水厂自动化方案.docx
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水厂自动化方案
一、工程概述：
根据贵方技术要求，我们针对本水厂采用集中管理，分散控制式供水监控与调度系统。
本系统设备硬件由三大块组成
1、中央控制室
由中控计算机、硬盘录像机、名牌显示器、豪华台体、豪华液晶大屏幕显示墙、防净电地板等设施组成，特点：
实用，大方，简捷，美观。
2、配电控制室
由配电柜、井泵软启控制柜、供水恒压变频控制柜、计算机通信采集柜、电容全自动补偿柜等组成，柜体高1.8米，宽0.8米，厚0.6米，上下双层，前后双开门，设散热装置，特点：
系统稳定，操作方便，安全度高。
3、室外单元
（1）采样设备：
各种电量、压力、水位、流量、水质、余氯、浊度等传感器组成，主要采集水厂供水工艺中的各种水质、水量等参数，传于配电室采样柜，分析处理数据，提供各种数据信号。
（2）控制设备：
由电动阀门、电动机、水泵等组成，对计算机发出的信号进行操作执行，从而控制供水流向、供水压力、供水质量。
二、控制方案
水厂设中心控制室
水厂自动化系统：
即由监测传感器、仪表、调节设备和计算机等组成，采用反馈调节控制方式，以达到水厂供水最优化的自动控制系统。
水厂的自动控制及监控系统总体可为：
实现一监控，两监测、一控制。
一监控是对整个水厂及取水口进行视频监控，传到水厂中心，适时了解各种外部情景情况。
两监测一是对供水的各种水参数进行适时取样测量，包括浊度，水质PH值，水量，水位，水压，余氯值等，然后进行电化处理，形成适当的电信号，以便进行显示后处理；二是对分水口供水状况进行远距离监测。
一控制是中央工控机对所采集的各种水质量电信号进行分析处理，然后工控机根据供水质量的要求发出信号到执行机构，以达到控制供水质量的要求。
自动化水厂系统的优点：
采用视频监控，智能模块或PLC数据采集，远程遥控、遥调的先进调度方法。
收集的信息精度高、数量多、处理快，调度属于高级阶段。
该系统应用先进的计算机技术、自动化控制技术、微电子技术、通讯及网络技术，符合该行业各项相关技术标准规范。
具有水质、水量、水压可靠，适用范围广，自动化程度高，管理系统科学的特点。
同传统水厂系统相比有以下5大优势：
1、节约劳动力，提高净水质量和生产效率以及调度反应速度，降低药耗和能耗。
2、中央监控室可全面了解工艺流程中各个阶段的水质参数，流量参数及水厂工艺设备状态，取水供水设备状态，配电电器设备的运行参数并实现各种状态下的显示报警功能，增加监控范围，提高供水质量。
3、中央控制室内监测各水井出口压力、流量，并监测各运行水泵的运行状态，电压电流等，监控各井泵的启停、运行情况，出现故障及时报警。
反应快、损失小。
4、中控室上位计算机模拟动画显示。
工艺流程实现显示、方便操作。
5、实时和历史曲线的报表及打印。
三、自动控制系统设计：
根据现场条件及控制要求，井群微机监控系统将采用有线通讯方式进行监测、监控。
通过对各水源井泵的遥控、遥测、遥讯，实时监测并显示各井泵出口压力、流量、电流；实时监控各井泵运行状态；遥控井泵软启动柜的启停。
本系统具备故障自动报警功能，可以根据系统运行状况自动生成实时报表和历史报表并定期打印。
可以达到现场井泵房“无人值守、中控室少人值班”的现代化自动控制管理功能。
根据远端水源井及水处理设备监控要求及分布情况，（注：
1#、2#、为深水井），将1#、2#、水源井泵软启动箱及自控箱放置在水厂设备处理区内，与水处理设备区和清水池组成控制系统主站，水厂设备处理区作为中央站，可以监控现场站全部数据。
现场数据集中在控制系统主站完成控制。
二次加压泵站，根据系统要求，设三个单独的恒压变频加压系统，取外部的输水根据有户的不同需要，输出三路压力不同的输出管网。
总控制柜设在配电室，采样系统采集相关压力数据，传到中央控制站，在中控室实现数集变换显示及各种控制保存，报表生成及打印。
《1》、现场控制站
现场控制站包括水处理设备区主站和水源井从站，分别在水源井泵房及水处理设备区放置自控箱，主要设备包括：
测控单元（PLC）、综合机柜及附件。
水处理设备区主站放置PLC，采集水源井泵、管道流量、管道压力、水处理设备区内加药设备、加氯设备及清水池液位等信号，并接收井泵从站PLC数据，完成现场控制站全部设备的监测及控制任务，同时将现场控制站全部数据传输到中央站进行全局监控。
现场控制站主要监控点如下：
✧水源井泵启停控制
✧水源井泵运行状态
✧水源井泵现场/远程控制情况
✧水源井泵运行电流
✧水源井泵管道压力
✧水源井泵管道流量
✧加药装置启停控制
✧加药装置运行状态
✧加氯设备启停控制
✧加氯设备运行状态
✧清水池液位
✧二次加压输出泵站电机启停及频率控制
✧输出管网压力检测、控制
✧输出流量检测
现场控制站完成如下控制：
1、根据清水池液位控制2台水源井泵的启停及启动数量
2、积算2台水源井泵的累积运行时间，根据“先开先停”原则及二用二备要求，保证2口井泵轮流运行，提高设备整体使用寿命。
3、二次加压泵站采用三台立式多级泵，各自单独采用变频控制，分别控制输出三个主管线的网管水压，并向处恒压供水，同时各管网之间设立相互通道，实现互为备用。
3、根据井泵的流量自动控制加药装置启停
4、全部数据传输到上位显示并接收控制命令
《2》、中央监控站
中央监控站设置在水厂处理设备内，主要设备包括工控机（包括上位组态软件）、电脑操作台、综合机柜及附件等。
中央监控站通过PPI电缆接收现场控制站的全部数据，并通过上位组态软件完成远端数据的监控任务。
3、自控监控系统示意图
三、视频系统设计：
根据视频监视要求及监视设备位置，在水处理设备区及4#井泵房放置视频摄像机，实时监视该区域主要设备情况。
视频采集点主要由视频摄像机、视频传输单元组成。
在水厂办公室设立视频监控中心，通过硬盘录像机接收视频采集点图像信息，在显示设备上实时显示现场情况。
视频监视系统结构示意图如下：
四、井群监控系统主要特点
该方案在现场完成整套系统的自动控制，全部数据传输到中央监控站，可以实现现场井泵房“无人值守、中控室少人值班”的现代化自动控制管理功能。
1、控制设备及上位组态软件优点
各远端数据传输站采用全智能数据采集传输模块，具备良好的工业恶劣环境工作能力，能够完成如下任务：
★井泵出口数据自动采集；
★上电、死机、自动复位；
★掉电数据保护；
★脱机独立工作；
★超限、异常自动报警。
中央控制室（上位组态软件）：
★组态界面清晰明了，美观大方，一目了然；
★操作简便，指示明确；
★具备信号实时报警功能；
★上位组态可实时显示并记录打印：
井泵出口压力、流量，井泵控制柜运行电流，井泵电机启停控制及运行状态等；
★组态软件具有扩展能力，方便添加其他通用功能。
2、井群泵房监控系统优点
★现场自动控制与远端控制融合
自控系统能够由现场设备自动完成整套系统的控制，具有较高的自动化水平，同时能够在中央控制室远程监控各井泵启停、运行情况及管道数据，实现统一指挥、统一调度。
★直观的图形显示及全局控制、调度功能
上位系统采用大屏幕液晶显示器，以动画、图形及文字方式实时监测整套系统运行情况，结合视频采集系统，能够全面的获取现场控制站的数据及图像信息。
★生产管理功能
上位系统随时检测并记录各台井泵出口压力、流量及运转状态并自动生成报表，自动统计，并存入历史数据库，工作人员可以随时打印实时报表和历史报表。
★报警及保护功能
当井泵及输出管网出口压力、出口流量、启动柜运行电流等达到报警状态时，系统自动发出声光报警，及时通知操作人员处理。
上位系统故障时，PLC等可以组成独立控制系统进行工作；若整个上下位自动系统均发生故障，现场控制柜具有手动功能，以保证向用户供水的不间断、确保整套系统具备良好的安全性能。
㈡水厂控制采集点如下：
西平水厂控制采集点
序号
采样地点
采样内容
传感器型号
传感器数量
1
水源井
水位
投入式
2
2
水源井管道
管网压力
远传压力变送器
2
3
清水池
浊度
浊度在线检测仪
1
4
清水池
水位
投入式
2
5
清水池
余氯
余氯在线检测
1
6
流量计
输入管网
电磁式
2
7
流量计
输出管网
电磁式
3
8
输入管网
管网压力
远传压力变送器
2
9
管网分支站
管网压力
远传压力变送器
3
㈢水厂自动化输出控制点如下：
水厂自动化输出控制点
序号
控制地点
控制内容
控制器数量
1
水源井
供水泵
2
3
清水池进水口
电动阀门
2
4
清水池出水口
电动阀门
2
5
加药房
混凝加药泵
1
6
加药房
消毒加药泵
1
7
二次加压泵房
输水泵
3
8
二次加压泵房
电动阀门
4
㈣水厂视频监控点如下：
水厂视频监控点
序号
安装地点
监测内容
视频头数量
1
水源井
供水源地
1
2
大门口
门口动态
2
3
院内
院内
1
4
控制房廊道
控制房廊道
2
5
净水池
水池及院内
2
6
管理房
院内
1
3.5.2视频监控系统图例：
一种先进的、防范能力极强的综合系统，它可以通过遥控摄像机及其辅助设备（镜头、云台等）直接观看被监视场所的一切情况。
图例如下：
3.5.3自动控制组态控制系统图例
产品界面演示图例如下
图1组态系统主页面
此界面为工作状态下，组态系统的主页面。
图2帮助页面
通过此界面工作人员可以轻松的掌握组态系统的使用方法，简单方便。
图3全局监控
通过此界面微机监控系统可以监控整个水厂供水系统的参数变化，如水源井水位、水池水位、水厂累计流量、管网压力、以及加压泵的运行状态等。
图4井群监控
通过此界面微机监控系统可以监控水源井水位、电压、以及水源井泵运行状态，还可以对水源井泵进行远程操作，启泵，停泵
图5二次加压
通过此界面微机监控系统可以监控水池水位、水厂累计流量、管网压力、以及加压泵的运行状态，还可以对加压泵进行远程操作：
启泵，停泵。
图6曲线分析
自动化监控系统的曲线分析功能可以准确的分析管网中压力——时间变化曲线，流量——时间变化曲线，水池水位——时间变化曲线。
图7报表分析
报表分析功能可以随意查询某一时间段里的水量
3.6工程防雷
由于水厂所建位置处在山脊之上，防雷设施至关重要。
1.建筑设备防雷
在建筑结构最高处及四周突出部分，加设镀锌防雷电极，防雷电最高点高度应不低于两处防雷电极距离的二分之一，电极与地下接地极应连接良好，用1*6CM镀锌钢带焊接，地极应用镀锌水平电极，深埋地下两米，并用碳粉填履，接地电阻小于4欧姆。
2.仪表及电器防雷
变压器上、下端接电力防雷装置，接地良好（接地部分施工方式同上建筑防雷），动力电器在总开关入口处接电器防雷装置，接地电阻小于4欧姆。
室内动力盘应有相应的防雷装置，并良好接地，接地极应入室外地极。
摄像头防雷，应在每个摄像头位置分别加装一体式防雷装置。
3.总控室防静电设施
总控室机房是水厂的中心设施，因为自动化程度高，采用性能优良的工控设施，更应做好机房的防静电工作，机房地板应铺设水平地极，上铺防静电地板。
并且良好接地。
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