供水厂GPRS自控系统设计方案

自控系统

技

术

方

案

设计单位：

二零一一年九月

目录

一、系统概述 (3)

1.1 工程概况 (3)

1.2 系统设计原则 (3)

1.3 系统组成 (3)

二、系统功能 (4)

中控室功能 (4)

通讯层功能 (7)

PLC控制站功能 (8)

测压终端 (8)

视频监控系统 (8)

清丰供水厂自控及视频监控系统框图 (11)

三、我公司设计及施工遵循以下标准： (12)

四、售后服务 (12)

附：清丰县第二供水厂增加自控设备清单................................................... 错误!未定义书签。

一、系统概述

1.1 工程概况

本工程是改造工程，该工程改造后并入第三水厂自控系统，可有效地加强对整个清丰供水系统的管理，直观及时地监控现场设备运行情况，增强安全供水保障措施，如实地显示和记录各种数据。

在改造过程中，既借鉴了国内先进水厂的成功经验，又充分考虑了本水厂的特殊情况，并将水厂运行管理经验融合于自控系统改造设计中，力求使系统具有先进性和实用性。

1.2 系统设计原则

结合清丰县第二水厂供水系统特点，本系统设计主要遵循以下几个原则：?选择成熟和先进的计算机控制系统，在供水过程中实现信息集中管理和科学操作的前提下，提高系统的的可靠性，现场各种数据通过PLC采集，并通过工业以太网传送到中央控制室，进行统一的监控和管理。中央控制室可以通过以太网来下发指令对现场的PLC进行控制和管理。

?现场PLC具有逻辑功能，控制现场测控仪表，完成现场、电气数据的采集和电气设备的控制，同时向中控室传送采集数据，报告运行状况，执行中控室的指令。

?设计上以中控为主，现场以手控/自动控制为辅的原则，系统以水厂为监控中心，将底层的设备和控制权分散到现场的PLC中，便于系统的管理和维护。?选择成熟和先进的计算机控制系统，在供水过程中实现信息集中管理和科学操作；

?设计视频监控系统；

?系统本着低成本、高效益、高质量的原则进行设计。

1.3 系统组成

根据实际情况，本套系统主要由自控系统和视频系统组成。其中自控系统分

为三部分：1.中控室部分；2.通讯层部分3. PLC控制站部分4.测压点终端；视频监控系统主要由高清晰摄像机和周边感应报警系统组成。

二、系统功能

中控室功能

中控室部分设在第三水厂中控室内，由工业控制机、显示器、上位监控软件和网络交换机组成，完成对水厂水源地提水、水厂送水等工艺流程的监控，其功能如下：

(1)用户登录

操作员必须输入正确的用户名和操作密码进行登录后才能进入系统。系统对不同的用户赋予了不同的操作权限，分为操作员权限和管理员权限。操作员只能进行设备操作和数据浏览，管理员可进行设备操作、数据浏览、参数设定、用户数量的增减和密码维护等。

(2)动态图显示

图形系统可以处理所有屏幕上的输入输出信号，可根据用户需要，用其图形工具对工艺图、动态曲线、历史趋势图及表格进行动态或静态显示。

1）全厂工艺流程动态示意图

2）全厂总平面图及水流向动态示意图

3）全厂测控仪表布置示意图

4）水厂低压配电系统

5）全厂总平面图

实时动态地显示全厂工艺流程动态图，流程图上包含各种设备实时运行状况、各种实时工艺参数。设备状况、工艺参数，进行流程图显示，通过画面切换显示。实时动态画面采用纵断流程和平面流程相结合的流程图显示方式。

流程图中所有设备的运行状态采用绿色表示；停止状态采用红色表示；故障

及中间状态采用黄色表示，报警采用声光报警。

操作界面中所有由PLC控制的设备设置就地/远程状态显示，只有当设备就地/远程状态处于远程时，远程控制才可用。当设备出现故障信号时，设备停止运行或禁止再启动。

(3) 报警显示

每个可能出现的报警有四种状态：

1）报警未消失未被确认

2）报警未消失已被确认

3）报警消失未被确认

4）报警消失已被确认

系统应对报警进行分组处理，按如下系统进行分组：

A 送水泵站

B 深井泵站

C 清水池液位

J 其他

中控操作站计算机的显示画面底部设置报警栏。在报警栏内显示至少最近4个报警未消失未被确认报警的详细内容，操作员通过画面切换选择报警表，报警表内显示中控操作站计算机中配置的所有报警列表及报警的详细内容。报警的详细内容包括：

1）报警的当前状态

2）每个“未消失”的报警发生时间

3）每个“消失”的报警发生时间及“消失”的时间

4）每个“已确认”的报警的确认时间

(4) 曲线图（能显示及打印）

1) 进、出水流量的日、月、年变化曲线。

2) 供水压力的日、周、月、年变化曲线。

3) 出水PH的日、周、月、年变化曲线。

4) 各泵站电流的日、月、年变化曲线。

操作员可通过菜单或按钮进入历史曲线画面，可选择需要的工艺参数查看历史曲线，可同时显示多条曲线，可对曲线进行放大或缩小，可任意选择需要查看的时间段。

（5）参数设置

所有可以进行调整的参数具备在线调整功能。每个参数规定调整的上下限值，如果操作员选择了限值以外的数值，系统将禁止接受并予以提示，所有参数的变化存储在PLC中。具有相应权限的用户才能对参数设定值进行修改。

（6）事件记录

系统发生的所有事件（如设备故障、越限报警、设备的启停等情况）或操作人员的登录、对设备的操作、参数的调整。必须通过事件记录功能记录下这些情况和操作过程作为今后分析事故的基础资料。事件记录的内容包括各种事件信息、事件发生时的用户、事件发生的时间等。

（7）报表处理

在监控软件的基础上专门设置了一套报表系统，系统自动记录各种工艺运行数据，将所有数据归纳汇总形成报表，报表可定时打印或召唤打印，操作员也可通过菜单或按钮进入报表画面查看历史报表。

报表包括：生产报表、事故报表、设备开/停时间表等，具体报表的种类及格式，结合采集数据的形式由系统使用单位确定。

（8）画面切换

中控操作站计算机显示的画面间的切换简明方便，包括：

1）从菜单上直接进入任何画面

2）从总流程图可直接进入任意泵站

3）直接进入上级和下级流程图

4）可从其它任何画面进入报警表

5）从其它任何画面进入相关的流程图查找最近的“未消失”的报警

通讯层功能

本工程通讯系统采用SG2000 系列GPRS无线透明数据传输终端。产品基于中国移动的GPRS网络，具有高性能、高可靠及抗干扰能力强等特点，提供标准232数据口可直接与计算机、PLC数据终端等连接，传输速率达171Kbps，具有远程诊断、测试、监管功能，满足本工程调度或控制中心与众多远端站之间的数据采集和控制。

1、现场PLC站与中控室通过GPRS模块采用专网固定IP协议进行通讯，高效可靠，可扩展多站，灵活、方便。

2、城区四个测压终端通过GPRS模块专网与中控室通讯，无缝隙实现点对多点实时通讯。

3、视频采集系统通过数字视频硬盘录像计算机机与中控室进行通讯，通讯系统采用宽带网络，能够保证监控图像实时，清晰传到中控室。

4、其中PLC站与中控室、视频采集系统与中控室之间的通讯是完全独立的，互不干扰。

5、在中控室设置100M以太网交换机、防火墙，以便将来可扩展到企业局域网和互联网、建立数据库服务和其他网络服务。

控制层工业以太网采用冗余环网拓扑结构是一个全集成的、完全符合 IEEE 802.3 国际标准的、为工业应用设计的、高可靠、高速率的工业通讯网络。在系统正常运行中，当某一个通道的部件或电缆发生故障时，可自动快速地切换到另一个通道，因此充分保证系统中央操作级通讯网络的可靠性，具有很好的开放性和可扩展性。

PLC控制站功能

PLC控制站，设有300系列的PLC一套，2KVA的UPS一台，触摸屏操作系统一套，具体功能如下：

1、可远程控制5台深井泵、3台送水泵和4台电动阀门及1台排污泵，并

结合视频监控系统实时看到远程控制后设备运行情况；

2、可采集管道压力、进出口流量、清水池液位、PH等参数，转换后上传至

中控室。

3、可根据中控室设定的参数，控制泵、阀的开关；

4、根据上传的管道压力，中控室设定一定压力后，PLC通过PID自动调节

给水压力，及开关的送水泵数量，保持恒压供水。

5、PLC站配置有一套触摸屏操作系统即人机界面，可通过人机界面操作设

备，达到与中控室同等控制效果。

6、可通过人机界面查看各设备运行情况，参数设定及显示。

7、可调出实时参数曲线、历史曲线及报表等，可实时监控水厂工艺流程。测压终端

城区设置四个GPRS测压终端，测量整个供水管网的末梢压力，实时反馈到中控室，由值班人员根据情况做出供水压力调整，从而保证供水管网保持恒压均衡。

视频监控系统

视频监控系统由视频硬盘录像计算机、高清晰摄像机及红外周边感应报警系统等组成。其主要监视范围为：送水泵房、配电室、变压器室以及厂区周边。其功能如下：

（1）具有强大的接入能力，大范围的监控点无死角覆盖；

（2）可适应各个监控点网络传输条件的差异性；

（3）视频监控存储时长不少于1个月。

（4）具有集中管控功能，保证整个系统可控制、易管理。

（5）具有很好的扩展性。

其次，系统具有完成各类应用的整合与调用，包括：

①监控图像的录制、存储与点播；

②传统报警系统的视频化改造；

③图像识别、移动侦测等。

④系统结合分级、分层、分权的管理机制进行图像资源的合理化调用，

不同级别、不同层次的用户对图像资源的使用权限、优先次序是不同

的。系统支持分层组网架构，且具有灵活的用户管理能力。

（5）作为一个资源共享的平台，系统具有资源的保密性、运行的稳定性，因此系统具备可靠、强大的安全特性。

上述方案技术先进，通讯可靠，该技术我公司已在多个项目中成功运行至今，其在稳定，易维护，能适应不同的工业环境等方面优点突出，得到用户的一致好评。长时间以来证明了该产品实用可靠，完全达到了预定的功能和目标。

该系统并入三水厂系统后，清丰县总供水系统自控示意图如下：

10

清丰供水厂自控及视频监控系统框图

11

三、我公司设计及施工遵循以下标准：

CECS81：96 《工业计算机监控系统抗干扰技术规范》

GB50174-93 《电子计算机机房设计规范》

GB／T8566-95 《信息技术软件生存期过程》

GB8566 《计算机软件开发规范》

GB／T12504 《计算机软件质量保证计划规范》

GB50057-94 2000版《建筑防雷设计规范》

IEC1158 《现场总线标准》

IEC1000—1995 《电磁兼容性》

IEC1312—3 《雷电电磁脉冲的防护》

IEC61754 《光纤连接器接口》

GB50168—92 《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》 GBJ131—90 《自动化仪表安装工程质量检验评定标准》

四、售后服务

（1）保修年限及服务内容

为保证本项目的长期稳定运行，我方提供1．年的质保期，提供终身技术服务，在此郑重承诺：

A.质保期内

我方免费负责自控系统所有设备的消缺、维护、系统优化和软件升级等技术服务。对来不及修复的设备免费提供替代品，对无法修复的设备予以更换。

因产品质量致使设备不能正常工作时，我方免费负责维修或更换部件，且不收取任何服务费用。

B.质保期外

我方承诺对所供设备提供终身售后服务，负责软件升级及设备维修保养等，并以最优惠价提供系统设备的备品备件。

我方承诺在处理故障时，急业主之所急，无论在何种情况下，我方均将本着友好协作，共同解决问题的态度，先排除故障，恢复生产，再分析原因和责任。

我方将定期地对用户进行回访，收集用户意见和建议，进一步做好售后服务。

（2）解决问题、排除故障的速度

无论质保期内还是质保期外，我方承诺在接到用户服务要求后30分钟内作出响应，若系统出现故障，我方技术人员将在4小时内到达现场，排除故障，并交付使用。