污水处理厂自动化监控系统技术方案

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系统概述

随着科技水平的不断发展和提高，采用计算机系统对生产的管理越来越深入到各行各业的企业之中。因此，采用计算机为核心建立一个对污水厂进行全面管理的自动化控制系统，不但切实可行，而且能够全面提高企业的管理水平和生产效率，从而增加企业的生产效益。

此污水处理厂工程监控系统包括了对厂区内部整个污水处理工艺流程的监测和控制。在整个生产厂区内，包括了粗格栅间、污水提升泵房、细格栅间、钟氏沉砂池、生化池、沉淀池、回流及剩余污泥泵房、贮泥池、污泥浓缩脱水间、出水流量计井、紫外消毒渠以及总变配电室等，通过本监控系统能够对这些过程进行全面监测和控制；同时，通过本监控系统，使得这些控制既能够通过监控中心进行，还能够采用闭环控制方式进行。

对于污水厂计算机监控系统，适用于采用一个二级管理的计算机监控系统，其上级系统位于中控室，用于对全厂的所有站点设备进行监控；下级系统位于各个PLC站点，通过PLC实现；上下级通过数据通信网络进行数据交换；上下级均可通过网络对系统内的设备进行监测和控制；下级系统只能对本地站点设备进行监控，而上级系统可以对所有站点设备进行监制。

从系统功能方面看，本污水厂计算机监控系统由三层构成：管理计算机子系统、监控计算机子系统、现场控制站。管理计算机子系统、监控计算机子系统属于上级系统，通过以太网相连，监控计算机子系统、现场控制站通过工业以太网进行数据交换，而现场控制站属于下级系统。

此污水处理厂工程的监控系统由PLC、计算机控制管理系统组成的上端系统和仪表检测系统两部分组成，其中上端系统中的管理计算机子系统由数据服务器、生产管理及办公计算机、网络交换机、打印机等组成；监控计算机子系统由两台中央监控计算机、投影仪系统、打印机、工业网络交换机组成。2

监控系统总体结构

在污水处理厂综合办公区内设置中央控制室（中控室），集中监视、控制、管理整个污水处理厂的全部生产过程和工艺过程，实现对生产过程中的自动控制、报警、自动保护、自动操作、自动调节以及各工艺流程中的重要参数进行在线实时监控，对全厂工艺设备的工况进行实时监视。

中控室管理计算机子系统采用B/S（浏览器/服务器）结构形式的计算机网络，以一台数据及网络服务器为核心，构成100M交换式局域网络；监控计算机子系统采用C/S（客户机/服务器）结构，监控工作站冗余配置，以提高数据安全性。

中央控制室监控计算机子系统和厂内的各单体PLC控制系统采用光纤环网连接，网络形式为工业以太网，传输速率为100M。

在中控室配置1台数据服务器，网络打印机以及办公计算机，组成管理计算机子系统。管理计算机子系统为全厂的生产经营、管理决策、生产调度、日常办公搭建数字信息传输平台，连接监控计算机子系统和办公管理终端，提供全厂内部的信息管理结构。管理网络的建设完成基础硬件平台、基础软件、生产过程自动化控制子系统的数据库及通过WEB访问生产过程自动化控制子系统等工作。根据应用需求，管理计算机子系统包括生产经营辅助决策子系统、生产调度管理指挥子系统、设备管理子系统以及综合办公管理子系统。

在中控室配置2台监控工作站，双机热备。正常情况下，一台用于工艺监控，另一台作为备用，随时可以代替故障设备。2台操作站的硬件和软件的配置完全相同，功能和监控的对象可以互换。同时，配置2台打印机以及投影仪，组成一个完整的监控计算机子系统。

同时，根据系统规划以及以后的需要，在对中央控制系统软硬设计时，将预留远期工程需要增加的1~2个单体控制系统的接口。中央系统预留以太网网络接口以便和办公自动化系统连接，实现工程内部的数据共享和生产、管理一体化。3

计算机监控系统总体配置自动化系统整体结构自动化系统整体结构如下图所示：

整个系统由三层构成：管理计算机子系统、监控计算机子系统、现场控制站。管理计算机子系统管理计算机子系统由数据服务器、生产管理及办公计算机、网络交换机、打印机等组成。

管理计算机子系统、监控计算机子系统通过以太网相连。监控计算机子系统监控计算机子系统由两台中央监控计算机、投影仪系统、打印机、工业网络交换机组成。

监控计算机子系统、现场控制站通过工业以太网环网进行数据交换。现场控制站根据工艺特点和构筑物平面布置，共设三个现场控制站、一个变配电系统管理终端。中央监控计算机、现场PLC控制站、配电系统管理终端通过工业网络交换机，构成了工业以太光纤环网。现场PLC控制站与现场仪表通过屏蔽电缆连接。

另外，系统包括一个闭视频路监视系统，为一个独立的系统。监视中心也配置在中控室（祥见闭视监视系统章节）。管理计算机子系统配置

管理计算机子系统为全厂的生产经营、管理决策、生产调度、日常办公搭建数字信息传输平台，连接监控计算机子系统和办公管理终端，提供全厂内部的信息管理结构。管理网络的建设完成基础硬件平台、基础软件、生产过程自动化控制子系统的数据库及通过WEB访问生产过程自动化控制子系统等工作。管理计算机子系统组成如下图：

按照管理系统的功能划分为：生产经营辅助决策子系统、生产调度管理指挥子系统、设备管理子系统、综合办公管理子系统。

a）生产经营辅助决策子系统

能为决策层提供必要的经过综合的生产经营信息，进行必要的分析处理，提供辅助决策支持。

b）生产调度管理指挥子系统

有多种数据监测措施，既能以表格的方式显示实时数据，又能以图形方式显示实时数据。有数据报警功能，包括报警提示音等多种形式。可发出特调指令。

c）设备管理子系统

以设备的使用、保养、维修的管理为核心，将设备技术资料，日常设备管理活动，进行有效地分门别类记录、反映、统计、分析。

d）综合办公管理子系统

系统从通用、灵活、标准的设计思想出发，应用先进的文档数据库处理技术，为各级办公人员、领导干部提供了集成的工作环境。系统具有丰富实用的功能、友好的操作界面以及灵活的可扩展性，可以方便地处理各种文档数据、图形、声音、影像信息，并且安全可靠。主要包括一般的MIS(管理信息系统)的功能，是办公自动化的重要组成部分，它涉及到人、财、物等各个方面。管理计算机子系统配置结构设备配置及结构如下图：

监控计算机子系统、现场控制站配置监控计算机子系统、现场控制站配置结构设备配置及结构如下图：

变配电系统管理终端包括：厂内变配电系统管理终端，本系统1#PLC或中心监控计算机通过该管理终端采集厂内变配电系的各种实时信息。

现场控制站包括：预处理控制站（1#PLC）、生化池控制站（2#PLC）、泥处理控制站（3#PLC）

其中，预处理控制站（1#PLC）和厂内变配电系统管理终端通过2#工业交换机进行数据通讯。生化池控制站（2#PLC）通过3#工业网络交换机连接到光纤工业以太环网。泥处理控制站（3#PLC，本PLC由其它厂家供货并建立一套独立的控制系统）通过4#工业网络交换机连接到光纤工业以太环网。中央监控计算机通过1#工业网络交换机连接到光纤工业以太环网，与现场控制站进行数据交换。4

系统的控制方式控制方式系统包括了以下几种控制方式：现场手动方式、就地检修维护方式、遥控方式、自动方式。1)现场手动模式：当设备的现场控制箱或MCC控制柜上的“就地/远程”开关选择“就地”方式时，可以通过现场控制箱或MCC控制柜上的按钮实现对设备的启/停、开/关操作；2)就地检修维护方式：当现场控制箱或MCC控制柜上的“就地/远程”开关选择“远程”方式时，设备控制权在LCS(Localcontrolstation)控制站。操作人员可以通过LCS控制站的操作面板上选择“手动”方式，利用监控画面或键盘对设备进行检修操作；3)遥控模式：即远程手动控制方式。当现场控制箱或MCC控制柜上的“就地/远程”开关选择“远程”方式时，操作人员可以通过操作面板或中控系统操作站的监控画面用鼠标器或键盘选择“遥控”方式并对设备进行启/停、开/关操作；4)自动模式：当现场控制箱或MCC控制柜上的“就地/远程”开关选择“远程”方式，且现场控制站的“自动/遥控”设定为“自动”方式时，设备的运行完全由各PLC/RTU根据污水处理厂的工况及生产要求来完成对设备的运行或开/关控制，而不需要人工干预。控制方式的优先级