西門子S7-300在污水處理工程中的應(yīng)用方案

一、設(shè)計依據(jù)及設(shè)計范圍

1,、設(shè)計依據(jù)

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

2)依據(jù)相關(guān)的設(shè)計規(guī)范：

    《自控儀表選型規(guī)定》(HG20507-2000)

    《儀表配管,、配線設(shè)計規(guī)定》(HG20512-2000)

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

    《控制室設(shè)計規(guī)定》(HG20508-2000)

    《儀表供電設(shè)計規(guī)定》(HG20509-2000)

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

    《電子計算機房設(shè)計規(guī)范》(GB50174-2008)

    《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》(GB50057-2010)

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

2,、設(shè)計范圍

    工藝要求完成自控系統(tǒng)的設(shè)計，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)備的運行信號的傳送和顯示。

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

     4)污水廠現(xiàn)場級、管理級的數(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和現(xiàn)代化生產(chǎn)管理要求，本工程自動控制系統(tǒng)采用計算機監(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)備運行狀態(tài)納入計算機監(jiān)控系統(tǒng),，進行在線集中監(jiān)測,、計算機管理。通過該系統(tǒng)來保證污水處理過程工藝穩(wěn)定和運行,。

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,，其模塊化結(jié)構(gòu),、易于實現(xiàn)分布式的配置以及性價比高、電磁兼容性強,、抗震動沖擊性能好  擴展能力高,、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)的運行安全。監(jiān)控系統(tǒng)選用DELL主機，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)運行穩(wěn)定,、數(shù)據(jù)分布合理,、操作速度快、人機界面友好,、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,、全容錯的,。它們之間可以實現(xiàn)互相替代。網(wǎng)絡(luò)部分采用雙環(huán)容錯光纖網(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

    計算機監(jiān)控系統(tǒng)由操作站、控制站,、現(xiàn)場儀表三個層面組成,。

    1、操作站：采用工業(yè)級計算機,。通過軟件組態(tài)編程,，完成監(jiān)視、操作,、控制功能,；報警信息和各種報表通過打印機輸出。在彩色液晶顯示器上通過翻頁顯示流程圖,、實時記錄,、歷史記錄、儀表棒圖,、操作指導(dǎo)信息,、報警信息等畫面。

系統(tǒng)采用客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu),，設(shè)置一臺服務(wù)器和一臺客戶機,。客戶機分為監(jiān)控,、操作,、維護三個操作等級,，設(shè)有不同的操作者名稱和密碼。

客戶機與服務(wù)器,、服務(wù)器與可編程控制器(PLC)之間,、客戶機與其他客戶機之間通過以太網(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，控制站可以獨立于操作站實現(xiàn)控制功能?，F(xiàn)場儀表來的各種信號通過I/O模塊轉(zhuǎn)換,。控制站通過以太網(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,、電磁流量計、各位在線監(jiān)測分析儀,、浮球開關(guān)等組成,。

五、計算機監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)容

    1,、現(xiàn)場主要電氣設(shè)備運行狀態(tài)和故障信息在計算機系統(tǒng)顯示,，并在上位機上能控制主要設(shè)備啟停，更改相關(guān)參數(shù),。為了保證全廠安全,、可靠地運行，并及時掌握全廠生產(chǎn)動態(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、在線COD監(jiān)測儀,、在線pH監(jiān)測儀,、電磁流量計；在中間水池裝設(shè)電磁流量計,、在線pH監(jiān)測儀,；在曝氣池裝設(shè)在線溶氧儀；在初沉池儲泥池裝設(shè)超聲波液位計,；在二沉池儲泥池裝設(shè)超聲波液位計,。

    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,、初沉池儲泥池液位顯示,；

    6、二沉池儲泥池液位顯示,；

六,、自控設(shè)備布置

    計算機、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。其中計算機布置在控制室,，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)場電力動力箱提供。

八,、系統(tǒng)接地

    1,、系統(tǒng)接地包括保護接地和工作接地，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)場儀表均采用電動儀表,。

    2,、露天安裝的變送器采用防護等級為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,，以便于信號上傳并在中控室集中顯示。

十,、自控施工

    嚴(yán)格依據(jù)施工圖紙進行現(xiàn)場施工,，個別修改或補充圖紙由現(xiàn)場代表補充設(shè)計。