1、水厂自控技术方案书3NEW朱家岩水厂二期扩建工程自控工程及电气系统改造方案书地址：邮编：电话：传真：一、工程概述朱家岩水厂位于重庆市南岸区长生镇桃花店村一处山坡上。水厂一期实际用地面积48.68亩，实际征地面积48.67亩，二期扩建新征地面积约33.12亩，总面积79.50亩，单位用地指标0.53m2/m3.d。一期工程厂区基本分为三片区，南片区为常规处理生产区，西北片区为生活区，东北片区为深度处理生产区。厂区大门位于北端，面向苦溪河。厂前区以综合楼为中心，布置了绿化用地、水景。本次工程是对重庆市朱家岩水厂进行二期扩建，原规划总规模为10万 m3/d ，一期工程已建成5万 m3/d，本次扩建增
2、加5万 m3/d规模，包括原水输水工程和净水工程的扩建，主要设计内容如下：原水输水工程为新建原水输水管，新建构筑物包括网格絮凝斜管沉淀池、气水反冲洗滤池、清水池、炭滤池、应急加炭间，排泥池、回收水池、污泥浓缩池、及贮泥池、平衡池，新建建筑物包括污泥脱水间、机修仓库、值班宿舍，新增设备包括加药间、送水泵房、前臭氧接触池、后臭氧接触池、提升泵房、臭氧制备间。本方案涉及范围包括：自动化监控系统（含上位机、下位机）、流量计、液位计、PLC、在线水质监测仪器仪表、视频监控系统（含电脑、摄像头）、桥架、线路防雷器、高低压电气控制柜（含水泵配套开关柜至电气控制柜间的线路）、加氯机系统、高压电缆设备的采购、安
3、装调试及其文件编制和启动运行。二、改造的内容及目标1、增加仪器仪表，采集生产过程主要工艺参数、过程设备的运行工况、各种能耗、物耗和进/出水、生产过程用水流量的计量和累计；2、新增各PLC控制站，实现生产过程的自动化控制，根据排泥时间设定或水质情况进行预沉池、沉淀池的自动排泥；实现自动加药；根据原水流量配比及滤后水余氯反馈实现自动加氯等。3、新增或更换电气设备及其配套设施，满足二期扩建工程的需要实现目标：1、采集生产数据。2、能够实现远程监控。3、对生产环节进行检测，将各环节数据显示在监控电脑上。4、建立全厂数据库。5、使一二期系统融合为一个整体。三、方案设计3.1电气系统3.1.1设计内容本期
4、扩建现有高、低压变配电系统不变，按新建和改造设备两方面，描述如下：1送水泵房更换2台400kW送水泵高压电机电源由原有高压柜提供，电缆配置，机旁控制箱，检测仪表等均不变，相应微机综合保护装置数据进行相应整定。新增1台400KW水泵，此柜为高压电动机控制柜，柜型、柜内元件配置、动力及控制电缆、机旁控制箱，检测仪表配置与原有的HA16柜相同（包括连接母排），安装位置位于HA18号柜旁。高压开关柜进线柜及计量柜联络柜的电流互感器需由供电部门重新复核，微机综合保护装置数据进行相应整定。2深度处理区变配电间现有配电设备中已为本次扩建新增的提升泵、臭氧发生装置等设备预留有配电及控制设备，本次扩建保留原有2
5、台18.5KW提升泵不变，新增4台30KW提升泵，相应配电柜LA9、LA10中原18.5KW提升泵控制回路不变，另外4台泵控制回路中断路器、变频器按30KW电机配置要求改造，控制原理不变，配置电缆为YJV-1KV，325+116。由于负荷增加，现有两台一用一备的315kVA变压器改为同时运行。3常规处理区新建絮凝沉淀池、砂滤池、回收水及污泥处理车间等，均由现有的砂滤池反冲泵房配电间低压柜供电，由于负荷增加，需将现有2台160kVA变压器更换为250kVA，低压总进线电缆更换为YJV-kV,3300+1150，总进线断路器及母线不变。3.1.2方案详述送水泵房现送水泵房有4台中泵和一台小泵，二期
6、扩建将一台中泵和一台小泵换成大泵，形成三大二中的配置，其中大泵两用一备。送水泵房原两台中泵电气控制回路和机旁控制箱不变，更换3台400kW送水泵高压电机电源由原有高压柜提供，电缆配置，机旁控制箱，检测仪表等均不变，按本次设计变比要求更换电流互感器，相应微机综合保护装置数据进行相应整定。根据更换的高压电机参数增加1台HPLC型，10KV，250KVar的高压无功就地补偿装置。深度处理深度处理区变配电间现有配电设备中已为臭氧发生装置等设备预留有配电及控制设备，相应的控制及动力电缆按设备要求配置。新建宿舍增加的配电照明箱，由现有的深度处理区变配电间低压柜供电。新建炭滤池增加的电源箱，由现有的炭滤池反
7、冲泵房低压柜供电。提升泵房本次扩建保留原有2台18.5KW提升泵不变，新增4台30KW提升泵，相应配电柜LA9、LA10中原18.5KW提升泵控制回路不变，另外4台泵控制回路中断路器、变频器按30KW电机配置要求改造，控制原理不变，配置电缆为YJV-1KV，325+116。常规处理新建絮凝沉淀池、砂滤池和回收及排泥池增加的配电照明箱和电源箱，均由现有的砂滤池反冲泵房配电间低压柜供电。新增设备电源均有相应的电源箱引来。由于负荷增加，需将砂滤池反冲泵房配电间现有2台160kVA变压器更换为250kVA，低压总进线电缆更换为YJV-kV，3300+1150，总进线断路器及母线不变。污泥脱水车间新增1
8、台低压开关柜，电源进线由原砂滤池反冲泵房低压柜引来。新建浓缩池、应急加炭间、脱水机房和机修增加的电源箱、配电照明箱和配电控制柜，均由新增的污泥脱水车间低压柜供电。新增设备电源均有相应的电源箱引来。3.2仪器仪表系统3.2.1仪表选型根据标书要求，选择一下仪表：序号名称品牌型号数量单位备注1压力变送器西门子7MF403311只砂滤、炭滤2差压变送器西门子7MF44332只砂滤、炭滤3低浊度计HACH1720E3只砂滤、炭滤、沉淀出水管4超声波液位计E+HFDU91+FMU903只污泥脱水间、清水池及排泥回收系统3.2.2主要设备、仪表介绍低浊度计仪器特点：内置专利的气泡消除系统清洗维护非常简单；
9、三个月校正一次重现性好，不受样品流速和压力的影响采用0余20NTU两点校正法-推荐校正的方法也可以通过对比做单点校准：（1-40NTU范围内任选一点）测量单位：NTU；同时有多种辅助测量单位显示：FTU，TE/F，mg/LUSEPA认可的方法性能：（1）用途：安装在净水厂沉淀池出水处、滤池总出水口、出厂水浊度、420mA测量信号分别送至现场控制站。；（2）*原理：标准方法2130B，USEPA 180.1，HACH 方法8195；（3）*量程：0.0001-9.9999；10.000-99.999NTU；自动选择量程；（4）*准确度：040NTU 时，读数的2%或0.02,取大者，40100N
10、TU 时，读数的5%；（5）重复性：优于读数的1.0%或0.002，取大者；(6)内置专利除泡系统（7）样品流量：250-750mL/min；(8) 安装方式：壁挂式或地轴式安装控制器：(9)工作环境：-2060，095相对湿度、无冷凝； (10)*显示：LCD液晶显示屏，具数据存贮功能，具有中文菜单显示；(11)*探头输入：双通道，传感器与控制器可即插即用，无需校准；(12)输出信号：两路0/420mA DC，四个继电器输出；(13)防护等级：NEMA4X；IP66(14)电源：180 260VAC，50/60Hz；(15)安装方式：壁挂/面板/夹管式安装；分体式超声波液位计性能指标为：测量
11、范围：0-10米 测量原理：超声波原理；传感器FDU91：1)盲区：0.3米；2)波束角： 9；3)测量精度：2mm + 测量距离的+0.17%4)频率：43KHZ5)过程温度：-40956)多级控制：带多级泵控制功能，格栅控制功能。7)传感器防腐性能：PVDF密封焊接，有高的抗化学腐蚀能力8)测量形式：两个传感器，分别测量格栅前后液位，自动计算液位差。9)防护等级：传感器IP68/NEMA610）电缆长度：10米；可选，最长可达300米11）安装方式：传感器支架安装；变送器FMU90：1）环境温度：-40602）显示：变送器：防护等级IP66,现场操作由3个键完成，6行LCD带背光图形显示，
12、有操作帮助菜单，可提供波形包络线显示，抑制水面强烈干扰。3）输出信号：420mA+hart。 4）电源：90253VAC 50HZ，断电自动储存系统数据；5）限位检测：最多可带6个继电器6）安装方式：变送器挂墙安装；压力变送器型号：7MF4033精度：0.075%量程比：100：1测量介质：蒸汽、气体、液体；高稳定性 ：长期漂移 0.25% / 5年；量程：0.011bar；输出：420mA两线制；电源：11.5-45VDC；密封膜片材质：不锈钢；过程温度：-40+100；防护等级：IP65；差压变送器型号：7MF4433精度：0.075%量程比：100：1测量介质：蒸汽、气体、液体；高稳定性
13、 ：长期漂移 0.25% / 5年；量程：0.6bar；输出：420mA两线制；电源：11.5-45VDC；膜片材质：不锈钢；过程温度：-40+100；防护等级：IP65；3.2.3其他设备仪表防护箱箱体材质：ABS透明盖；安装方式：柱上式或挂墙式安装防护等级：IP65尺寸：根据仪表大小配套。仪表电源接线箱箱体材质：耐撞击热塑性工程塑料；内部元件包括：断路器、电源及信号防雷器、隔离器；安装方式：柱上式或挂墙式安装防护等级：IP65四、PLC控制系统4.1概述根据标书要求，本次自控系统配置如下：新增5格炭滤池滤格控制子站，下属于炭滤池反冲泵房PLC控制站；新增6格砂滤池滤格控制子站和反应沉淀池控
14、制子站，下属于砂滤池反冲泵房PLC控制站；二期新建排泥回收池、浓缩池的设备控制I/O量接入原一期砂滤池反冲泵房PLC站，原有砂滤池反冲泵房PLC站需要扩展更新；一期已建构筑物中二期增加设备的新增控制I/O按一期标准分别归属相应PLC控制站，利用原有的备用I/O模块接入控制系统；新增脱水车间脱水设备PLC通过现场总线接入原有砂滤池反冲泵房PLC站；新增臭氧发生器控制子站下挂于原臭氧制备车间现场控制站；控制站配置支持工业以太网光纤环网接口的交换机，方便并入全厂工业以太网中，构成完整的工业自控体系。中央控制室计算机管理系统结构不变，按二期扩建要求修改中控软件，增加二期组态画面及数据，将一二期画面及数
15、据融合。4.2系统网络结构朱家岩水厂通讯系统网络结构分三层：第一层为信息管理层，即中控室监控设备间及与现场控制站间采用工业以太网，主干传输网采用千兆单模光纤以太网。网络拓扑结构为环形，支持IEEE802.3规约和标准的TCP/IP协议。厂内的各种控制设备通过工业级以太网络进行无缝连接，实现数据的高速传输和实时控制。现场的PLC控制信号通过PLC的以太网端口与现场的工业以太网交换机相接，控制方式采用“全开放全分布”方式。第二层为控制层，即现场控制站与分站之间的通讯，采用百兆以太网，拓扑结构为星形。第三层为现场总线层，即现场控制站与外围设备之间通讯，采用Modbus总线方式。4.2.1中央控制室中
16、央控制室主要体现在水厂各站点工艺环节和过程的远程自动控制、远程参数设置和报警监视等方面。中心控制室的上位计算机采用立体感强的全图形监控界面，提供友好的全中文操作界面，形象直观地显示和调节各种生产工艺参数和设备工作状况，能够直接监控现场各类设备。同时,具备数据分析、数据转储，报表打印，高速通讯等功能。当生产系统的某部分发生异常报警时，系统则自动以消息框、颜色、声音等方式向操作人员报告，并提供报警类型、时间和级别，还可以进行记录。按照报警的级别、时间和类型对报警信息进行分类，以得到所需要的报警信息。中心控制室操作系统及基础软件、监控组态软件、应用软件均为国际专业厂家产，主要功能如下：（1）图形显示
17、：包含整个水厂各站点系统的运行状态总貌，显示主要设备状态，有关参数以及控制回路中过程变量与值的偏差。可以采用一次击键即能调出用于监控的其它显示画面。（2）报警功能：对系统中的主要设备故障、网络故障、仪表检测参数超标、运行操作等均有实时报警和历史报警并记录,通过报警打印机进行声音提醒，报警系统能判断出故障点，并能区分报警级别（如事件记录、报警提示、故障等）。（3）趋势功能：对全厂所有仪表检测参数都有实时和历史趋势记录，对趋势记录的时间段和测量值段任意可调。（4）管理功能：对生产管理具有指导作用，能统计主要机泵累计运行时间，自动给出维护建议。（5）报表功能：具有报表统计功能，能自动生成日报表、月报
18、表和年报表。（6）历史数据的存储与查询：对趋势曲线和报警信息以及生成报表可以存储和查询，保证1年内的数据可查询。本期工程保持中央控制室计算机管理系统结构不变，增加二期组态画面及数据，并对一期的报表等进行相应修改，将一二期融合。4.2.2各PLC站功能描述沉淀池现场I/O站二期新建一组絮凝沉淀池，新增1个沉淀池现场I/O站，通过以太网下挂于砂滤池反冲PLC站，负责二期新建絮凝沉淀池设备控制、数据采集及相关检测仪表的供电。滤池子站一期已设置砂滤池和炭滤池反冲泵房PLC站，负责反冲队列控制协调、公共反冲、电气参数采集、空压机及风机监控；1、分组智能化，信息化：触摸屏面板修改控制参数、故障信息查询。2
19、、主站PLC协调分组运行，控制策略实施。3、鼓风机队列控制、反冲泵队列控制、滤池队列控制。4、仪表检测：滤池液位、滤后水浊度，滤后水余氯、滤后水总氯、压缩空气罐压力、反冲水压力、反冲气压力、滤后水流量等。滤池子站单独设置触摸屏，负责过滤控制、反冲控制、集中手动操作；二期规模扩建设置6格砂滤池和5格炭滤池。每口滤池设置PLC控制台，滤池PLC控制台集成就地手动操作回路。公共反冲PLC设置在反冲泵房。滤池PLC与公共反冲PLC通过以太网通讯。公共反冲PLC控制鼓风机、反冲水泵的一步化启停，采集鼓风机等设备电量参数，协调滤池反冲，监视空压机运行工况及气路系统压力，检测反冲系统工作压力，采集反冲水流量
20、。滤池PLC控制滤池阀门设备、采集滤池液位和浊度。砂滤池反冲PLC站增加6格砂滤池滤格控制子站和反应沉淀池控制子站，下挂于砂滤池反冲泵房PLC控制站；新增脱水车间脱水设备PLC通过现场总线接入原有砂滤池反冲泵房PLC站；二期新建排泥回收池、浓缩池的设备控制I/O量接入原一期砂滤池反冲泵房PLC站；对原有砂滤池反冲泵房PLC站需要扩展更新。其他一期已建构筑物二期增加设备的这部分（如加药间、臭氧制配间、提升泵房、送水泵房等）新增控制I/O按一期标准分别归属相应PLC控制站，利用原有的备用I/O模块接入控制系统；新增臭氧发生器控制子站下挂于原臭氧制备车间现场控制站。二期新建清水池新增I/O接入砂滤池
21、反冲PLC站；新增加氯机设备子站下挂于加药间现场控制站；4.3 PLC设备简介根据标书要求，本方案PLC系统采用罗克韦尔Compactlogix 1769系列产品。CompactLogix系列产品CompactLogix PLC提供面向低端到中型应用的Logix解决方案。典型的应用包括设备级别的控制应用（只要求有限的输入输出数量以及有限的通讯要求）。Compactlogix 1769-L31提供两个串行通讯接口。1769-L32C和1769-L35CR控制器提供一个集成的ControlNet通讯口。1769-L32E和1769-L35E提供一个集成的以太网接口。CompactLogix PLC
22、系统支持：从中心CompactLogix控制器通过EtherNet/IP、控制网、设备网来远程控制输入输出和现场设备，实现不同地点的分布式控制。通过将CompactLogix控制器连接到EtherNet/IP以太网或ControlNet控制网，您可以以很低的成本将一台机器或一个项目集成到一个工厂范围控制系统中去。比如：您可以使用1769-L35E控制器连接数量众多的产品，如Allen-Bradley PanelView Plus操作员界面、Point I/O、和PowerFlex 70驱动器，以实现全范围的集成解决方案。5.5.2.1 产品详细介绍控制器1769-L32E，allen-brad
23、leycompactlogix控制器模块。CompactLogix平台包含有基于Logix平台的优点-通用的编程环境，通用的网络，通用的控制引擎，结构紧凑而性能卓越。与Compact输入输出(Compact I/O)组合在一起的CompactLogix平台或者1769-L32E是装备小型、设备级控制应用的完美解决方案，可带或不带简单运动控制，有着极高的性能和可扩展性。CompactLogix或者1769-L32E是针对单独或需要在EtherNet/IP(以太网)、ControlNet(控制网)或DeviceNet(控制网)网络上进行联网控制的理想选择。1769-L32E控制器一般应用于通用控制
24、。1769-L32E支持6个任务，其中仅1个作为连续任务运行。事件任务：支持消费者标签数据和事件指令触发器。1769-L32E控制器带有750KB用户内存。1769-L32E支持的编程语言有：继电器梯形图、功能块图、结构化文本、顺序功能块。1769-L32E自带1个RS-232通讯口和1个Ethernet/IP以太网通讯口。1769-L32E控制器支持型号为1784-CF64、内存大小为64M的CompactFlash卡，支持型号为1784-CF128、内存大小为128M的CompactFlash卡。1769-L32E的模块扩展能力：最多可扩展16个1769系列的模块。I/O模块模拟量输入输出
25、模块：1769-IF4XOF24通道输入2通道输出模拟量模块。分辨率：8位加符号位。信号：010V dc；020mA模拟量输出模块：1769-OF44通道输出模拟量模块。分辨率：15位加符号位。信号：010V dc10V，1-5V, 0-5V；420mA电源模板:1769-PA2 工作电压范围：交流85V265V，4763HZ。最大电源消耗：100VA120V ac或130VA240V ac。电流容量：2.0A5V，0.8A24V电源模板:1769-PA4工作电压范围：交流85V132V或交流170265V(有选择开关)，4763HZ。最大电源消耗：200VA120V ac或240VA240V
26、 ac。电流容量：4.0A5V，2.0A24V数字量输入模块：1769-IQ3232点直流24伏源型或漏型工作电压：220V数字量输出模块：1769-OB3232点直流24伏源型或漏型电压范围：20.4V26.4V数字量输出模块：1769-OW1616点数字量继电器输出模块工作电压：5265VAC，5125VDC；模拟量输入模块：1769-IF88通道模拟量输入模块。分辨率：16位。信号范围020Ma;010Vdc ; 10Vdc; 05Vdc；15Vdc。人机界面2711P-T7C4D8显示器件： TFT彩色有效显示区域：7”符合规格：UL, CSA approved; Class I Di
27、v 2 Groups A, B, C, D certified; CE marked; Class II, Division 2; Class III, Division 2画面数量：128显示文字：英文、数字、中文通讯接口：以太网通讯接口、控制及现场总线接口、RS-232口、打印机口电源电压范围：AC85264Vac保存温度：-2570运行温度：055前面板保护等级：IP65平均故障间隔时间（MTBF） 25000小时4.4 软件系统RSLogix5000编程软件RSLogix5000编程软件企业版序列软件被设计用来与Rockwell自动化Logix平台协同工作。RSLogix5000企业版
28、序列软件兼容IEC 61131-3标准，提供梯形图逻辑、结构化文本、功能块图、顺序功能表编辑器以帮助您开发应用程序。RSLogix5000企业版序列软件同时还包括支持运动控制的轴配置和编程。支持多种IEC编程方式（梯型图、结构文本语言、顺序功能流程图等）的编程语言。直观的Windows界面，包含有一个与Windows标准应用程序相类似的树状结构，通过单击或双击鼠标可访问所有的项目任务、数据类型和硬件I/O组态；可以通过强制功能，在编程界面中手动强制所有的离散量输入/输出点状态（导通或关断）；也可以手动强制模拟量输入/输出点为某一个用户指定的数值。这些强制的I/O可以逐一解除也可以同时全部解除，
29、被强制的I/O都可以显示在编程界面上。能在梯形图中同时显示指令变量和说明。软件可以在离线状态下校验程序。这使得你在编辑的时候，就可以改正你的语法错误，而不用等到程序下载到控制器之后才发现毛病。标签的命名规则符合IEC 1131-2中的相关规定，标签定义非常方便、人性化。输入标签名，再在标签的作用域中选择模块通道，点模块的下三角就可以点击选择，无需手动输入通道物理地址。查找与替换功能使得你能够查找整个程序，而不必在意此时你处于哪一个routine（运行程序组织）中。操作人员能在“在线”状态下能修改程序。具有操作权限和口令保护功能。支持拖方式操作，一旦输入一个符号之后，便可在你需要的时候拖放使用；
30、可以定制数据监视。能够自动地产生模块专用的数据结构，变量域包含了所有的数据和诊断，节省了编程时间，减轻了复杂程度。RSLogix5000是基于标签的编程环境，在不知道输入地址的情况下即可开始编程（只需知道有这个设备输入或输出）。因此电气设计和程序开发可以同时进行，减少整个项目的周期。主窗口组成： HMI软件FactoryTalk View Studio:FactoryTalk View Site Edition(SE)和FactoryTalk View Machine Edition(ME)共用一个通用的开发环境，叫做FactoryTalk View Studio，允许在单一环境中创建项目应用。FactoryTalk View Studio支持项目的编辑和重用以获得在嵌入式机器和监控HMI系统之间更高的可移植性。利用FactoryTalk View，套件里的所有软件产品都建立于同一个集成的、可伸缩的结构之上。项目应用开发人员可以导入整个机器级应用到监控级应用，也可以以拖放的形式将单独的组件调入监控级应用中来，节省了开发时间并降低了工程和培训的成本。用户同样也可以将PanelBuilder(PanelView)应用导入到FactoryTalk View Machine Edition中，将RSView32应用导入到Fact
