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污水處理廠自控系統(tǒng)技術(shù)方案
污水處理廠的自控系統(tǒng)由PLC站與監(jiān)控操作站控制管理系統(tǒng)組成的自控系統(tǒng)和儀表檢測系統(tǒng)兩大部分組成。前者遵循“集中管理、分散控制、資源共享”的原則；后者遵循“工藝必需、先進(jìn)實(shí)用、維護(hù)簡便”的原則。
為了滿足污水處理廠工程實(shí)現(xiàn)上述要求，必須保證控制系統(tǒng)的先進(jìn)性和可靠性，才能保證設(shè)備的安全、正常、可靠運(yùn)行。
本方案本著質(zhì)量可靠、技術(shù)先進(jìn)、性價比高的原則，結(jié)合我公司在實(shí)施其它類似項(xiàng)目中的設(shè)計(jì)、實(shí)施和組織的成功經(jīng)驗(yàn)，充分考慮技術(shù)進(jìn)步和系統(tǒng)的擴(kuò)展，采用分層分布式控制技術(shù)，發(fā)揮智能控制單元的優(yōu)勢，降低并分散系統(tǒng)的故障率，保證系統(tǒng)較高的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和擴(kuò)展性，從而實(shí)現(xiàn)對各現(xiàn)場控制設(shè)備的操作、控制、監(jiān)視和數(shù)據(jù)通訊。
工控通訊網(wǎng)絡(luò)為光纖冗余環(huán)型工業(yè)以太網(wǎng)，通訊波特率≥100Mbps，系統(tǒng)自適應(yīng)恢復(fù)時間<300ms，通訊距離（無中繼器）≥1Km， 網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)要求使用可直埋的光纜, 在出現(xiàn)故障時, 可在線增加或刪除任意一個節(jié)點(diǎn), 都不會影響到其他設(shè)備的運(yùn)行和通訊。本系統(tǒng)采用先進(jìn)的監(jiān)控操作站控制系統(tǒng)，即系統(tǒng)采用全開放式、關(guān)系型、面向?qū)ο笙到y(tǒng)結(jié)構(gòu)，支持不同計(jì)算廠家的硬件在同一網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行，并支持實(shí)時多任務(wù)，多用戶的操作系統(tǒng)。
主要用于污水廠的生產(chǎn)控制、運(yùn)行操作、監(jiān)視管理?？刂葡到y(tǒng)不僅有可靠的硬件設(shè)備，還應(yīng)有功能強(qiáng)大，運(yùn)行可靠，界面友好的系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件、編程軟件和控制軟件。
控制系統(tǒng)在嚴(yán)格的工業(yè)環(huán)境下能夠長期、穩(wěn)定地運(yùn)行。系統(tǒng)組件的設(shè)計(jì)符合真正的工業(yè)等級，滿足國內(nèi)、國際的安全標(biāo)準(zhǔn)。并且易配置、易接線、易維護(hù)、隔離性好，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，抗腐蝕，適應(yīng)較寬的溫度變化范圍。系統(tǒng)具備良好的電磁兼容性，支持I/O模板在系統(tǒng)運(yùn)行過程中進(jìn)行帶電熱插拔。能夠承受工業(yè)環(huán)境的嚴(yán)格要求。
系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)“現(xiàn)場無人職守，分站少人值班”為目的。設(shè)備裝置的啟、停及聯(lián)動運(yùn)轉(zhuǎn)均可由中央控制室遠(yuǎn)程操縱與調(diào)度。
控制系統(tǒng)有一套完整的自診斷功能，可以在運(yùn)行中自動地診斷出系統(tǒng)的任何一個部件是否出現(xiàn)故障，并且在監(jiān)控軟件中及時、準(zhǔn)確地反映出故障狀態(tài)、故障時間、故障地點(diǎn)、及相關(guān)信息。在系統(tǒng)發(fā)生故障后，I/O的狀態(tài)應(yīng)返回到系統(tǒng)根據(jù)工藝要求預(yù)設(shè)置的狀態(tài)上。
為了保證污水處理廠擴(kuò)建或改造時滿足工廠的控制要求，控制系統(tǒng)具有較強(qiáng)擴(kuò)展能力。
控制系統(tǒng)主要用于污水處理廠的生產(chǎn)控制、運(yùn)行操作、監(jiān)視管理。不僅有可靠的硬件設(shè)備，還有功能強(qiáng)大，運(yùn)行可靠，界面友好的系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件、編程軟件和控制軟件。
監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)為面向?qū)ο蟮?，?shí)時式，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。操作系統(tǒng)和監(jiān)控軟件具有冗余和容錯及災(zāi)難性恢復(fù)等功能。
污水處理廠自控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)控制方式。該控制系統(tǒng)共分為主控級(中控室)和現(xiàn)地控制層（分控站）。實(shí)現(xiàn)相應(yīng)控制層設(shè)備的監(jiān)視、操作、控制和網(wǎng)絡(luò)通訊連接。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如下：
2.2 中控室
擬設(shè)于綜合樓內(nèi)。中央控制室的監(jiān)控管理操作站系統(tǒng)完成全廠的自動控制。包括兩套互為熱備的監(jiān)控工作站、印機(jī)、UPS電源。中央控制系統(tǒng)通過工業(yè)以太網(wǎng)，采用光纜與各現(xiàn)場控制PLC站連接。這兩套工作站為熱冗余配備，可以分別側(cè)重監(jiān)測或組態(tài)功能，故障時互為備用，具有靈活的運(yùn)行方式。
為觀顯示全廠工藝過程全貌，方便管理，在中控制室設(shè)立了電動投影屏幕和投影儀，顯示全廠工藝流程圖和主要參數(shù)及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。
通過大容量的UPS 為中央控制室的所有設(shè)備提供了高質(zhì)量的電源。
2.3分控站
每個分控站配置一套PLC控制柜。柜內(nèi)包括可編程序控制器、操作員界面HMI、24VDC電源裝置、冗余光纖交換機(jī)、電源防雷過電壓保護(hù)裝置、小型斷路器、接線端子、小型繼電器，安裝連接纜線和附件等。
根據(jù)污水廠工藝特點(diǎn)，構(gòu)筑物的布置和現(xiàn)場控制的分布情況，設(shè)置四個PLC現(xiàn)場子站，PLC現(xiàn)場子站選用可編程序控制器（PLC），PLC為模塊化結(jié)構(gòu)，硬件配置較靈活，易于擴(kuò)展，軟件編程方便。并且PLC子站與相應(yīng)的MCC置于同一地點(diǎn)，節(jié)省其間電纜。當(dāng)中控室監(jiān)控工作站故障退出運(yùn)行或通道故障使分控站控制單元和主控級監(jiān)控工作站通訊中斷時，各現(xiàn)地控制單元能獨(dú)立運(yùn)行，進(jìn)行控制和監(jiān)視，提高運(yùn)行可靠性。
1#現(xiàn)場控制站位于污泥濃縮脫水機(jī)房內(nèi)。
負(fù)責(zé)監(jiān)控：粗格柵及進(jìn)水泵房、細(xì)格柵及曝氣沉砂池、撇水池、污泥濃縮脫水機(jī)房。
控制對象為：1#、2#回轉(zhuǎn)式細(xì)格柵除污機(jī)；無軸螺旋壓榨機(jī)；桁車；吸砂機(jī)；中心傳動濃縮機(jī)10WF1、10WF2、10WF3軸流風(fēng)機(jī)。
IO點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)：數(shù)字量輸入DI：83；數(shù)字量輸出DO：34；模擬量輸入AI:17；模擬量輸出AO:1。
2#現(xiàn)場控制站位于鼓風(fēng)機(jī)房及變配電間內(nèi)。
負(fù)責(zé)監(jiān)控：加藥間、鼓風(fēng)機(jī)房和變配電間。
控制對象為：7GB2、7GB3、7GB5、7GB6鼓風(fēng)機(jī)、7GV2、7GV3、7GV5、7GV6電動蝶閥；7ZF11、7ZF12、7ZF13、7ZF14、7ZF21、7ZF22、7ZF23、7ZF24、7ZF31、7ZF32、7ZF33、7ZF34軸流風(fēng)機(jī)； 8WF1、8WF2、8WF3軸流風(fēng)機(jī)； 2GV電動調(diào)節(jié)閥。
IO點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)：數(shù)字量輸入DI：113；數(shù)字量輸出DO：40；模擬量輸入AI:8；模擬量輸出AO:6。
3#現(xiàn)場控制站位出水泵房內(nèi)。
負(fù)責(zé)監(jiān)控：消毒池、清水池、出水泵房。
控制對象為：1#、2#、3#、4#離心泵；6FM1、6FM2、6FM3軸流風(fēng)機(jī)；12XHB1、12XHB2循環(huán)泵；12BJB1、12BJB2補(bǔ)水泵。
IO點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)：數(shù)字量輸入DI：26；數(shù)字量輸出DO：9；模擬量輸入AI:10；模擬量輸出AO:0。
4#現(xiàn)場控制站位于A2/O+MBR池附屬建筑內(nèi)。
負(fù)責(zé)監(jiān)控：A2/O+MBR池。（此站控制系統(tǒng)供應(yīng)商已集成，具備以太網(wǎng)通訊接口，配置觸摸屏和不間斷電源。)
2.4.1 由于控制設(shè)備的分布特點(diǎn)及控制的獨(dú)立性，采用現(xiàn)地元件層實(shí)現(xiàn)自動化儀表的數(shù)據(jù)采集，采用現(xiàn)地控制單元實(shí)現(xiàn)了相對獨(dú)立設(shè)備的本體控制；從而大大減輕了操作員工作站監(jiān)控操作站的負(fù)荷，有利于各級控制設(shè)備監(jiān)控功能的合理分配和利用；
2.4.2由于各現(xiàn)地控制單元相對獨(dú)立，并且能夠脫網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行，特別是在集控層總線網(wǎng)絡(luò)癱瘓時，能夠保證現(xiàn)地單元可靠地運(yùn)行，大大提高了控制系統(tǒng)的可靠性；
2.4.3采用分層分布式控制方式，使得總線網(wǎng)絡(luò)的通訊負(fù)荷減少、通訊誤碼率大大降低，解決了數(shù)據(jù)通訊的瓶徑問題，同時使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更清晰、檢修維護(hù)更方便；
采用分層分布式控制方式，該控制系統(tǒng)具有更好的擴(kuò)展性，若需對系統(tǒng)擴(kuò)展，只要將接入相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)層中即可，不會影響到集控層網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行和操作。
現(xiàn)場手動模式：設(shè)備的現(xiàn)場控制箱或MCC 控制柜上的“就地/遠(yuǎn)程”開關(guān)選擇“就地”方式時，通過現(xiàn)場控制箱或MCC 控制柜上的按鈕實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的啟/停、開/關(guān)操作。
遙控模式：即遠(yuǎn)程手動控制方式。現(xiàn)場控制箱或MCC 控制柜上的“就地/遠(yuǎn)程” 開關(guān)選擇“遠(yuǎn)程”方式時，操作人員通過操作面板或中控系統(tǒng)操作站的監(jiān)控畫面用鼠標(biāo)器或鍵盤選擇“遙控”方式并對設(shè)備進(jìn)行啟/停、開/關(guān)操作。
自動模式：現(xiàn)場控制箱或MCC 控制柜上的“就地/遠(yuǎn)程”開關(guān)選擇“遠(yuǎn)程”方式，且現(xiàn)場控制站的“自動/遙控”設(shè)定為“自動”方式時，設(shè)備的運(yùn)行完全由各PLC 根據(jù)污水處理廠的工況及生產(chǎn)要求來完成對設(shè)備的運(yùn)行或開/關(guān)控制，而不需要人工干預(yù)。
控制方式設(shè)計(jì)為：就地手動控制優(yōu)先，在此基礎(chǔ)上，設(shè)置遠(yuǎn)程遙控和自動控制?？刂萍墑e由高到低為：現(xiàn)場手動控制、遙控控制、自動控制。
污水處理廠自控系統(tǒng)主控工作作站接收全廠設(shè)備的運(yùn)行狀況，同時也對現(xiàn)地控制設(shè)備發(fā)送各種控制命令。主控級工作站由兩套互為熱備的臺灣研華公司生產(chǎn)的IPC-610H型工控機(jī)作為主要控制設(shè)備，采用Microsoft公司的Windows XP 操作系統(tǒng)和德國西門子的自動化監(jiān)控組態(tài)軟件WINCC開發(fā)版工業(yè)組態(tài)軟件，完成數(shù)據(jù)的采集、設(shè)備的控制和監(jiān)視以及與各分控站的通訊功能等。
主控級設(shè)備功能:
3.2.1 數(shù)據(jù)采集
l 實(shí)時采集各個終端站傳送的各類數(shù)據(jù)和信號，通過在彩色監(jiān)視器(TFT)顯示總工藝流程圖，分段工藝流程圖，供電系統(tǒng)圖，工藝參數(shù)，電氣參數(shù)，電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等。
l 操作站以"人—機(jī)"對話方式指導(dǎo)操作，自動狀態(tài)下，可用鍵盤或鼠標(biāo)器設(shè)定工藝參數(shù)、控制電氣設(shè)備。
3.2.2 數(shù)據(jù)處理
l 對來自各現(xiàn)地控制單元的實(shí)時數(shù)據(jù)和相關(guān)設(shè)備狀態(tài)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)檢測；
l 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的故障檢測和診斷功能，如總線網(wǎng)絡(luò)中途斷線、站的失電、站地址的沖突、模塊配置不對應(yīng)等常見故障；
l 匯總各現(xiàn)地控制單元的所有上送數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息。
l 數(shù)據(jù)查詢功能：對系統(tǒng)中存儲的相關(guān)設(shè)備數(shù)據(jù)能夠按照時間、時段、設(shè)備、報(bào)警等各種方式進(jìn)行查詢；
l 數(shù)據(jù)檢測功能：對現(xiàn)地控制單元上送數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時性、可靠性等驗(yàn)證，保證數(shù)據(jù)的正確性；
l 根據(jù)采集的實(shí)時數(shù)據(jù)生成相應(yīng)的各類生產(chǎn)報(bào)表、形成歷史數(shù)據(jù)記錄、趨勢曲線記錄等；
l 完成語音報(bào)警等功能；
3.2.3 控制和監(jiān)視
l 實(shí)現(xiàn)全廠各個現(xiàn)地控制單元的實(shí)時監(jiān)視；
l 通過人機(jī)終端，實(shí)時顯示各現(xiàn)地控制單元的狀態(tài)信息和實(shí)時控制。
3.2.4 數(shù)據(jù)通訊
通過光纖總線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)主控級計(jì)算機(jī)與分控站PLC和智能通訊裝置的實(shí)時數(shù)據(jù)通訊；
3.2.5 畫面顯示
l 根據(jù)系統(tǒng)采集的各分控站控制單元設(shè)備的實(shí)時數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，實(shí)時刷新系統(tǒng)的相關(guān)畫面；
l 實(shí)時顯示系統(tǒng)的總工藝流程圖，分段工藝流程圖，供電系統(tǒng)圖，工藝參數(shù)，電氣參數(shù)，電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等；
l 系統(tǒng)畫面中設(shè)置導(dǎo)航畫面，通過導(dǎo)航畫面可方便實(shí)現(xiàn)畫面的快速切換；
l 在每個畫面設(shè)置畫面幫助，可為操作員提供快速操作幫助；
3.2.6 存儲和打印
實(shí)時記錄和存儲系統(tǒng)中各分控控制單元中相關(guān)設(shè)備的實(shí)時數(shù)據(jù)，并形成歷史數(shù)據(jù)文件。實(shí)時存儲和打印的數(shù)據(jù)主要有：
l 各類操作記錄；
l 各類事故和故障記錄；
l 各類報(bào)表記錄等。
3.2.7 事故、故障報(bào)警
l 系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中各分控控制單元所有設(shè)備的事故、故障等的報(bào)警、記錄以及相應(yīng)的報(bào)警畫面彈出顯示、語音報(bào)警等功能，并且能夠按照報(bào)警發(fā)生的時間、次序、設(shè)備名稱、事故和故障名稱等等進(jìn)行查詢等。
3.2.8 保護(hù)功能
系統(tǒng)具有多種安全設(shè)備、操作員操作權(quán)限設(shè)置、操作命令確認(rèn)、操作口令確認(rèn)、設(shè)備聯(lián)鎖等功能，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的安全、可靠、正常運(yùn)行。
l 系統(tǒng)設(shè)置有操作員操作權(quán)限等級設(shè)置，可根據(jù)操作要求，進(jìn)行相應(yīng)權(quán)限的登錄操作；
l 操作員在操作過程中設(shè)置有操作口令和操作命令確認(rèn)，有效地避免了設(shè)備的誤動；
3.2.9 自診斷功能
系統(tǒng)能夠提供完善的硬件和軟件自診斷功能，主要包括：
l 計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備及接口設(shè)備的自檢；
l 系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)連接的自檢；
l 系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的自檢、故障提示等功能。
軟件
3.2.10 系統(tǒng)軟件
選用具有開放式軟件接口的實(shí)時多任務(wù)、多用戶系統(tǒng)的Microsoft Windows Xp中文版網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。
3.2.11 數(shù)據(jù)庫軟件
采用實(shí)時分布式關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，通過對監(jiān)控對象的組態(tài)，實(shí)時監(jiān)測和控制各監(jiān)控對象，并自動生成操作記錄、遙信變位、事故記錄等實(shí)時數(shù)據(jù)。
歷史數(shù)據(jù)庫能夠通過DDL、DDE及OLE等與其它應(yīng)用軟件交換數(shù)據(jù)，并帶有標(biāo)準(zhǔn)的SQL接口和ODBC接口，為系統(tǒng)維護(hù)、管理提供技術(shù)基礎(chǔ)。
3.2.12 應(yīng)用軟件
包括工業(yè)實(shí)時監(jiān)控組態(tài)軟件、現(xiàn)場總線組態(tài)軟件、數(shù)據(jù)庫軟件、標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制和專用水處理過程控制圖形庫等。工業(yè)實(shí)時監(jiān)控組態(tài)軟件配置有開發(fā)版（無限點(diǎn)）、運(yùn)行版和監(jiān)控版。其主要功能是：
(1)運(yùn)行監(jiān)控
采用圖控軟件組態(tài)設(shè)計(jì)中控室的運(yùn)行監(jiān)控軟件，具有中文界面、操作提示和幫助系統(tǒng)。操作界面主要以流程圖方式表示，從總體流程圖直到每個單體的局部流程圖，在流程圖上顯示的設(shè)備，均可點(diǎn)擊進(jìn)入該設(shè)備的進(jìn)一步細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)或?qū)ζ溥M(jìn)行控制。工藝過程、運(yùn)行數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)均以圖形方式直觀表示。運(yùn)行參數(shù)和目標(biāo)控制參數(shù)，可以點(diǎn)擊進(jìn)入其屬性或進(jìn)行設(shè)定修改。
(2)數(shù)據(jù)庫的生成及管理
提供整個監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的各種數(shù)據(jù)參數(shù)、各機(jī)械電氣設(shè)備狀態(tài)、以及各接口設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時數(shù)據(jù)庫及歷史數(shù)據(jù)庫，并能根據(jù)信息分類生成各種專用數(shù)據(jù)庫，且具有在線查詢、修改、處理、打印等數(shù)據(jù)庫管理軟件，可進(jìn)行日常的操作及維護(hù)，同時還具有ODBC功能，與其它數(shù)據(jù)庫建立共享關(guān)系。
保存在內(nèi)存中的實(shí)時數(shù)據(jù)庫應(yīng)存貯由各種監(jiān)控對象的動態(tài)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)刷新周期應(yīng)可調(diào)，以保證關(guān)鍵數(shù)據(jù)的實(shí)時響應(yīng)速度。短期歷史數(shù)據(jù)庫應(yīng)能夠保存7天的實(shí)時數(shù)據(jù)和組合數(shù)據(jù)，并不斷地予與刷新（其數(shù)據(jù)來自于實(shí)時數(shù)據(jù)庫）。歷史數(shù)據(jù)庫中能夠存入各設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)、報(bào)警記錄、事故記錄、調(diào)度指令等。并具有存貯3年運(yùn)行數(shù)據(jù)的能力。
(3)組態(tài)
通信組態(tài)：生成各種通信關(guān)系。明確節(jié)點(diǎn)間的通信關(guān)系，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場儀表與PLC之間、PLC與監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間，以及計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信。
控制系統(tǒng)組態(tài)：生成各種控制回路。明確系統(tǒng)的控制功能，各控制回路組成結(jié)構(gòu)、控制方式與策略。
(4)圖形生成及查詢
應(yīng)用軟件具有強(qiáng)力而有效的圖形組態(tài)顯示功能。能畫出總平面圖、工藝流程圖、設(shè)備平立面布置圖、電氣主接線圖等。在確定監(jiān)控畫面后，可對監(jiān)控對象進(jìn)行形象圖符設(shè)計(jì)、組態(tài)、連接、生成完整的實(shí)時監(jiān)控畫面，使用戶能夠在顯示器上查詢到各種監(jiān)控對象的動態(tài)信息及故障，其形式可以是圖像、報(bào)表、曲線、以及直方圖等，并在投影屏上有動態(tài)顯示數(shù)據(jù)。
同時，還具有友好的中文人機(jī)接口界面，采用圖形、圖標(biāo)方式，使管理人員方便地使用鼠標(biāo)器或鍵盤對系統(tǒng)進(jìn)行管理、控制。通過監(jiān)控畫面的切換，進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢、狀態(tài)查詢、數(shù)據(jù)存貯、控制管理等各種操作。
(5)日常管理
日常的數(shù)據(jù)管理是對采集到的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、處理、分類，自動生成各種數(shù)據(jù)庫及報(bào)表，供實(shí)時監(jiān)控、查詢、修改、打印，生成后的報(bào)表文件的修改或重組。
軟件系統(tǒng)的可靠性能夠保證數(shù)據(jù)的絕對安全，防止對數(shù)據(jù)的非法訪問，特別是對原始數(shù)據(jù)的修改。按操作等級進(jìn)行管理，一般情況下，至少設(shè)置三級操作級，即觀察級、控制操作級、維護(hù)即，每一級都設(shè)有訪問控制。
具有日常的網(wǎng)絡(luò)管理功能，維持整個局域網(wǎng)的運(yùn)行，定時對各接口設(shè)備進(jìn)行自檢、異常時發(fā)出報(bào)警信號。
(6)設(shè)備管理
對組成系統(tǒng)的所有硬件設(shè)備及運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測及自診斷；對實(shí)時監(jiān)控的所有對象的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測及自診斷；對各類設(shè)備運(yùn)行情況（如工作累計(jì)時間、最后保養(yǎng)日起）進(jìn)行在線監(jiān)控，并存入相應(yīng)文檔，以備維護(hù)保養(yǎng)；對設(shè)備故障提出參考處理意見。
(7)能耗管理
軟件系統(tǒng)能夠?qū)ο到y(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行記錄及控制模式進(jìn)行綜合考慮，使系統(tǒng)能在最低的能耗下發(fā)揮最大的效益。
(8)工控組態(tài)軟件
系統(tǒng)監(jiān)控組態(tài)軟件是一個精心設(shè)計(jì)開發(fā)的實(shí)時系統(tǒng)工作平臺。軟件本身及相關(guān)文檔均為中文版本，為國際或國內(nèi)知名組態(tài)軟件。具有全圖形化界面、全集成、面向?qū)ο蟮拈_發(fā)方式，使得系統(tǒng)開發(fā)人員使用方便、簡單易學(xué)。功能覆蓋廣，軟件組合靈活，高效性、內(nèi)在結(jié)構(gòu)和機(jī)制的先進(jìn)性應(yīng)該確保用戶可快速開發(fā)出實(shí)用而有效的自動化監(jiān)控系統(tǒng)。
數(shù)據(jù)采集方面，同時支持多種PLC的通訊，如施耐德、西門子、AB等多家產(chǎn)品的數(shù)據(jù)通訊，具有很強(qiáng)的兼容性；支持同時采集各種PLC、儀表、變頻器、板卡、RTU等設(shè)備的數(shù)據(jù)；支持電話撥號、電臺、GPRS、VPN等遠(yuǎn)程多種通訊方式；具備相位采集功能。
工作站應(yīng)可對整個系統(tǒng)設(shè)置安全管理。支持使用用戶，權(quán)限，優(yōu)先級，安全區(qū)的方式為用戶提供安全驗(yàn)證。
工作站監(jiān)控、組態(tài)必須的軟件均基于Windows XP操作系統(tǒng)。
系統(tǒng)可以在各種語言版本的操作系統(tǒng)上運(yùn)行，可以在畫面中同時使用漢字及其他多國文字和符號；具備全中文的開發(fā)和運(yùn)行環(huán)境。
組態(tài)軟件能支持OPC標(biāo)準(zhǔn)，同時具備OPC Server和OPC Client功能，可以快速、可靠地與眾多不同生產(chǎn)商制造的硬件設(shè)備實(shí)現(xiàn)可靠的通訊。
支持變量的快速搜索，并且為方便用戶二次開發(fā)，組態(tài)軟件必須支持全中文變量名和函數(shù)名及結(jié)構(gòu)變量和引用變量；支持變量的批量生成、合并、導(dǎo)入、導(dǎo)出；支持自定義函數(shù)。
具備設(shè)備模型和圖形模型功能，通過設(shè)備模型快速創(chuàng)建變量和關(guān)于該變量的邏輯計(jì)算處理。通過圖形模型可以快速部署已經(jīng)制作好的圖形動畫.
支持類C語言等作為內(nèi)置編程語言，支持系統(tǒng)事件，變量改變事件，報(bào)警事件，熱鍵事件，條件事件，自定義函數(shù)、定時腳本和調(diào)度腳本等多種腳本類型，為用戶提供方便的開發(fā)平臺。
組態(tài)軟件支持各種運(yùn)算函數(shù)，包括：事件驅(qū)動的算術(shù)和邏輯運(yùn)算、邏輯關(guān)系運(yùn)算、報(bào)警狀態(tài)處理、定時器、對數(shù)和指數(shù)運(yùn)算、三角函數(shù)、按位運(yùn)算、字符串處理、數(shù)制轉(zhuǎn)換、取平均值、最大值、最小值、取中間值、記錄歷史值、統(tǒng)計(jì)操作次數(shù)和操作持續(xù)時間等功能在內(nèi)的統(tǒng)計(jì)運(yùn)算。
軟件畫面支持在開發(fā)和運(yùn)行時的無極縮放，畫面可以按比例縮放；支持圖層的操作，可以把不同的圖素分配到不同的圖層上去，進(jìn)行開發(fā)和管理，圖層可以控制顯示和隱藏；支持GDI+，支持過渡色和透明色；
組態(tài)軟件具備多樣圖庫,含有污水處理工程基本圖庫元素，節(jié)省繪圖開發(fā)時間。采用項(xiàng)目樹使得程序生成靈活，程序組織清晰明了。Windows下的在線幫助功能；項(xiàng)目文件備份功能；工程支持口令保護(hù)；能支持Web Server 功能。遠(yuǎn)程客戶可透過網(wǎng)絡(luò),配合服務(wù)器及瀏覽器取得與現(xiàn)場一致之運(yùn)作畫面。
提供分布式報(bào)警,操作員可同時從多個遠(yuǎn)程位置瀏覽及確認(rèn)警報(bào)信息。
為滿足江南污水處理廠自控系統(tǒng)要求，實(shí)現(xiàn)軟件界面人性化、實(shí)物化、動態(tài)化，同時考慮其安全性、通用性及易擴(kuò)展性，監(jiān)控軟件選用德國西門子的自動化監(jiān)控組態(tài)軟件WINCC。
自動化監(jiān)控軟件的基本技術(shù)要求如下：
·基于Windows Xp或vista平臺；
·基于實(shí)時的客戶／服務(wù)器結(jié)構(gòu)及組件（COM）內(nèi)核；
·全面支持ActiveX控件及控件安全容器技術(shù)；
·內(nèi)置微軟標(biāo)準(zhǔn)編程語言,嵌入式Visual Basic for Application；
·支持OPC客戶及OPC服務(wù)器模式；
·標(biāo)準(zhǔn)SQL/ODBC接口, 易于與關(guān)系數(shù)據(jù)庫集成；
·豐富的圖符圖形工具，動畫向?qū)?，功能鍵可以預(yù)定義，標(biāo)簽組編輯功能，給予時間和事件調(diào)度處理功能；
·報(bào)警和信息管理，報(bào)警過濾，和遠(yuǎn)程報(bào)警管理；
·支持Windows Xp或vista用戶級安全系統(tǒng)；
·支持SOA功能；
·圖表對象和趨勢顯示，歷史數(shù)據(jù)采集；
·有與上層管理信息系統(tǒng)接口，可以同時連接多種下位控制器，易于系統(tǒng)擴(kuò)充。
a.監(jiān)控計(jì)算機(jī)軟件功能要求
·組態(tài)軟件
--通信組態(tài)：生成各種通信關(guān)系。可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場儀表與PLC之間、PLC與監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間，以及計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信。
--控制系統(tǒng)組態(tài)：生成各種控制回路。各控制回路組成結(jié)構(gòu)、控制方式與策略。
·維護(hù)軟件：對現(xiàn)場控制系統(tǒng)軟硬件的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視、故障診斷，以及軟件的測試維護(hù)等。
·仿真軟件：對控制系統(tǒng)的部件(通信節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)段、功能模塊等)進(jìn)行仿真運(yùn)行?？蓪ο到y(tǒng)進(jìn)行組態(tài)、調(diào)試、研究。
·設(shè)備管理軟件：對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行維護(hù)管理。配置專門的設(shè)備管理軟件。
·監(jiān)控軟件
--實(shí)時數(shù)據(jù)采集：將現(xiàn)場的實(shí)時數(shù)據(jù)送入計(jì)算機(jī)，并置入實(shí)時數(shù)據(jù)庫的相應(yīng)位置。
--常規(guī)控制計(jì)算與數(shù)據(jù)處理：標(biāo)準(zhǔn)PID，積分分離，超前滯后，比例，一階、二階慣性濾波，高選、低選，輸出限位等
--優(yōu)化控制：根據(jù)數(shù)學(xué)模型,完成監(jiān)控層的各種先進(jìn)控制功能：專家系統(tǒng)、預(yù)測控制、模糊控制等
--邏輯控制：時間程序控制，如完成開、停車的順序啟停過程。
--報(bào)警監(jiān)視：監(jiān)視生產(chǎn)過程的參數(shù)變化，并對信號越限進(jìn)行相應(yīng)的處理，如聲光報(bào)警等。
--運(yùn)行參數(shù)的畫面顯示：帶有實(shí)時數(shù)據(jù)的流程圖、棒圖顯示，歷史趨勢顯示等。
--報(bào)表輸出：生產(chǎn)報(bào)表的打印輸出。
--操作與參數(shù)修改：實(shí)現(xiàn)操作人員對生產(chǎn)過程的人工干預(yù)，修改給定值，控制參數(shù)、報(bào)警設(shè)定等。
·文件管理
--數(shù)據(jù)庫管理：在線與歷史數(shù)據(jù)管理、綜合利用、保存等。
--統(tǒng)計(jì)控制軟件：按照數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法分析現(xiàn)場采集的工藝變量數(shù)據(jù)，監(jiān)視和評判系統(tǒng)的控制與運(yùn)行狀態(tài)，指導(dǎo)操作人員全面掌握生產(chǎn)情況，排除故障。以科學(xué)方法評估生產(chǎn)過程能力，指導(dǎo)系統(tǒng)改進(jìn)。包括：在線與歷史數(shù)據(jù)預(yù)處理、各種統(tǒng)計(jì)控制圖、直方圖、事件觸發(fā)采樣、在線報(bào)警、過程能力分析、分析記錄等。
污水處理廠自控系統(tǒng)分控站由四個PLC站等組成，每個控制站選用一套用德國西門子S7-300系列PLC，并配備一臺北京昆侖通態(tài)觸摸屏，實(shí)現(xiàn)全廠自控儀表及其他設(shè)備的監(jiān)視和控制，同時各分控站與主控級操作站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，各分控站接收主控級操作站發(fā)來的各種控制命令，最終實(shí)現(xiàn)全廠所有設(shè)備的監(jiān)控，保證了全廠設(shè)備安全、穩(wěn)定運(yùn)行。
3.3.1 分控站設(shè)備控制功能：
按控制程序?qū)λ牴ざ蝺?nèi)的工藝過程、電氣設(shè)備進(jìn)行自動控制，同時采集工藝參數(shù)及電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。
通過通信總線與中央控制室的監(jiān)控管理系統(tǒng)進(jìn)行通信。向監(jiān)控管理系統(tǒng)傳送數(shù)據(jù)，并接受監(jiān)控管理系統(tǒng)發(fā)出的部分開停機(jī)命令。
在操作屏上顯示所轄工段的工藝流程圖，工藝參數(shù)，電氣參數(shù)，及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。通過功能鍵盤設(shè)定工藝參數(shù)，控制電氣設(shè)備。
就地控制：在設(shè)備調(diào)試、維修階段提供現(xiàn)場操作的手段，在意外情況下可以以最快的方式進(jìn)行現(xiàn)場緊急停車。
分站控制對象包括：粗格柵及進(jìn)水泵房、細(xì)格柵間及曝氣沉砂池、A2/O+MBR生化池、紫外線消毒池、清水池、出水泵房、污泥撇水池、污泥濃縮脫水機(jī)房、鍋爐房。
粗格柵及進(jìn)水泵房：
1、粗格柵
（1）功能：去除污水中較大懸浮物，并攔截直徑大于20mm的雜質(zhì)，確保水泵正常運(yùn)行。
（2）主要設(shè)備：旋轉(zhuǎn)式格柵2臺。
（3）運(yùn)行方式：格柵采用自動控制。根據(jù)柵前柵后水位差或格柵工作周期(時間可調(diào))控制，柵格前后的液位差由PLC自動控制清污，同時設(shè)手動控制，格柵設(shè)工況指示和故障報(bào)警系統(tǒng)，與皮帶輸送機(jī)聯(lián)動工作、延時停機(jī)。柵渣通過帶輪的垃圾小斗車收集。
2、進(jìn)水泵房
（1）功能：將污水一次提升至細(xì)格柵，以便后續(xù)構(gòu)筑物的正常運(yùn)行。
（2）主要設(shè)備：近期配備潛污泵4臺，3用1備。
（3）運(yùn)行方式：水泵自動控制運(yùn)行，根據(jù)水位控制水泵輪流工作，設(shè)高、低水位報(bào)警系統(tǒng)和水泵工況指示及報(bào)警系統(tǒng)，低水位時全部水泵停機(jī)。
細(xì)格柵：
(1)功能：去除污水中較大漂浮物，并攔截直徑大于6mm的固體物，以保證生物處理及污泥處理系統(tǒng)正常運(yùn)行。
(2)、主要設(shè)備：設(shè)回轉(zhuǎn)式細(xì)格柵2臺；無軸螺旋壓榨機(jī)一臺。
(3)運(yùn)行方式：格柵自動控制根據(jù)細(xì)格柵前后水位差或格柵工作周期（時間可調(diào)）實(shí)現(xiàn)，細(xì)格柵前后的液位差由PLC自動控制清污動作，同時設(shè)手動控制。細(xì)格柵設(shè)置工況指示和故障報(bào)警系統(tǒng)。兩臺格柵共用一臺無軸螺旋壓榨機(jī)，將柵渣送至落渣斗，下滑至帶輪的垃圾小斗車中。
曝氣沉砂池：
（1）功能：去除污水中比重大于2.65，粒徑大于0.2mm的砂粒，保護(hù)后續(xù)水處理設(shè)備，防止管道淤塞。曝氣的功能是使附著在砂粒表面的污泥分離，使沉砂易于脫水，同時避免細(xì)小的有機(jī)懸浮物沉淀，確保沉砂質(zhì)量。
（2）主要設(shè)備：一臺橋式單槽刮砂機(jī)（帶撇渣裝置）；吸砂泵1臺。
（3）運(yùn)行方式：橋式單槽刮砂機(jī)（帶撇渣裝置）連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，吸砂泵按程序控制定時運(yùn)轉(zhuǎn)，砂水分離器與吸砂泵同步運(yùn)轉(zhuǎn)。
A2/O+MBR生化池：
該設(shè)備間控制系統(tǒng)已有廠家提供，此方案控制不于考慮，只需要廠家提供數(shù)據(jù)采集點(diǎn)即可。
紫外線消毒池：
（1）功能：進(jìn)行尾水消毒，避免尾水中細(xì)菌對水體及水生物的影響。
（2）主要設(shè)備： 1套紫外線消毒模塊。
（3）運(yùn)行方式：通過安裝在模塊前后的水位差儀器監(jiān)控紫外線模塊的安全運(yùn)作。
清水池;
清水池設(shè)2座
（1） 功能：儲存并調(diào)節(jié)出水量。
出水泵房:
（1）功能：用于再生水提升至再生水用水點(diǎn)。
（2）主要設(shè)備：設(shè)臥式離心泵4臺（3用1備），。
（3）運(yùn)行方式：水泵自動控制運(yùn)行，根據(jù)吸水井水位控制水泵工作，設(shè)高、低水位報(bào)警系統(tǒng)和水泵工況指示及報(bào)警系統(tǒng)，低水位時全部水泵停機(jī)。
鼓風(fēng)機(jī)房及變配電間：
（1）功能：為A2/O+MBR池和曝氣沉砂池供氧，保證生物系統(tǒng)正常運(yùn)行。
（2）主要設(shè)備：
