175°C工作温度+5+40°C5 电力监测系统城市污水处理厂将采用先进的计算机网络技术和通讯技术，集测控、远动于一体的新型综合自动化电力监测系统，以精确监测厂区内各个工艺过程的用电情况。5.1 电力监测系统概述这是一个开放式体系结构的分布式系统，适用于配电系统各

36、种信号监测要求，具有灵活的配置性能和很高的可靠性。该系统主要特点完成了由集中式再到分布式控制的转变，只用一对普通的双绞线就可将现场各种智能交流采样模块，开关量输入模块连接起来形成现场通讯网络，监测单元可以直接分散安装在离现场设备最近的地方。测量部分采用交流采样原理，省去了直流变送器，节约了体积和成本，通讯采用了现场总线技术，省去了大量电缆投资，具有较高的性能价格比，硬、软件模块化、组态化设计保证了产品质量和可扩展性，运行限值、CT变化、设备名称、信号名称等的增加或修改都可在线进行。系统软件采用运行WINDOWS 3.X/95/NT多机环境下，多窗口显示技术，每个分割画面都可缩放图形：二级汉字、

37、多种显示字样；不仅可以支持键盘输入，而且可以支持鼠标等多媒体功能。具有较好的实时性。5.2 电力监测系统构成城市污水厂监测系统结构图上位机：服务器与操作工作站与污水处理厂控制系统共用，在监控设备运行同时，监控电能使用情况和线路状况。数据采样，使用安东电子公司生产的智能电力仪表，可采样三相电压、三相电流、电量、完成各配电回路的U、I、Q、COS、主变温度等的巡回测量、事件记录、信号报警等任务。测量出线电压、电流、有功、无功功率表、有功、无功电度表、主变温度、开关分合。通信中继，从最远的动力柜到中控室分布距离约为400米，必须采用通信中继的方式将每个监测仪表与上位机通信。本方案采用西门子S7-22

38、2CN PLC做通信中继器，配上以太网模块，通过布设在厂区内的光缆实现电力监测仪表与上位机的通信，以确保电力监测仪表上的数据能及时准确上传到服务器当中。电力监控系统通信中继PLC表编号安装位置类型配置控制设备范围5#PLC低压配电间S7-312DI=128，D0=48前段电路6#PLC高压配电间S7-312DI=32，D0=16，AI=4高压电路7#PLC脱水机房电柜S7-226CNDI=26，D0=14后段电路5.3 电力监测系统仪表与设备选型本优化方案中的电力监测仪表和通信设备将采用安东电子公司生产的智能电力仪表和西门子S7-314和S7-226CN PLC做通信中继器。西门子PLC S7

39、-200本优化方案中的2#-6#PLC采用了西门子公司S7-200系列的224XP CN。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。西门子PLC S7-200 主要技术性能指标项目描述图片CPU模块S7-224XP CN S7-224XP CN本机数字量I/O14 输入，10 输出本机模拟量I/O2输入，1输出数字I/O映象区256 (128输入/128输出)模拟I/O映象区64(32输入/32输出)扩展I/O模块7个模块脉冲捕捉输入4，每个30KHz

40、高速计数器2，每个200KHz接口2个RS-485接口最大站点数32，是(NETR / NETW)；每段32个站，每个网络126个站最大主站数共4个，2个保留(1个给PG，1个给OP)输入电压85 至 264 VAC(47 至 63 Hz)传感器电压20.4 至 28.8 VDC厦门安东电力监测仪表本优化方案电力监测仪表部将采用厦门安东电子有限公司（Anthone）生产的LU-191电力监测变送器和190智能电力监测仪。厦门安东电子有限公司是专业生产各类无纸记录仪、湿度控制仪表、智能调节仪表、智能电力仪表、I/O模块、安全栅、流量积算仪表、智能手操器、移相触发器、数字电流表、电压表、电力监测仪

41、表，是一家技术型和生产经营型相结合的高新技术企业；在同行业率先通过挪威船级社（DNV）ISO9001国际质量管理体系认证，是目前国内生产智能调节仪最具影响力公司之一。厦门安东LU-191和LU-190电力监测仪表主要技术性能指标项目描述图片电力监测仪表型号LU-190智能电力监测仪表LU-190智能电力监测仪表测量电力参数电度量，相电压，相电流，有功功率，无功功率，功率因素，在视功率，有功电能，无功电能，频率，开关信号通信RS485，RS232输出2开关量基本误差0.2%FS显示屏3单色LED工作电源220V AC监测变送器型号LU-191智能电力监测变送器LU-191智能电力监测变送器测量电

42、力参数电度量，相电压，相电流，有功功率，无功功率，功率因素，在视功率，有功电能，无功电能，频率，开关信号通信RS485，RS232输出2开关量基本误差0.2%FS工作电源220V AC6 SCADA监控组态软件系统本方案SCADA监控组态软件系统将采用由西门子公司Win CC组态软件产品。 3.1 SCADA概述WinCC技术性能强大的分布式报警、事件处理，支持报警、事件网络数据断线存储，恢复功能；支持操作图元对象的多个图层，通过脚本可灵活控制各图层的显示与隐藏；强大的ACTIVEX控件对象容器，定义了全新的容器接口集，增加了通过脚本对容器对象的直接操作功能，通过脚本可调用对象的方法、属性；全

43、新的、灵活的报表设计工具：提供丰富的报表操作函数集、支持复杂脚本控制，包括：脚本调用和事件脚本，可以提供报表设计器，可以设计多套报表模板。3.2图形开发系统单独的进程管理器管理Win CC所有的的后台进程，具备自诊断和自恢复功能；预制图形模板、工程模板，提供上千种丰富的工业图形元素，支持多达几百种过度色和渐进色调色板，动画连接可以构成逼真强大的动画效果，可以提供多种工业标准的复合图形组件来完成过程的监控；支持HMI图元的对象图层，通过脚本可灵活控制图元对象图层的显示与隐藏；提供自定义图库开发工具，用户可以方便地生成自己的自定义图库；支持大画面漫游功能、支持单机多屏和系统自定义菜单功能；方便的变

44、量管理，可以查找、批量替换、定位、重命名变量等；可嵌入各种格式（BMP、GIF、JPG、JPEG、CAD等）的图片，方便画面制作；3.3 报表解决方案报表开发工具提供丰富的报表操作函数集、支持复杂脚本控制，包括：脚本调用和事件脚本，比如利用报表函数可以在报表上同时显示实时数据和任意时刻的历史数据，并加以统计处理，例如取行平均、列平均，统计出最大最小值。报表文件格式兼容Excel工作表文件，提供类Excel的绝大部分功能，包括：编辑功能、计算功能、图表功能等。支持图表显示自动刷新，可输出多种文件格式： Excel、TXT、PDF、HTML、CSV等。可实现多层表头，可以实现报表嵌套，可以制作复杂的报表格式。具备打印、打印预览、页眉页脚打印功能，支持逐行打印。报表数据源支持实时数据库和各种关系数据库，可显示、处理实时和历史数据，可直接遍历关系数据库数据。提供灵活报表设计器，可以设计多套报表模板，方便报表制作。3.4报警与事件系统软件在运行时可以自动记录系统状态变化、操作过程等重要事件，一旦发生事故，