【正文】 系統(tǒng) 方案介紹 1 概述 本工程是神華烏海能源公司西來峰工業(yè)園區(qū)供水工程，系統(tǒng)由配水泵站、調(diào)節(jié)池、調(diào)節(jié)泵站、水旋池、澄清池、排泥泵站、投藥間、加壓泵站等主要設(shè)備及工藝系統(tǒng) 組成。 工程主要原始資料 1 室外環(huán)境溫度：多年平均氣溫 ℃ 極端最高氣溫 (歷年極端最高氣溫 ) ℃ 極端最低氣溫 (歷年極端最低氣溫 ) ℃ 2 海拔高度： 3 安裝現(xiàn)場地震列度： VIII 度 4 室內(nèi)環(huán)境濕度：最高 100％，最低 10％ 5 污穢等級： III 級（按Ⅳ設(shè)計） 2 規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn) 應(yīng)遵循的主要現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)， 但不僅限于下列標(biāo)準(zhǔn)的要求 ： NDGJ1689 火力發(fā)電廠熱工自動化設(shè)計技術(shù)規(guī)定 CECS81： 96 工業(yè)計算機監(jiān)控系統(tǒng)抗干擾技術(shù)規(guī)范 火力發(fā)電廠熱工儀表及控制裝置技術(shù)監(jiān)督規(guī)定 GB 1192098 電站電氣部分集中控制裝置通用技術(shù)條件 GB 472084 低壓電器控設(shè)備 JB 61684 電力系統(tǒng)二次電路用屏（臺）通用技術(shù)條件 TEC 144 低壓開關(guān)和控制設(shè)備的外殼防護等級 ANSI 488 可編程儀器的數(shù)字接口 ISA 過程運算的二進制邏輯圖 ISA 過程操作的二進制邏輯圖 ISA 儀表回路圖 NEMA ICS4 工業(yè)控制設(shè)備及系統(tǒng)的端子板 NEMA ICS6 工業(yè)控制設(shè)備及系統(tǒng)的外殼 DL 5028 電力工程制圖標(biāo)準(zhǔn) TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議 IEEE802 局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) 05X1012 地下通信線敷設(shè) HG/T205092020 儀表供電設(shè)計規(guī)范 HG/T295072020 自動化儀表選型規(guī)定 HG/T205132020 儀表系統(tǒng)接地 HG/T 205082020 控制室設(shè)計規(guī)定 HG/T 207002020 可編程控制系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)定 GB502171994 電力工程電纜設(shè)計規(guī)定 HG/T205052020 過程測量和控制功能標(biāo)志及圖形符號 GB／ T 50314— 2020 智能建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) DB32/1911998 建筑智能化系統(tǒng)工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) CECS/1192020 城市住宅建筑綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范 GB/T503112020 建筑與建筑群綜合面線系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范 JGJ/T1692 民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范 GB/5019894 民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范 GB1405093 系統(tǒng)接地的型式及安全技術(shù)要求 GA/T7594 安全防范工程程序與要求 GA/T3082020 安全防范工程驗收規(guī)則 GBJ 115 工業(yè)電視系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范 GA/7494 安全檢查防范系統(tǒng)通作圖形符號 GB／ T 50314— 2020 《智能建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》 DB32/1911998 《建筑智能化系統(tǒng)工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》 JGJ/T1692 《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》 安全標(biāo)準(zhǔn) UL/CSA (UL 1950, , IEC950) EMC FCC part 15 Class A, Industry,中國 CCC 認(rèn)證 加拿大工業(yè)等級 A, EN55022 Class A, EN55024, EN6100032 所有標(biāo)準(zhǔn)均會被修改，供貨商在設(shè)備設(shè)計和制造中所涉及的各項規(guī)程、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)必須遵循現(xiàn)行最新版本的中國國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 3 運行和設(shè)計條件 設(shè)備運行的環(huán)境要求 1 室外環(huán)境溫度：多年平均氣溫 ℃ 極端最高氣溫 (歷年極端最高氣溫 ) ℃ 極端最低氣溫 (歷年極端最低氣溫 ) ℃ 2 海拔高度： 3 安裝現(xiàn)場地震列度： VIII 度 4 室內(nèi)環(huán)境濕度：最高 100％，最低 10％ 5 污穢等級： III 級（按Ⅳ設(shè)計） 工程條件 50Hz AC220V、 DC24V 安全地直接接入廠區(qū)接地網(wǎng) 屏蔽、信號地單獨接地 室內(nèi)或地下 4 自動化控制系統(tǒng)工藝方案及流程圖 工藝流程圖： 自動化控制系統(tǒng)的 設(shè)計 目標(biāo) 在提高 水 廠技術(shù)水平的前提下，充分考慮本工程水處理工藝的特性。配置均按水廠現(xiàn)場無人值守，設(shè)備運行全自動化、污水廠中控室集中監(jiān)視操作的水廠運行管理模式實施，具體的目標(biāo)是： 1．集中管理、分散控制 基于工業(yè)以太網(wǎng)的中央監(jiān)控系統(tǒng) —— 中央控制室負(fù)責(zé)全廠運行監(jiān)控、生產(chǎn)管理和信息服務(wù)；基于 PLC 和現(xiàn)場總線的智能化現(xiàn)場控制系統(tǒng) —— 分控站完成各工 藝段及轄區(qū)內(nèi)的工藝數(shù)據(jù)采集，工藝設(shè)備控制，工藝過程協(xié)調(diào)。 2．網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化 中央控制室和各分控站的連接基于光纖環(huán)的工業(yè)以太網(wǎng)；在線測量儀表、在線式分析儀器和電動執(zhí)行器是具有微處理器的分布式智能設(shè)備。 3．功能完善、管理有序 中央控制室實施全廠的運行監(jiān)視、生產(chǎn)調(diào)度、質(zhì)量控制、設(shè)備管理和信息服務(wù)，采用分級授權(quán)方式實現(xiàn)系統(tǒng)和現(xiàn)場設(shè)備的操作和管理；通過 DLP 顯示屏和投影機陣列相組合的方式，同時顯示靜態(tài)和動態(tài)運行工況；閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)視主要生產(chǎn)設(shè)施 的運行。 自動控制回路具有手動、自動和遙控三種運行模式，設(shè)置就地操作裝置，用于現(xiàn)場控制和調(diào)試；電控設(shè)備具有現(xiàn)場手動控制（機旁控制箱）、就地手動控制（就地控制操作界面）和遙控及自動控制（現(xiàn)場控制系統(tǒng)或中央控制系統(tǒng)）；儀表配置簡潔、可靠、實用，滿足 水廠 處理工藝的要求，連續(xù)監(jiān)測 水 處理過程；成套設(shè)備（裝置）的控制系統(tǒng)利用廠商配套提供的成熟設(shè)備。 4．可靠性設(shè)計 采用全數(shù)字化現(xiàn)場總線分散式控制，使得整個污水處理廠的自動化控制不依賴于一個控制裝置或系統(tǒng)，有利于提高控制系統(tǒng)的整體可靠性。即使中央控制室因故障停止運行，各 現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)仍可按照原來的模式獨立運行。 各分控站承擔(dān)轄區(qū)內(nèi)現(xiàn)場設(shè)備的直接控制，可以獨立運行，從而降低了中央控制系統(tǒng)和其它分控站運行故障所帶來的風(fēng)險。 采用先進的智能化的儀表和控制設(shè)備，利用其具有的自檢、自校和故障隔離功能，進一步提高設(shè)備故障的檢出率，縮小局部故障的影響范圍。 在極端情況時，如控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，造成局部設(shè)備運行失控，通過現(xiàn)場的手動操作仍可以維持全廠的生產(chǎn)過程。 5．防雷、過電壓保護及接地 根據(jù)系統(tǒng)需要，對中央控制室、分控站的電源進線設(shè)置兩級避雷器和退耦分壓器。對非光纜通訊網(wǎng)絡(luò)端口、儀表電源、 以及 4~20mA 模擬信號端口配置相應(yīng)的防雷過電壓保護器件。 接地裝置按照國家標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)系統(tǒng)接地要求可分別接地。自控儀表系統(tǒng)工作 接地采用獨立的接地系統(tǒng)，不與電氣系統(tǒng)接地系統(tǒng)相連。 自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計原則 系統(tǒng)應(yīng)高度可靠，其本身的局部故障不應(yīng)影響現(xiàn)場設(shè)備的正常運行 ； 系統(tǒng)成熟、可靠、先進、性價比高。系統(tǒng)配置和設(shè)備選型符合計算機發(fā)展迅速的特點，充分利用計算機領(lǐng)域的先進技術(shù)，使系統(tǒng)達到當(dāng)前的國際先進水平 ； 系統(tǒng)為全分布、全開放 自動化 控制系統(tǒng)，既便于功能和硬件的擴充，又能充分保護應(yīng)用資源和投資，分布式數(shù)據(jù)庫及軟件模塊化結(jié)構(gòu)化設(shè)計，使系統(tǒng)能適應(yīng)功能的增加和規(guī)模的擴充 ； 系統(tǒng)實時性好、抗干擾能力強，采用國際流行組態(tài)軟件，人機接口界面友好，操作方便 ； 遵循國內(nèi)、國際標(biāo)準(zhǔn)。 5 系統(tǒng)方案 水廠計算機控制管理系統(tǒng)擬采用三級監(jiān)控結(jié)構(gòu)，由工廠管理級、區(qū)域監(jiān)控級、現(xiàn)場測控級組成，對應(yīng)于中央控制系統(tǒng)、現(xiàn)場控制系統(tǒng)、現(xiàn)場控制設(shè)備和儀表三個層面，三者之間由信息（數(shù)據(jù)）網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)連接。信息（數(shù)據(jù)）網(wǎng)絡(luò)仍采用工業(yè)以太網(wǎng)，控制網(wǎng)絡(luò)仍采用現(xiàn)場總線和 I/O 相結(jié)合方 式。 由可編程序控制器（ PLC）、現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場控制 I/O 設(shè)備和自動化儀表組成的現(xiàn)場控制系統(tǒng) 分控站，對水廠各過程進行分散控制；再由工業(yè)以太網(wǎng)、數(shù)據(jù)服務(wù)器、監(jiān)控計算機組成的中央控制系統(tǒng) 中央控制室，對全廠實行集中管理。 工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)仍采用環(huán)形光纖網(wǎng)絡(luò)， 100Mbps 傳輸速率，全雙工通信。 1．中央控制系統(tǒng) 全廠控制中心設(shè)在凈水廠區(qū)中心控制室內(nèi)。配水廠區(qū)控制中心設(shè)在 配水泵站 中心控制室內(nèi)， 配水廠區(qū)與 凈水廠區(qū)之間 采用光纜進行通訊。 全廠控制中心 設(shè)有 2 臺操作站計算機、1 臺視頻管理計算機、 1 臺工程師站、大屏幕投影系統(tǒng)、不間斷供電電源、 1 套事件數(shù)據(jù)圖表打印記錄裝置。 配水廠區(qū)控制中心 設(shè)有 1 臺操作站計算機、 1 臺視頻管理計算機、不間斷供電電源。 中心 控制系統(tǒng)通過工業(yè)以太網(wǎng)與各現(xiàn)場分控站 PLC 連接。 2 臺操作站可分別用于不同的監(jiān)控或監(jiān)視，互為備用，構(gòu)成監(jiān)控的操作站。大屏幕背投由 VGA 矩陣 控制，負(fù)責(zé)將改造后全廠生產(chǎn)工藝動態(tài)數(shù)據(jù)送到背投顯示。大屏幕背投影儀與多臺計算機連接，能夠獨立工作，而不依附于中控室的數(shù)據(jù)服務(wù)器和操作監(jiān)控計算機。 中控室完成全廠自動控制和生產(chǎn)的管理，它集中監(jiān)視、管理、控制整個 水廠的全部生產(chǎn) 過程和工藝過程。對生產(chǎn)過程的自動控制、自動保護、自動操作、總調(diào)節(jié)、以及工藝流程中的各重要參數(shù)、設(shè)備工況等都進行在線實時監(jiān)控。 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和監(jiān)控工作站采用具有 C/S（客戶機 /服務(wù)器）結(jié)構(gòu)形式 100M交換式的計算機局域網(wǎng)絡(luò)。 2．現(xiàn)場控制系統(tǒng) 具有 PLC，配置操作界面可視化、無人值守的分控站，可以獨立運行。 現(xiàn)場總線是將自動化最底層的現(xiàn)場控制設(shè)備和自動化測控儀表互連的實時通信網(wǎng)絡(luò)，遵循 ISO 的 OSI 開放系統(tǒng)互連通信協(xié)議。用戶可以自由選擇不同制造商的性能價格比最優(yōu)的現(xiàn)場設(shè)備或儀表，實現(xiàn) “ 即換即用 ” 。 3．現(xiàn)場控制設(shè)備及測控儀表 主要電控設(shè)備的控制采用就地控制、現(xiàn)場控制、中央控制的三層控制模式，控制級別由高到低為：手動控制、遙控控制、自動控制： 1）手動模式：通過就地電控箱或 MCC開關(guān)柜的按鈕實現(xiàn)對設(shè)備的啟停操作。 2）遙控模式：即遠程手動控制方式。操作人員通過分控站操作面板或中控室 監(jiān)控操作站 用鼠標(biāo)器或鍵盤來控制現(xiàn)場設(shè)備。 3）自動方式： 設(shè)備的運行完全由各 分控站 PLC 根據(jù)水廠的工況及工藝參數(shù)來完成對設(shè)備的啟?？刂?，而不需要人工干予。 對于不具有 現(xiàn)場總線接口的 現(xiàn)場控制設(shè)備和測控儀表，采用遠程 I/O 單元或分散式 I/O 模塊作為 現(xiàn)場總線接口。 系統(tǒng)組成及功能 按照工藝及控制對象的功能、設(shè)備量，根據(jù)改造工程工藝流程和平面布置，設(shè)立 3 個分控站 ，凈水廠 2 個、配水廠 1 個 。 每個 分控站由設(shè) 1 套可編程控制器 PLC， 1 臺現(xiàn)場操作顯示單元 OP、 1 臺 UPS電源、以及轄區(qū)內(nèi)的自控儀表、設(shè)備等組成。 每個分控站均可獨立運行，且均具有監(jiān)控的功能，均可作為臨時中控室，可進行全廠數(shù)據(jù)采集，程序下載等功能。 測控內(nèi)容 1 凈水廠區(qū) 閘閥井 閘閥井控制范圍： 2 臺流量計。由于電磁流量計距離中控室 PLC 柜距離太長，無法通過控制電纜上傳流量信號，因此采用現(xiàn)場總線方式連接，在電磁流量計就地增加一個現(xiàn)場總線 AI 模塊，通過雙絞線上傳至中控室現(xiàn)場總線主控器，將現(xiàn)場總線主控器與 PLC 連接，實現(xiàn)流量信號的上傳。 供水管流量； 調(diào)節(jié)泵站 調(diào)節(jié)泵站控制范圍： 4 臺螺旋離心式潛水泵， 4 臺出水管電動閥門，泵站出口閥門井 1 臺電動閥門， 4 臺壓力變送器， 1 臺液位計。 閥門及水泵的工作狀態(tài)； 水泵出口壓力； 調(diào)節(jié)泵站液位高低； 每臺泵的工作電流、電壓（通過智能儀表）； 低壓配電系統(tǒng)進線開關(guān)狀態(tài)； 水旋池 水旋池控制范圍： 1 臺進水管電動閥門、 1 臺出水管電動閥門， 2 臺流量計，并且通過 RS485 通訊接口（具體的通訊接口及通訊規(guī)約待監(jiān)控系統(tǒng)廠家與控制屏廠家協(xié)商確定）連接水旋池攪拌機控制屏，通過通訊方式監(jiān)視攪拌機運行工況，也可通過通訊方式控制攪拌機啟停，并且反映攪拌機工作狀態(tài)；水旋池攪拌機自帶控制屏，自成一套控制系統(tǒng)，正常運行工況時，上位機計算機監(jiān)控系統(tǒng)只對其運行狀態(tài)進行監(jiān)視，不參與控制。控制系統(tǒng)按 2 座水旋池考慮。 閥門工作狀態(tài)； 水旋池進、出水管流量； 澄清池 澄清池控制范圍： 1 臺進水管電動閥門、 1 臺出水管電動閥門， 2 臺流量計，1 臺濁度儀，