专注优质电力设备 提供电力安全方案
控制管理系统是基于现代先进控制思想的分布式计算机控制系统（即集散型控制系统），网络拓扑结构为星形，支持IEEE804规约和标准的TCP/IP协议。它集成了当代计算机技术、高性能控制器及智能化仪表的各自特点于一身，使其在污水处理厂的运行管理方面发挥了巨大的作用。
由可编程序控制器（PLC），及自动化仪表组成检测控制系统----现场控制站，以控制分区为对象，具有独立的区域控制能力，能接受中央控制的调控，但不依赖中央控制的存在，对污水处理厂各过程进行分散控制；再由中央控制室，对全厂实行集中管理。
工厂网络系统采用客户/服务器模式，客户/服务器(Client/Server)模式的分布式实时关系数据库，100Mbps传输速率，全双工通信，网络传输介质有光缆、通讯同轴电缆，主网络系统布线、子网络系统布线统一考虑、综合利用，配置网络操作系统及相关应用软件。现场控制站与中央控制室之间由工业以太网进行数据通信，现场控制站远、与现场测控仪表、工艺设备电控装置的连接基于点对点的数字传输及标准4~20mA信号，通讯介质为控制电缆及信号电缆；测量仪表、在线式分析仪器、电动执行器是具有微处理器的智能设备。
设置工业电视监视系统，监视生产区域工况、主要生产设施的运行状态。工业电视监视系统的控制、视频信号通过视频传输系统与中心控制室之间进行数据通讯。
现场控制站根据污水处理厂所采用的工艺和构筑物的平面分布，设置在控制对象和信号源相对集中的建筑物中。
设备的控制方式如下：
Ø 现场手动模式：设备的现场控制箱或MCC控制柜上的“就地/远程”开关选择“就地”方式时，通过现场控制箱或MCC控制柜上的按钮实现对设备的启/停、开/关操作。
Ø 遥控模式：即远程手动控制方式。现场控制箱或MCC控制柜上的“就地/远程” 开关选择“远程”方式, 操作人员通过LCS控制站的操作监控画面用鼠标器或键盘来控制现场设备；当LCS控制站的操作界面上选择“遥控”方式时，操作人员通过中控系统操作站的监控画面用鼠标器或键盘选择“遥控”方式并对设备进行启/停、开/关操作。
Ø 自动模式：现场控制箱或MCC控制柜上的“就地/远程”开关选择“远程”方式，且LCS控制站的“自动/遥控”设定为“自动”方式时，设备的运行完全由各LCS根据污水处理厂的工况及生产要求来完成对设备的运行或开/关控制，而不需要人工干预。
控制方式设计为：就地手动控制优先，在此基础上，设远程遥控和自动控制。控制级别由高到低为：现场手动控制、遥控控制、自动控制。
手动干预是操作人员的专有权利；而自动模式下，安全连锁是有效的，并限制操作的可能性，可防止非正常状态下运行。离工艺过程越近的控制层具有更高的优先权。
3.1.2 系统功能
3.1.2.1 中央控制室CCR
中央控制室设在综合楼内。中控室的主要功能如下：
Ø 采集全厂生产过程工艺及电气参数， 工艺及电气设备运行状态。
Ø 在彩色监视器(TFT)显示总工艺流程图，分段工艺流程图，供电系统图，工艺参数，电气参数，电气设备运行状态等。
Ø 控制站以"人—机"对话方式指导操作。设定工艺参数、控制电气设备。
Ø 显示屏幕可显示全厂平面及几十幅工艺流程中的剖面图，剖面图上有动态的实时参数值显示，机泵运行状态显示和事故报警显示等信息。
Ø 根据采集到的信息，自动存储至数据库对应的表，保存工艺参数、电气参数，电气设备运行状态、报警数据、故障数据，并自动生成工艺参数的趋势曲线。管理人员通过对工艺曲线进行分析、研究，进一步改进工艺运行方案，提高生产效率。
Ø 按生产管理要求打印年、月 、日、班运行报表，报警报表，故障报表及工艺流程图(彩色硬拷贝)。实时报警打印和故障打印。
Ø 通过通信总线与现场控制室的现场控制系统进行通信。计算机系统可在线诊断各类故障。
Ø 设不间断电源，保证发生停电故障时系统仍能安全可靠地运行。
Ø 在污水处理厂的重点监控场所安装摄像机，使运行人员在控制中心便可监视整个污水处理厂内外的情况。
3.1.2.2 现场控制站LCS
现场控制站内设现场控制系统。现场控制站的主要功能如下：
Ø 按控制程序对所辖工段内的工艺过程、电气设备进行自动控制，同时采集工艺参数，电气参数及电气设备运行状态。
Ø 通过通信总线与中央控制室的监控管理系统进行通信。向监控管理系统传送数据，并接受监控管理系统发出的开停机命令。
Ø 在彩色监视器(TFT)上显示所辖工段的工艺流程图，工艺参数，电气参数，设备运行状态。通过键盘或鼠标设定工艺参数，控制电气设备。
Ø 采集的主要工艺参数：水位、流量、压力、温度、PH、溶解氧、ORP、MLSS、COD、浊度、硝氮，电流，电压，功率等。
Ø 设不间断电源，保证在停电故障时系统仍能安全可靠地运行。
Ø 为实现系统的正常运行，承包人应提供所需的输入、输出模块。
Ø 每个I/O机架应有安装好的备用I/O点，为实际使用量的20%。
Ø 每个I/O机架应有实际使用量30％的备用插卡空间。
Ø 所有的PLC应装备相同的CPU模块型号，应根据整个厂内所有PLC站的最高要求来决定其型号。
3.1.2.3 就地控制
在设备调试、维修阶段提供现场操作的手段，在意外情况下可以以最快的方式进行现场紧急停车。
3.1.3 系统构成
根据本厂工艺流程和总平面布置，按照控制对象的区域、设备量，以就近采集和单元控制为划分区域的原则，拟设1座中央控制室、1座现场控制站、工业电视监控系统、软件系统、防雷过电压保护系统、供电系统组成。
3.1.3.1 中央控制室CCR
中央控制室（简称中控室）设在污水处理厂的综合楼内。中控室设置1台服务器、1台操作员站、1台工程师站、1台投影仪、1套事件数据图表打印记录装置、1套不间断供电电源，1套工业电视监控系统。中央控制系统通过工业以太网现场控制站LCS连接。
1台操作员站可进行工艺监视和电力监视。1台工程师站作为系统管理操作站，同时为工艺监控操作站和电力监视操作站作备用，构成互为冗余的操作站。
打印记录装置包括1台网络打印机、1台事件图表打印机。
中控室完成全厂自动控制和生产的管理，它集中监视、管理、控制整个污水处理厂的全部生产过程和工艺过程。对生产过程的自动控制、自动保护、自动操作、总调节、以及工艺流程中的各重要参数、设备工况等都进行在线实时监控。
1) 生产监视
操作人员通过显示终端、投影仪等显示设备对污水处理厂的生产过程进行监视，显示设备的工作状态及其参数细节、工艺数据及其历史趋势、数据图形和列表。
2) 过程控制
操作人员通过人机界面监视生产过程，调整工艺参数，实现对现场设备运行的过程控制。
中央控制系统主要进行运行调度、参数分配、数据存储、信息管理；可直接控制关系到全厂运行调度的设备；向各个现场监控系统分配所在区域或节点的运行控制目标，命令工艺设备（组）投入或退出系统运行。对于现场设备的控制一般不直接参与。对于中央控制系统允许投入运行的设备（组），其具体的控制过程由所在现场监控系统管理；对于中央控制系统禁止投入运行的设备（组），由所在现场监控系统控制其退出运行，并被标记为不可用设备，不再对其启动。
3) 数据管理
中央控制室是全厂生产过程的数据、信息中心。中央控制室数据库中记录由各个现场监控系统上报的现场数据，中央控制系统数据服务器对这些数据进行处理，装入历史数据库、生成生产报表、统计报表等，并定期刻录入光盘，进行存档。利用这些数据库可进行质量、能耗、成本等分析，对设备的运行和维护周期进行管理。
4) 报警管理
当污水处理厂工艺过程或设备运行出现异常时，中央控制系统立即激活报警处理程序，记录报警数据、同时发出声光报警，提示操作管理人员。声光报警管理方式设置如下：
声报警：由操作终端的内置扬声器发出，操作管理人员在确认后消除。
光报警：在操作终端的显示屏上弹出报警列表，并以不同的频率闪光显示报警内容，光报警在故障排除，运行恢复正常后自动消除。故障始末点的相关数据均存入历史故障数据库。
5) 事件处理
对于系统运行事件和重要的操作，都将按照时间顺序进行事件登录。事件登录列表是不可修改的，记录的主要信息有：中控室和各现场监控系统的操作员登录、控制命令和结果、修改设定值、写入数据操作、全部的报警、报警确认和解除。
6) 报表及打印输出
中控室可自动生成班报表、日报表、月报表、季报表、年报表、事件驱动报表、故障报警报表等。报表中有实时数据和统计数据，并可以插入说明文字。系统生成的文本、列表、图形、报表等内容全部可以在打印机上输出。
3.1.3.2 现场控制站LCS
现场控制站配置1套控制柜、1套UPS电源。柜内包括可编程控制器、24VDC电源装置、电源防雷过电压保护装置、网络适配器、总线隔离器、小型断路器、接线端子、小型继电器，安装连接缆线和附件等。
按照生产区域和功能状况拟划1座现场控制站。
1#现场控制站LCS1
LCS1由1套PLC，1台可编程终端、1台UPS电源以及测控区域内的自控仪表等组成。LCS1设在污水预处理区域的电房内。
对于工艺设备自成系统的控制装置（电控箱或电控柜），应能够提供Profibus DP接口。
3.1.3.3 变电站综合保护系统
变电站综合保护系统（见电气部分）由电气专业设计，并提供100Mbps工业以太网接口，将变电站电气数据上传至中央控制室。
3.1.3.4 软件系统
采用标准的Windows XP平台。
包含支持世界主要硬件厂商的各种网络驱动程序，支持Ethernet、Profibus现场总线、控制总线。
基于实时的客户／服务器结构及组件（COM）内核,即插即解决（Plug&Solve）结构，方便集成第三方应用。
全面支持Active X控件，提供专业水处理过程控制图形库。
完整的支持OPC客户(OLE for Processing Control Client)及OPC服务器(OLE for Processing Control Server)模式。
标准SQL/ODBC API接口，方便关系数据库集成。
采用友好的中文化的人机界面，图形界面。
有系统员和操作员安全保密功能。
调度处理器使任务可以基于时间或事件触发，根据需要在前/后台运行。
支持1600x1200高分辨率彩色图形显示器。
支持各种Windows标准打印机及外围设备。
内置微软标准编程语言,嵌入式Visual Basic for Application。
支持多种用户SDK开发工具包和支持VB、VC的开发接口。
为用户提供丰富方便的图形组态、系统组态功能，易于构成各种服务器、图形工作站。
先进的报警和信息管理，提供无限制的报警区域选择，报警过滤，和远程报警管理等功能。
丰富的报警功能、分析报表功能，在线编辑功能、打印功能。实时数据、历史数据分析、综合功能，数据记录保存功能。
易于实现多用户、多任务、多终端。
允余功能、在线、离线切换功能，自动手动切换功能。
用户能够进行重新组态和修改程序，而不需要另外购配软件。
必须具有网络防火墙、实时病毒监控、杀病毒功能。
中央控制室应能随时监视整个污水厂的运行状态、显示各种检测值及参数，以图形、表格形式显示现行及历史值，追忆各种临界提示、错误及越限报警，显示及打印分析报表。
3.1.3.5 系统供电
供电方式：220VAC采用在线式、隔离型、连续双转换的UPS不间断供电电源，蓄电池续流能力为1小时以上。
各现场控制站、各种自控设备所需的24VDC直流稳压电源，由各个部分自控设备配套提供。
中央控制室、现场控制站的220VAC 50Hz电源由电气的各变配电站供给。经UPS不间断电源后，由供电箱分配至各用电设备。该供电箱由自控仪表集成商根据施工设计图提供。
3.1.3.6 工业电视监控系统
由前端摄像、传输、显示和控制等四个主要部分构成，并设有硬盘录像机装置，以记录监视目标的情况。
1）前端摄像部分
摄像部分是电视监控系统的前沿部分。它布置在被监视场所的某一位置上，使其视场角能覆盖整个被监视的各个部位。其作用是把系统所监视的目标，即把被摄体的光、声信号变成电信号，然后送入闭路电视监控系统的传输分配部分进行传送。摄像部分的核心是电视摄像机，它是光电信号转换的主体设备。
2）传输部分
传输部分就是系统的图像和报警信号通路。同时，由于需要在控制中心通过控制台对摄像机、镜头、云台、防护罩等进行控制，因而在传输系统中还包含有控制信号的传输。
3）控制部分
控制部分是是实现整个系统功能的指挥中心。控制部分主要由总控制台组成。总控制台中主要的功能有：视频信号放大与分配、图像信号切换与记录、摄像机及其辅助部件（如镜头、云台、防护罩等）的控制（遥控）、防盗报警控制主机、报警录像机等等。
4）显示部分
显示部分由专用监视器组成。其作用是把送来的摄像机信号重现成图像，并且图像可以进行保存。
3.1.3.7 防雷、过电压保护装置、接地
根据系统需要，为了保护计算机、PLC、仪表和工业电视监控等设备，对中央控制室、现场控制站、监视系统、控制及分析仪表的每个信号和电源进线端口设置防雷保护器及过电压抑制器。对非光缆通讯网络端口配置合适的总线隔离器。
接地装置按照国家标准，根据系统接地要求分别接地。
在中央控制室设置第一级电源防雷器、第二级电源过电压保护器、退耦分压器、第三级电源浪涌吸收保护器、信号防雷器（以太网信号、视频信号、摄像机控制信号等）、等电位连接器。
在各现场控制站设置第一级电源防雷器、第二级电源过电压保护器、退耦分压器、第三级电源浪涌吸收保护器、总线信号防雷器、直流电源防雷器、等电位连接器。
3.1.4 主要自动控制内容
以下为各个控制回路的基本描述，系统集成商中标后应根据自身经验对各控制过程进行优化和详细的描述。
3.1.4.1 格栅自动控制系统
根据水位差测量仪检测的格栅前后水位差阈值自动控制机械格栅的运行。当机械格栅停止运行的时间超过设定值时，系统转由时间控制，自动启动机械格栅。PLC系统还将按软件程序自动控制机械格栅的顺序启动、运行、停车以及安全联锁保护。水位差设定值，格栅的运行时间及格栅运行周期可调。
3.1.4.2 泵组自动控制系统及运行优化的调节
根据物位测量仪的检测值自动控制多台泵组的轮值运行。当液位升高至某一设定值时，自动增加泵的运行台数；当液位降低到某一设定值时，逐台减少泵的运行台数。同时，累积各泵的运行时间，自动轮换备用泵。当物位降到干运转保护位置时，自动停止全部泵的运行，以保证各泵的安全。
3.1.4.3 电动闸门的控制
电动闸门的旁边设置现场手动操作箱，操作箱面板上设手动/远动转换开关。手动状态下，由操作箱面板上的按钮控制闸门的开闭；远动状态下，由中控室遥控闸门的开闭。闸门的状态和工况在中控室的显示系统上显示。
3.1.4.4 生物池曝气量的控制
曝气量自动调节的方法是：首先通过溶解氧测量仪检测生物池的溶解氧，用空气流量计检测生物池空气管的流量，溶解氧值调节生物池空气管上的电动调节阀，以调节鼓风机曝气量。通过监控管理系统的操作屏可以设定生物池的溶解氧值。
3.1.4.5 鼓风机压力的控制
每台鼓风机均有鼓风机制造商配套的现场控制箱及总控制箱，可以选择手动和自动两种工作模式。鼓风机房空气总管的温度、压力控制鼓风机运行的输入参数。自动状态下，鼓风机总控制箱根据空气总管压力自动控制开机台数和各鼓风机的有关风阀，保持空气总管压力的恒定。
风机在一定时间间隔内的启停次数严格按照设备特性要求执行。每台鼓风机的运行时间被累积记录，保证各台鼓风机的运行时间均匀，同时根据设备保养要求，提出保养维修建议。
鼓风机总控制箱具有Profibus DP现场总线接口，现场控制站LCS通过鼓风机总控制箱采集各鼓风机组的运行状态、遥控各鼓风机运行。
3.1.4.6 污泥回流量的控制
回流污泥量的控制采用比例控制以保证污泥混合液浓度在一定的范围内。根据生物池的进水量、回流污泥浓度控制回流污泥泵的运转台数、运转时间，保证生物池微生物的需要量。通过现场控制系统的操作屏，可以设定回流污泥比例。
3.1.4.7 污泥脱水的控制
污泥脱水系统的控制采用时间控制和手动控制。该系统中设备的启动顺序依次为倾斜螺旋输送机、水平螺旋输送机、脱水机、加药泵、进泥泵，停止顺序与之相反。当药液制备段的溶液罐的液位低，进泥泵的进泥流量低、系统中任何一台设备发生故障时，系统停止运行。通过现场控制系统的操作屏，可以设定每天允许的运行次数及每次运行的时间。
3.1.4.8 电力监控
在中控系统设置电力监控程序，显示电力系统的主接线、各段母线的电压、各母线开关的状态和电流、各变压器的状态、各主要用电设备的状态和电流、高压进线、低压进线处的电量数据等，实现监控、管理污水处理厂的电力消耗。电气数据应能通过以太网接口上传至中央控制室进行显示、记录、存档（见电气部分）。
3.2 污水处理厂仪表系统
现场仪表作为计算机监控系统的检测单元，其性能的优劣直接影响到整个计算机监控系统的好坏。仪表是现场采集工艺参数的主要仪器，现场设置的检测仪表是本厂实施科学管理的主要因素之一。
3.2.1 系统的可靠性
由于现场仪表检测的介质成分比较复杂，仪表安装的环境比较恶劣。为了保证污水处理过程的安全、可靠的进行，在选择仪表时选用符合工业级标准的、成熟定型的，且经过现场使用并证明是成功的产品。考虑到水质及现场环境的条件，为防止探头结垢，尽量选用非接触式、无阻塞隔膜式、自清洗式的传感器，且户外安装的仪表变送器保护等级应达到IP65，浸没在水下的仪表传感器保护等级应达到IP68。室外仪表应具有对-35℃至+45℃的长时间耐受性能。污水处理厂腐蚀性气体浓度较高，系统应具有良好的耐腐蚀性。
3.2.2 系统的先进性
在系统可靠性的前提下，先进性也至关重要，因为科学技术在发展，我们选择的仪表，代表着当今的科技水平。产品的先进性主要表现在：仪表全部采用智能型测量仪表；便于计算机系统连接和维护管理的方便，具有自动补偿功能、具有兼容性通讯协议、具有自诊断、信号保持、故障报警等功能。
3.2.3 系统的方便性
仪表在使用时具有安装操作方便、简单易学、界面清楚、功能实用，维护人员可以很方便的对仪表进行维护、检修等操作。仪表采用4~20mA的输出信号输出，并带足专用电缆和安装附件。
3.2.4 仪表主要监测内容
1）温度
进水温度、出水温度、鼓风机房空气总管温度等；
2）压力
鼓风机总出口空气压力；
3）流量
污水进水流量、回流污泥流量、工厂出水流量、污泥脱水机进泥流量、鼓风机出口空气总管流量等；
4）液位
粗/细格栅水位差、进水泵房水位、回流污泥泵房泥位、出水及雨水泵房水位等；
5) 水质分析
进/出水pH值、进/出水浊度、进/出水COD值、进/出水NH3-N值、溶解氧浓度、固体悬浮物浓度、硝氮、污泥浓度等；
