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河北省定州供水工程自动化控制系统方案 [2011/9/23]

    定州市供水工程控制系统范围包括净水厂、水源泵站，其中主控制中心位于净水厂。整个控制系统为二层结构和工业以太环网。文章还阐述了液位计控制系统的主要构成。
1系统结构
定州市供水工程控制系统范围包括净水厂、水源泵站，其中主控制中心位于净水厂。
净水厂内自控系统以标准的、开放的工业以太网作为系统主干网络，配以高性能、高可靠性的现场控制站组成，并满足安全、实用、经济、高效的要求，达到当前污水厂液位变送器自动化先进水平。
厂外各水源井与主控制中心通过GPRS公共网络组成通信网，实现供水工程的自动化监测、控制和数据采集功能。
整个控制系统为二层结构和工业以太环网。
二层结构包括：监控管理层和现场控制层。监控管理层设在净水厂综合楼中心控制室内，现场控制层包括14个分控站，净水厂内分别设在送水泵房、加氯间、厂内的2个水源井等4个分控站在净水厂内通过光缆与中心控制室进行通信；另10个分控站分别设在水厂外的各个水源井泵站，在净水厂外通过GPRS公网与中心控制室进行通信。
其中监控管理层由设置在中心控制室内的监控主机，即工程师和操作员站计算机及打印机等外设组成，负责全厂的调度、管理、控制及信息处理。采用这种结构可使生产过程中的信息能够集中管理，以实现整体操作、管理和优化；同时，也使得控制危险分散，提高系统可靠性；现场控制层由设置在送水泵房、加氯间、厂内的2个水源井等4个分控站和厂外10个分控站的可编程逻辑控制器（PLC）系统组成。PLC控制分控站的设备运行，同时采集本站内的在线检测物位开关仪表参数、设备运行状态及电气参数，通过全厂工业控制冗余以太网络传输至中心控制室。
整个系统网络包括：净水厂内的现场分控站及远程I/O站通过光缆（光纤冗余环网）与中心控制室形成以太环网；厂外水源井泵站则通过GPRS公网与厂内网络通讯，共同组成全厂工业控制环形以太网络，传输速率为100Mb/s。
中心控制室设有投影仪及投影幕，可动态显示原水、输水管线运行状态，可实时显示水源井泵站、水厂设备水泵运行状态，并可实时显示水源井泵站以及净水厂水处理工艺过程设备运行状态和各种仪表参数。
净水厂外水源井泵站通过RTU控制本地的设备运行，同时采集本地的在线检测仪表参数、设备运行状态及电气参数，通过GPRS公共网络传输至主控制中心。
2. 控制系统
2.1中心控制室主要功能
1、      显示净水厂内、水厂外水源井泵站的设备的运行状态、工艺流程的动态参数、历史数据等。
2、      能够实现对下设分控站的组态和监控。
3、      能够实现具有优先级管理及报警功能。
4、      能够完成详细的报警记录并进行显示。
5、      系统应能够实现在线或离线的修改，同时应能够进行自我诊断。
6、      在操作过程中应能够通过鼠标点动实现对设备的启动、停止、复位等控制。
7、      与下设分控站保持畅通的数据通讯。
8、      系统应能够通过实时的数据采集，显示某一时间段内的发展趋势。
9、      能够对控制系统的参数设定值、报警记录、值班报表等进行打印处理。
2.2分控站主要功能
1、      现场分控制站负责净水厂内（包括厂内的两个水源井泵站）设备的自动控制和状态信号采集及仪表信号采集。
2、      现场分控制站具有以下功能
(1)             开环和闭环控制，设备的联锁自动控制。
(2)             实现开关量与模拟量的数据采集、处理与计算，发送相关的数据到中央控制室的操作员站。
(3)             有功能强大的模块实现PID运算及水处理工艺过程控制.程序控制。
(4)             接受中央控制室的命令并执行相应的操作。
(5)             具有自诊断功能。
(6)             任何情况下，所有模块及系统元件都可带电插拔。

2.3             PLC（可编程控制器）：
现场控制站用于现场各车间数据采集与控制。现场控制站通过TCP/IP以太光纤环网与监控计算机相连，中控室能够观察到厂内重要设备的运行状态和工艺参数，完成对现场设备的操作与控制、参数的设置和修改。现场控制PLC站及现场设备控制单元提供实时I/O控制、数据采集和编辑下载等功能，有功能强大的模块实现PID运算及水处理工艺过程控制.程序控制。
现场控制单元是为工业环境设计的，并有良好的使用业绩。现场控制单元的主要设备是可编程逻辑控制器PLC。PLC采用基于模块化组件的结构。
现场控制站的I/O点数配置如下：

序号	分控站名称	数字量输入	数字量输出	模拟量输入	模拟量输出
1	送水泵房分控站	96	48	16	8
2	加氯间分控站	64	32	16	8
3	静水厂内2#（13#）水源井分控站	32	16	8	4
4	静水厂外的10个水源井RTU站（每个站的量）	16	16	8	4

2.4 GPRS通信系统及RTU设备
RTU工作站负责净水厂外10个水源井泵站内设备的自动控制和状态信号采集及仪表信号采集。
1、        GPRS数据传输终端：
（1）厂家：力创
（2）型号：LQ9200
2、        RTU
（1）厂家：Schneider
（2）型号：TWD
2.5 软件描述
1、PLC编程软件采用Schneider UNITY PRO 4.0软件，符合IEC61131-3标准,支持五种IEC编程语言，包括LD、FBD、SFC、ST、IL，提供PLC离线仿真器。
2、上位机组态软件采用北京金控公司的KingTROL SCADA监控组态软件。KingTROLSCADA 是基于浏览器的人机界面(HMI）和监控及资料采集(SCADA）软体，可运行于Windows2003 Server、Windows2000/XP Professional等作业系统。
2.6自控仪表
整个净水厂的过程检测控制仪表分别设置于各个工艺处理的构筑物内及工艺管道上，所需要检测的主要参数有：液位、流量、压力、余氯等，仪表输出信号均直接送入自动控制系统。

3 工业电视监控系统
3.1 系统构成
我方提出了一套目前最先进的系统方案之一，使科技人员和领导在中心控制室可以看到实时每处重要生产场所的实际生产情况。并且，与先进的自控系统相结合，实现了控制现场“无人值守”这一最先进的管理理念。
监视中心：中心控制室。
监视点：共6个地方，计7个彩色摄像头。
本方案对系统内的7台摄像机采用一体化彩色摄像机，工控机采用最为先进的嵌入式路网络硬盘录像机。
1、      所有设备及安装均符合国家有关法令法规政策规定。
2、      所有设备提供出厂合格证，检验报告，外观清洁，标记编号字体清晰、明确。
3、      所有设备符合《视频安防监控系统技术要求》YA/T367－2001的要求。
3.2 系统功能
监控中心配置1台嵌入式网络硬盘录像机，所有监控点图像通过视频网络传输到控制室，所有图像可以通过硬盘录像机在监视器进行切换，同时还可以对现场图像进行实时存储控制，将图像传送到局域网供相关人员浏览。嵌入式网络硬盘录像机还可以与局域网和Internet网络相连，实现远程监控和管理，大大提高了污水处理厂的管理水平。