喀什污水处理自控系统的设计原则

　　一个好的自动化控制系统，需要从系统的先进性、开放性、安全性、扩展性、稳定性和易用性等几个方面来考虑，一是采用最新的计算机技术，选用符合国际标准和国家标准的先进的硬件产品、通用和成熟（功能完善）的软件产品。二是采用分布式系统结构，将系统的任务分布到监控系统各网络节点上，使风险分散，以保证系统的高可靠性，不会因为单个节点计算机的故障引起整个系统的瘫痪。同时，由于任务的分散执行，使得系统的响应速度和处理复杂问题的能力大大增强。

    根据自来水公司对污水处理厂的运行管理要求，结合污水厂的实际情况，自控系统的设计原则如下：

    ① 现场控制分站实现无人值守；

　　② 监控系统设计采用开放的分布式控制系统，立足于系统的可靠性、先进性和适用性，做到全厂运行管理的集中监视调度和分散控制；

　　③ 自动化控制设备选型遵循可靠性高、使用方便、安装及维护简单和价格合理的原则，选择其行业中的主流产品，并在设计上预留扩充空间；

　　④ 监控系统采用带自愈功能的100Mbps光纤工业以太环网，自动化监控系统与视频监控系统合用同一网，即数据视频语音三网合一；

　　⑤ 所选软件为模块化结构化软件，便于用户程序的编辑、调试、修改和更新；

　　⑥ 控制方式为中央控制、车间控制和设备现场控制的三级控方式，采用自动与手动控制相结合，就地控制级优先。

五、喀什污水处理自控系统的主要功能

5.1.自控系统实现的主要功能

（1）采集污水厂各个监控子站的实时生产数据，生成实时数据库，建立整个污水厂的数据服务器。

（2）对系统采集的实时数据进行分析计算，提供分析计算结果。

（3）对采集的实时数据进行分析，根据工艺要求产生报警信息。

（4）读取历史数据库的数据，对历史数据进行直观显示，为用户提供历史数据的访问界面。操作员可通过该界面浏览查询历史数据库的数据和数据的分析结果，了解系统的历史运行情况，并能根据用户需要动态绘制和打印各种比较曲线、趋势曲线等。趋势图上可以改变时间范围、显示参数等。

（5）综合处理实时数据和历史数据，根据需要生成生产数据日报表和月报表、故障统计报表、操作统计报表等。

（6）建立监控系统双备份，提供系统冗余功能，保证系统不间断监控。

（7）实行系统的多级密码保护，确保系统和数据的安全。对监控系统操作员权限进行管理设置，根据不同的权限赋予不同的监控功能。

（8）提供完善的图形化监控画面，通过这些直观的画面对各个车间进行监控。

5.2.喀什污水处理自控系统提供的监控显示画面

中控室上位系统提供的监控显示画面共分九种,画面总数则视乎污水厂的处理工艺和规模即工艺设备的多少而定,一个污水厂的监控画面总数少则几十幅，多则上百幅。各种监控显示画面的特征和功能如下述:

(1)全厂概貌图总显示画面

　 ◇显示各车间监控子站在地理上的相对关系；

　 ◇显示各车间监控子站的通信状态以及主要的生产及工艺参数；

　 ◇点击各个车间站的示意图符，可调出各车间子站的主要监控画面。

(2)全厂工艺流程总显示画面

　 ◇图形化显示全厂的工艺流程；

　 ◇显示各个工艺流程的主要生产参数、工艺参数以及生产状态；

　 ◇点击各个工艺图符可调出相应工艺的监控画面。

(3)监控系统主画面显示

   ◇该画面把操作员级的所有工作都放在一起，每一部分除有文字标注之外，还把各部分的内容通过图标的方式显示出来，这样只需轻轻一点，就可以随时准备开始做任一工作，主要的目的是把系统的功能一目了然放在一个视野中。该画面可以根据操作人员的分工和权限进行个性化的调整。

(4)全厂信号汇总画面

   ◇以表格的形式显示全厂所有监控子站的主要的生产数据，方便操作人员纵览全厂的生产情况；

　 ◇表格中以不同的颜色区分不同的状态值；

　 ◇表格中提供进入相应监控数据子画面的链接。

(5)报警一览画面

   ◇动态显示系统中各个监控子站的所有报警的产生情况，包括报警的时间，报警确认的时间，报警消失的时间，报警的优先级别等；

   ◇以不同的颜色区分不同的报警，通过右键点击相应的报警，可以进入该报警的监控子画面；

　 ◇统计系统总的报警数目以及总的的未确认报警数目。

(6)生产曲线画面

   ◇该画面提供与历史数据库的显示接口，用户可在该画面中选择需要查看的曲线的内容，选择需要查看的时间段，动态选择需要查看的生产数据；

   ◇该画面的时间轴和数据轴可以动态改变，可以改变查看曲线的颜色和时间范围等，并可以将需要的曲线直接打印输出；

   ◇通过该画面，用户可以查看到几年前的生产曲线，系统保存在历史数据库中的数据将通过曲线的方式提供给用户；

　 ◇系统预计将在该画面中提供700多条曲线的显示功能。

(7)系统菜单画面

   ◇提供系统的管理功能，主要包括安全权限管理、报警管理、SCADA配置管理以及实时数据库管理等功能。

(8)设备或设施详细监控画面

   ◇通过改变颜色、位移、填充比例以及隐化、闪烁、动态数值显示等方法来实现泵、阀等各种设备及仪表的动态运行效果，动态反映过程的状态；

   ◇显示该工段主要指标和控制回路的控制参数，并可根据生产要求修改控制回路的设定值。

5.3.喀什污水处理自控系统主要技术性能指标

　　平均无故障间隔时间MTBF＞20,000小时

　　可用率  A≥99.8％

　　系统综合误差：σ≤1.0%

　　数据正确率I＞98％

　　时间参数：

　　主机的联机启动时间 t≤2分

　　报警响应时间t≤3秒

　　查询相应时间t≤5秒

　　实时数据更新时间t≤3秒

　　控制指令的响应时间t≤3秒

计算机画面的切换时间t≤0.5秒

• 喀什污水处理自控系统结构及站点设置

随着科技的进步和国民经济的发展，对污水处理厂的运行管理提出了越来越高的要求。现在的污水处理厂自动控制系统，不但要对各工艺设备、设施和仪表进行可靠的监测和控制，而且要对污水处理的全流程进行高效管理，以确保排放达到更高的水质标准和节能降耗的目标。

为了实现上述目标，设计的自控系统为一个开放的分布式控制系统，在污水厂综合办公楼中控室设中心站，在各工艺车间设置现场控制分站。每个现场控制分站由PLC系统、HMI人机界面、工业以太网交换机、不间断电源（UPS）及防雷电保护装置组成。

污水处理厂自控系统由中控室中心站、六个现场控制分站组成。六个现场站分别为PLC1控制分站（设在二期总变配电室）、PLC2控制分站（设在排水池）、PLC3控制分站（设在脱水机房）、PLC4控制分站（设在鼓风机房）、PLC5控制分站（设在加药加氯间）、PLC6控制分站（设在滤池公共设备间）。其中PLC6控制分站还包含七个控制子站PLC6.1—PLC6.7，每个子站监控两个滤池格（即PLC6.1监控1#和2#、PLC6.2监控3#和4#、……PLC6.6监控11#和12#、PLC6.7监控13#和14#），另外还有一个紫外线消毒系统监控子站PLC6.8。

PLC1控制分站实现对粗格栅间、进水泵房和主配电间的设备和设施进行监测和控制，PLC柜安装在主配电间值班室，设两个1000×600×2000的标准PLC柜；PLC2控制分站实现对细格栅及沉砂池、排水池及泵房、MCC2配电室的设备和设施进行监测和控制，PLC柜安装在MCC2配电值班室，设两个1000×600×2000的标准PLC柜；PLC3控制分站实现对生物池及污泥脱水间的设备及设施进行监测和控制，PLC柜安装在脱水车间值班室，设两个1000×600×2000的标准PLC柜；PLC4控制分站实现对鼓风机房及配电间的设备设施进行监测和控制，PLC柜安装在配电间MCC4值班室，设2个1000×600×2000的标准PLC柜；PLC5控制分站实现二沉池及配水井、加氯加药间的设备设施进行监测和控制，PLC柜安装在加药间值班室，设2个1000×600×2000的标准PLC柜；PLC6控制分站实现对提升泵房、滤池反冲洗泵房设备间的设备设施进行监测和控制，PLC柜安装在滤池反冲泵房值班室，设1个1000×600×2000的标准PLC柜。7个滤格控制子站PLC6.1—PLC6.7实施对14个滤池格的设备及仪表的监测和控制，7个就地控制柜安装于滤格管廊上方；紫外线消毒系统控制子站PLC6.8实施对紫外线消毒系统设备进行监测和控制。