水厂自动化工程完整介绍(壹)

威远县粮丰水厂综合自动化系统成都赛深科技有限责任公司设计施工

粮丰自来水厂建设工程是威远县的重点工程之一，位于威远城外两公里凉风坳。工程建设一期供水2.5万吨/日，二期供水5万吨/日。系统总共分为安防系统、自控系统及中控室三部分。其中,自控系统主要分为加氯加药系统、滤池系统、泵房系统三部分，分别采用PROFIBUS与中控室通讯，系统采用变频变压变流控制，根据流量的变化采用专用算法自动选择合适泵型变频供水确保出厂压力，自动弥补因为流量变化而产生的压力管道损失，真正确保用户终端压力恒定，真正做到根据用户的用水情况自动优质供水。将生产成本降至最低。

安防系统主要包含厂区摄像头及附属云台，和周围围墙的红外周界，并在中控室集中显示和控制。中控室作为整个厂区的核心和大脑，集中控制显示整个厂区的所有设备运行情况，具有以下功能：一、直观显示所有设备运行状况；二、所有设备的远程控制和监视；三，整个厂区数据的记录；四、所有安防设备的显示控制和记录；五、提供良好的人机界面，以利于业主根据实际情况做修改，确保整个系统的最佳运行状态。六、提供各种声音报警，以确保操作员注意。水厂概况

综合自动化管理、控制系统采用一套西门子S7-DP过程控制系统（PLC控制器加上通讯设备组件），过程检测仪表采用标准仪表、4～20mADC信号。通过S7-DP网，分别实现对各设备的集中管理与分散控制。S7-DP是一种适合数据采集、设备控制、网络通讯的应用于工业环境的系统，具有很高的性价比。本系统主要由上位计算机、PLC和现场仪表、设备组成。上位机对系统进行管理和监督，实现系统的在线检测，统计，图形显示，报警和打印，在线修改系统各分部的控制参数。通过DP的联结，S7-300作为主控制器并通讯主站实现人机交互、通过DP实现与现场设备的同步运行，根据实际的测控点位配以相应的I/O模块。以DP构成生产现场的通讯网络，组成一个功能完善、高效率的DCS系统，实现整个生产过程的实时数据采集和自动控制，传送分布于各处的工艺参数至中央控制室，实现数据的集中管理、监视。在确保生产正常稳定运行的同时，进一步促进生产效率的提高，降低运行成本，提高供水质量。根据工艺要求与设备分布，并充分结合现代控制技术，在保证系统合理的性价比的基础上应充分考虑系统的先进性、可扩展性，为今后用户改造与扩建提供空间和技术上的保证，使用户的投资能得到长期保障。网络化的控制系统DP网络技术向用户提供了如下好处：简化施工而降低成本对任何应用，配置方便简单、快速的起动生产中的高度灵活性可靠和确实的诊断数据可靠的数字传输技术

S7-300的CP专用通讯模块早已用固件（HardwareandSoftware）的方式实现通讯功能，它减轻了数据终端设备（DTE）的负担，如数据流控制，成组等通讯任务，为工业现场的快速数据通讯提供了基础。本系统以WINCC为控制软件开发平台，其强大的功能能充分表达各种复杂的工艺要求，灵活方便的管理不同的控制器之间的数据交流。WINCC能够编制丰富细腻的人机界面，其C语言的脚本编辑为应用软件的二次开发提供了更大的空间和丰富的功能支持,具有丰富的数据处理能力。电视墙庄重气派，整个中央控制室简洁、大方可自由操作的监控画面

监控系统设备选用国外先进的监控产品，并应具有标准化、高性能、高可靠性、可扩展性、安全性、安装操作维护简单、智能化网络管理的特点。监控系统设计的主要目的是实现整个水厂重点区域的实时监控功能，并根据用户的要求力求做到经济、可靠、合理、先进。在日常运作中，电视监控系统是企业现代化管理必不可少的手段之一，它像一双双永不疲倦的眼睛忠实地监视着整个受控区域，为管理人员送去重要的图像信息资料。避免人为的失误和破坏。

本自动控制系统对水厂内的送水泵房系统、加药系统和与加氯系统通讯、气水滤池实施独立的运行控制。每套系统设置一套基于可编程序逻辑控制器（PLC）的控制站，在中央控制室建立一套统一的过程监控HMI并为水厂配备一套电视监控和红外周界系统。电视电控系统由一台工控机统一管理，自动化系统则由两台软件配置一样的两台工控机并立运行，提高可靠性。即可热备也可后备。

一体化球形摄像机采用旋转球配置，内置1/4”彩色CCD，水平分辨率为470线，低照度为0.01Lux，内置28倍光学变焦镜头，可0－355°水平，0～90°向下连续无盲点监视，通过变焦，最远可视距离不小于200m，RS485通讯，64个预置点，云台内置解码器支持Pelco-P协议。设备为智能型，集摄像机、变焦镜头、云台、解码器于一体的设备。控制系统的过程监控HMI（2台式工业PC）1、过程监控HMI的主要功能有：过程数据处理，报表生成(屏幕显示)，过程显示，过程的指令界面2、过程监控HMI的数据处理功能包括以下内容：过程变量的历史趋势初级信号的处理，例如：状态信息(开/

停、开/关等)，报警信号和扰动信号模拟变量监视3、报表生成功能提供如下功能：日报表、月报表、年报表、报警4、过程显示功能提供如下内容：动态的流程画面、历史数据的显示、实时趋势显示、信息的显示5、指令由操作员输入并具有以下功能：控制系统的设定点、启停设备、故障/错误和干扰信息的确认6、系统提供密码功能，具有不同的权限功能。送水泵房系统概述

送水泵房是自来水厂最重要的设备，也是能耗最高的地方。先进、合理、可靠的系统设计可保证安全、正常的生产过程，和最佳的经济效益。送水泵房包括5台水泵及配套的出水电动蝶阀（2台90KW、2台75KW、1台75KW），由1台90KW的变频器和1台软启动器带动实现变流变压组合投切、从而满足用户末端的恒压供水。该系统是水厂系统构成的主要部分，送水泵消耗的电能占生产成本的很大比例，因此精心配置送水设备、设计合理有效的控制策略是十分必要的。本系统设置一个PLC站并作为控制中心站与中央控制室连接。为了提高系统的可靠性，本PLC站采用了双控制器模式。S3-300控制器是一种适合于大中型自动化系统的西门子产品，其杰出的性能完全胜任了变流变压供水系统的要求。同时系统提供了一套S7-200控制器作为后备，当主控制系统故障时，通过人工干预S7-200系统，保证正常供水。

水是人们生活的基本需求，提供优质的生活用水关系到人民的身体健康，是一个必须高度重视的问题。随着市场经济的深化,自来水公司不仅要满足人们的用水要求，而且必须充分考虑企业自身的利益，因此，为企业建立优质、高效、合理的管理体系，提高企业的经济效益是十分必要的。利用自动化控制技术、计算机网络化管理功能对水厂进行现代化改造，是实现这一目的的物质前提。一般的自来水厂都采用多个PLC控制站检测完成前端的检测与控制，通过各种形式的现场网络同中央控制室连接起来，完成对水处理的综合控制管理。主要监测的参数有:入出厂水流量、管网供水压力、水位、原水和清水浊度、联络自动加氯和自动加药系统、余氯、PH值等，也可以根据用户的要求监测其他参数。双母线控制结构是变流变压多组合技术平稳实现的前提

由于送水泵的功率等级具有阶梯搭配，保证在实现恒压供水的的过程中，供水功率的投加或切除时变化梯度尽可能地小，从而保证供水压力尽可能地平稳，同时避免过功率投加引起泵阀频繁切换从而造成能量损失和机械磨损。我们在送水系统中配置了一台软启动器，这样，软启动器即可以与变频器配合工作，减少变频器的起停次数、减少电动阀门的开关次数，延长设备的寿命，当变频起器故障时，软启动也可以作为一种后备措施保证供水。

当系统需要投加工频泵时，通过软起母线直接启动，不影响变频泵的正常工作，避免电动阀门配合水泵工作的反复开关过程。

如果用户条件允许，我们可以使用两台变频器、采用三母线结构保证投入设备和退出设备以线性进退的方式完成切换，三母线制可保证系统自动故障或变频器故障后，能够通过软启动母线任意启动水泵。

本系统的水泵空气开关都自带联锁触点，一旦拉下空气开关，将在电气上把此泵与系统隔离并通知PLC此泵脱离系统，确保设备检修安全。系统茂安全败的各阻种保志障措视施--乔--甩-操作眉安全重要脉参数俭的修随改必范须有躁授权方许可送水漏泵房绩发生该严重萄故障戏时，搬在中晚央控凡制室辛可以抬远程浪屏蔽枪系统筋的自汁动运匪行功龟能，轿防止组事故蒸扩展哨。操各作的许二次炼选择谜性则备防止攀误操村作。可选刻择的认变流屑变压吩控制误方式分和自冻动恒粱压控肢制方遮式增暂强了咏系统干的可岔用性株。系统卧安全包的各符种保塌障措睡施--荣--敢-控制界策略除保里证完帐整的逼工艺套目的览实现驳外，秒控制腊程序泥还涵拿盖完艺备的扇故障祥处理恩机制即和故款障提层示功传能。一旦辨变频底器故遮障，阵系统刃自动殿退出岸“自康动运泥行”购状态樱，并跃锁定肆故障仗信息枯（即效使故羡障消随失）庙，防阶止系处统震喷荡。改排除间故障捐后，木必须推按复卡位按嫩钮才蜘能恢吩复自惰动，句保证职万无逮一失绒。控制尤程序贺一直惑监视温每台捆水泵面的状单态，依一旦韵发现当设备蛋故障陶（包北括热疮过载锄、人鸭为拉悄断对段应的栋空气轮开关殖、对肾应的告电动乒阀故壳障）趟，系驾统自宋动把伴故障暂水泵知解列耗并给棋出报羊警信禾息。怠如果猴此设苦备本隐身没绍有运州行，柏系统醒不再签试图享启动蝴它，华如果帆设备姨正在婚运行冠则立帖即停谷止它宾。故急障解能除后阿从新脑入列秩等待航控制水程序奴的指皮令。系统庭安全绞的各驼种保亮障措中施--救--痒-防雷沿和接晓地闪电吸是自痕然界群强大预的脉针冲放呜电现纱象。壁地球饲上每乱天约促有80薄0万次则云对纷地的雄闪电脑，平传均每齿秒钟笨有10升0次。片它已松成为派十大症自然称灾害纲之一蹄，给锅人类液带来自巨大东的损重失。除用嗽户供纷电系所统本半身已往有的拉防雷糕措施椒，为丽了保狠证控教制系告统的垃安全屯，增妖设了刻专门透的弱廊电接归地装扁置、迁信号秀防雷仗模块批，增怕强弱盛电信踩号传勉输的世安全替性。添加洪了降毕阻剂遭的专摘用接币地装矩置S7险-3瓜00是SI和MA勉TI捕C控制中器中柿销售休量最百多的辣产品滥，它许已成熟功地准用于膨范围公广泛嘉的自喜动化使领域辟。S7场-3却00的重拘点在桌于为遇生产贪制造肝工程蛇中的璃系统念解决扇方案且提供菌一个拨通用泻的自膝动化阿平台柏。这仰就是兆说，S7顿-3止00是用燃于集托中式苗或分统布式瞧结构醒的优垦化解荷决方烘案。钞坚持何不懈锄的创第新和叶改革迟使S7涨-3妻00这个必广泛秒应用路的自醉动化贴平台强能持袭续不佳断的仿升值堪。如果吊用户详的自衰控系前统任岭务需葬要多勉于8个信颈号模虽块或窝通讯亦处理吨器模半块时稻，则金可以秩扩展S7萍-3权00机架•在4个机其架上嚼最多享可安筐装32个模妙块，额最多3个扩判展机薯架(E蛙R)可以仁接到辫中央裤机架(C裙R)上每市个机乏架(C叉R/汤ER贱)可以赛插入8个模捆块•通过狭接口呜模块窝连接意每个斑机架桥上(C象R/五ER安)都有粮它自券己的强接口讨模块坑。它源总是华插在CP牢U旁边素的槽任内，砌负责蚕与其橡他扩乔展机母架自戏动地鄙进行孕通讯鼻。通仅过IM晃36亩5扩展痛可扩万展1个机解架，帮最长1米，慌电源额也是披由此旺扩展够提供沿。通过IM拥36鹊0/齿36俊1扩展些可扩当展3个机序架，订中央可机架(C率R)到扩悟展机绿架(E拿R)及扩睛展机倦架之匪间的棚距离活最大押为10米。•独立异安装芳，每糟个机仓架可背以距相离其圾他机锣架很嘱远进截行安武装，厉两个维机架房诚间(主机吨架与胁扩展胖机架聪，扩记展机彼架与性扩展剂机架)的距议离最仆长为10米。•灵活肺布置桶，机狂架(C缠R/册ER拢)可以利根据姜最佳杆布局工需要坝，水做平或述垂直诱安装项。S7症-3诊00主系搞统具诱有很丙强的醉扩展闭能力姐适应向用户唉不断枪增长仪的需盆要CP荒U3挨15女-2偶DP是具封有中滑到大设容量等程序词存贮壤器和PR皆OF礼IB哭US薪-D扎P主/从接雾口的PL雀C-旬CP者U,它适域用于吐包括步分布礼式及栽集中待式I/欣O的任陈务中毛，64卸K程序冬存储盆容量拘、字表操作取速度0.智2u冒S、中拆央机旅可集缺中管丽理32国76仓7点DI罩/O和20障48点AI颈/O、通负过DP可管启理32师76字7点DI执/O和20南48点AI苹/O（每蹄个DP从站I/茶O映像村能力24浮4字节考）。5V供电毕。西门铲子产怪品强逃大的犹通讯爽能力梨，使赏得不英仅泵津房主办站能果按需头要进玩行扩梅展，跨还能属够通贵过总价线连映接，总扩充宋近百洁个子涂系统珍，完辫全满俊足一沾个中溪型企巡寿业的贱需要耍。S7摔-3品00通过去通讯敌处理游器，成或通糟过集央成在CP洋U上的PR某OF盯IB饺US居-D炼P接口密连接课到PR级OF励IB牙US鼓-D啄P网络上。际带有PR缩慧OF群IB辩US啦-D五P主站/从站仇接口膏的CP砍U能够摔实现树高速利的、扬用户匀方便排的分储布式薪自动之化组飘态。通过PR倦OF限IB股US渗-D间P分布及式I/湿O就像处瓜理集般中的I/扩O一样榆，具弯有相础同的哀组态铺、地吵址和返编程罚。下列给设备击可以慰作为富主站督：•SI无MA截TI捧C档S7钞-3唱00习(通过林带PR宜OF尿IB姥US趁-D闷P接口CP正U或通命过PR补OF悠IB谷US煌-D屡P)下列消设备兆可以随作为场从站宰：•通过CP围34债2-四5的S7火-3吴00•CP沈U3惊15债-2糊D套P，•ET勾20缎0B炎/L粘/M昏/S白/X分布戏式I/冒O设备•S7横-2德00记P稳LC•虽然贿带有ST衔EP闻7的编沟程器/P色C或OP在总丑线中栏是作为冲主站拢，但栋它们极只使墓用部分则通过PR丙OF迷IB责US爱DP运行尝的MP暮I功能谈。S7维-3转00的CP专用拒通讯兴模块毒早已墓用固得件（Ha轻rd稼wa宁re则a种nd落S免of示tw尝ar证e）的谣方式挣实现牙通讯博功能册，它辆减轻捡了数煎据终统端设依备（DT娱E）的膜负担象，如烤数据板流控呈制，良成组侨等通础讯任谋务，卧为工吨业现推场的剃快速像数据键通讯激提供轧了基顾础。CP每56淹11痛D暂P卡普用罚于把PC机连解接到PR听OF么IB声US总线话或者S7的MP碌I口，哑符合飞如下抵通讯些：①有SO遥FT滴NE签T-过DP的类担型1剪PR礼OF叶IB柱US棵D交P主站陶；②包括吸有SO蓄FT参NE奋T-汇DP的非翠循环DP扩展可在内响的类酱型2茂PR性OF糖IB酒US坐D苏P主站雾；③有SO盐FT其NE牢T-遭DP从站券的PR攀OF温IB例US钞D锣P从站苏；④P社G/洋OP通讯赚；⑤有SO岛FT幅NE让T-傻S7的S7通讯每；⑥有SO便FT祖NE阳T-考DP或SO鉴FT挺NE岔T-姻S7的S5兼容按通讯闲（基威于FD谅L接口届的发薄送/接收坚）。简洁轻、快讯速的准通讯菌连接系统塘正常俱运行组时，疫可以软在线冤修改适程序仿。下搏载修腐改了福程序居前后抬，系橡统数贯据完百全无约缝，疤大大狼地增搭加了亲系统沉的灵外活性莲，适鹊应性觉。用注户随往时提述出的何工艺遵调整门、运掏行模抱式变缺化，拜在不形影响旨正常侄生产翼的前券提下丈，都丽可以材得到密满足袄。模块聪化的栽程序宣结构显和高笨级语摄言的辜引入沸，使虹程序亭编制浸可以不满足轰任意志的工绵艺要抖求。从工鸦艺到掌算法纠，现智在很俗简单肆。高效滚率的孙编程龟环境S7罩-2香00其C舒N系列PL裂C适用居于各秃行各坐业，拌各种逮场合匠中的如检测盟、监住测及肥控制甘的自消动化荡。S7姨-2价00出C典N系列松的强龄大功缠能使次其无痰论在溪独立随运行筋中，个或相嫂连成透网络产皆能洞实现钳复杂个控制测功能僻。因老此S7坟-2祖00纺C俩N系列烈具有循极高径的性栽能/价格熄比。S7蕉-2罢00拆C裂N系列慢在集援散自粘动化蹈系统增中充涌分发颜挥其毯强大资功能耳。使叼用范相围可毫覆盖督从替谋代继兄电器府的简咸单控摸制到奸更复得杂的主自动铺化控腾制。伍应用陪领域造极为浇广泛塞，覆蜘盖所起有与辜自动俘检测盼，自瓦动化后控制幸有关兼的工州业及纹民用坝领域内，包驳括各品种机还床、杯机械献、电泄力设巴施、梯民用扮设施斜、环烦境保碑护设艺备等寒等。S7桶-2个00跃C肌N系列柔出色防表现券在以偷下几挤个方找面：•极高恒的可史靠性•极丰胜富的湿指令嚼集•易于茎掌握•便捷宽的操房诚作•丰富佳的内投置集亮成功汤能•实时使特性•强劲活的通赴讯能惹力•丰富梯的扩貌展模六块S7舅-2匪00具有元极强省的通获讯能清力。仪内部挂集成予的PP探I接口苗为S7罢-2句00重C煤N的用互户提饺供了吉强大熊的通嗽讯功豪能。PP帐I接口偿物理丈特性雨为RS秆48泰5，可非在三民种方恨式下磁工作熟：▲PP共I方式缺：PP佣I通讯消协议饼是西悲门子待专为S7涂-2杨00朱C业N系列PL辈C开发痛的一您个通稼讯协迎议。免可通恋过普律通的翠两芯朋屏蔽魔双绞历电缆萄进行巩联网妈。波乏特率订为9.醒6k率bi正t/超s，19轻.2耍kb敲it碰/s和18悼7.惊5k在bi此t/崇s。S7哀-2物00爽C妙N系列CP寇U上集集成的牵编程多口同渗时就近是PP脂I通讯妹联网兴接口示。▲MP郑I方式况：S7长-2瞧00掠C巾N可以假通过浅内置永接口生连接水到MP览I网络歼上，懂波特阔率为19格.2分k/睡18装7.寻5k晴bi段t夫/s。它豪可与S7派-3广00承/S触7-携40缠0塞CP刚U进行驶通讯填。S7职-2端00氧C膛N钢CP柴U在MP寇I网络罢中作做为从钉站，恩它们代彼此橡间不辟能通停讯。▲自由贫通讯持口方猛式：万自由而通讯救口方勿式是S7妇-2吧00掏C虚NP续LC的一杯个很鹅有特笑色的销功能盆。它忽使S7喘-2疯00碌C渔N票PL庸C可以拥与任尤何通砌讯协额议公借开的饭其它誉设备堪、控寻制器萝进行筛通讯著，即S7恰-2逐00贫C抹N摔PL愉C可以互由用孔户自底己定担义通幸讯协导议（固例如AS细CI凭I协议惩）。班波特协率最屯高为38叙.4阿kb竹it淹/s（可刺调整膊）。延因此再使可威通讯甘的范乓围大盲大增糟加，乏使控盈制系裳统配拉置更蛾加灵脱活、同方便织。性能兵卓越虑的执循行设挠备不仅弦选择疗了卓溉越的贺西门洒子控杠制器提，系元统也通配置识了品栏质不联凡的AB档B传动戴设备矮，通店过合可理的烧程序宣控制唐，实台现系惠统性突能的动最佳夏。PS童S1笛8.超..夸30疼0通用碗型系挤列软涌启动蚊器，标适合敏电机叠电流藏从18至51仗5A应用祝，并臂提供磁灵活猫的方臂案，夜且安驼装和贴设置炉简单寺。•高灵题活性柔：两制种不坏同的博接线苹方式(内接除或外表接)可供秋选择检，更贸可配漆置限警流功假能。•容易甩设定侦：仅松用三遥个旋果旋便趟可在寄大部椅分应预用中潮设定奖软起膝动器饰。•固态尤电路仆：甚悦至在钳频繁直起起隐和停船止的败应用活场合承，也岩可确军保最廉高的截稳定稻性和嘉最大铲程度唤减少所维护盐。AC罢S5恼10变频孩器传努动应谈用于暗广泛愤的工纷业领坝域，聚适用胡各类折型负庭载。左还针臣对风生机、棉水泵痕应用宅做了爽特别迎的优逗化，评典型挖的应模用包拣括恒科压供愿水，授冷却作风机城，地毕铁和洗隧道蹲通风宝机等棕等。▲完美甩的风兆机水猎泵应四用▲高级急控制脚盘▲用于作降低仇谐波岁的专轨利技勇术：股变感稍式电叉抗器▲循环体软起▲用户夏自定伤义U/升F曲线▲超越壳模式▲内置RF锁I滤波妇器作侄为标液准配航置，暑适用否于第筝一和包第二关环境对用学户开敌放的肆恒压谁调节肆功能裙模式通过谷近十寺年在杯供水瓜行业容的工蚂程实萍践，进我公葵司自炊己开钩发了苗一套琴针对狐恒压岗（以回及我票们新洪近实桐现的刺变流位变压唐）供桐水的厚专用PI巴D控制洽算法咽，取贺得了狮良好倡的效恰果。应用域于供雹水系剂统的县变频嘱器都安自己千带有PI度D控制载器，板象AB课B这样浮的产贡品，赠我们中在工独程中潮也验吗证过达其PI小D调节咬性能廊非常判优秀贼。但告是好歌的部慈件不凑一定诸就能继组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