西門子S7-300在污水處理工程中的應用方案

一、設計依據(jù)及設計范圍

1、設計依據(jù)

1)自控儀表設計依據(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，結合自控儀表行業(yè)的特點進行設計。

2)依據(jù)相關的設計規(guī)范：

    《自控儀表選型規(guī)定》(HG20507-2000)

    《儀表配管、配線設計規(guī)定》(HG20512-2000)

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

    《控制室設計規(guī)定》(HG20508-2000)

    《儀表供電設計規(guī)定》(HG20509-2000)

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

    《電子計算機房設計規(guī)范》(GB50174-2008)

    《建筑物防雷設計規(guī)范》(GB50057-2010)

    《電力工程電線設計規(guī)范》(GB50217-2007)

2、設計范圍

    工藝要求完成自控系統(tǒng)的設計，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備的運行信號的傳送和顯示。

     3)根據(jù)電氣設備的運行要求及主要工藝參數(shù)的控制要求，設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處理、生化處理、污泥處理等過程參數(shù)及設備運行狀態(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，其模塊化結構、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。標準的以太網(wǎng)絡、SIEMENS SIMATIC NET 工業(yè)以太網(wǎng)絡、PROFIBUS過程現(xiàn)場總線所構成的三級網(wǎng)絡的體系結構保證了系統(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)絡部分采用雙環(huán)容錯光纖網(wǎng)絡的應用保證了網(wǎng)絡系統(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、操作指導信息、報警信息等畫面。

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

客戶機與服務器、服務器與可編程控制器(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。現(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備啟停，更改相關參數(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必要的檢測儀表，在格柵渠/集水井裝設超聲波液位計、在線COD監(jiān)測儀、在線pH監(jiān)測儀、電磁流量計；在中間水池裝設電磁流量計、在線pH監(jiān)測儀；在曝氣池裝設在線溶氧儀；在初沉池儲泥池裝設超聲波液位計；在二沉池儲泥池裝設超聲波液位計。

    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)場代表補充設計。