污污水厂自控及视频监控系统实施方案V3g

污水处理有限公司

污水厂自控及视频监控

系统实施方案V3

污水处理厂自控及视频监控系统实施方案

目录

1.污水处理厂自控系统................................................3

1.1自控系统的设计原则...........................................4

1.2自控系统的主要功能...........................................4

1.2.1自控系统实现的主要功能.................................4

1.2.2自控系统提供的监控显示画面..............................5

1.2.3自控系统主要技术性能指标................................6

1.3自控系统结构及站点设置........................................7

1.3.1站点设置................................................7

1.3.2自控系统结构............................................8

1.4自控系统监控对象及设备.......................................10

1.4.1监控对象................................................10

1.4.2监控信号................................................11

1.5自控系统软硬件选型及配置....................................24

1.5.1中控室配置设计.........................................24

1.5.1.1中控室硬件选型及配置.............................24

1.5.1.2中控室软件选型及配置.............................24

1.5.2PLC系统配置设计.......................................26

1•6自控系统质保证措施.33

2.污水处理厂视频及安防监控系统....................................36

2.1视频监控系统..................................................36

2.2安防监控系统..................................................37

污水处理厂自控及视频监控系统实施方案

1.污水处理厂自控系统

由北京市政工程设计研究院设计的污水处理厂二期工程，其处理规模为18

万n）3/d,污水处理采用氧化沟工艺。其主要工艺设施包括：粗格栅、进水泵房、

细格栅和曝气沉砂池、生物池、沉淀池、提升泵房、V型砂滤池、紫外线消毒渠、

鼓风机房、污泥脱水机房、排水池、冲洗水池、加药间及回收池等。

污水经过一期粗格栅、泵房后进入二期提升泵房，提升后经细格栅进入曝气

沉砂池，曝气沉砂池分两个系列。污水处理采用氧化沟工艺，曝气采用底部曝气。

氧化沟分两个系列，每个系列分两组，共四组。每组氧化沟分为厌氧区、缺氧区

和好氧区。厌氧区、缺氧区设水下搅拌器，好氧区通过离心鼓风机供空气传氧。

好氧区设内回流泵。污泥回流泵选用轴流泵，剩余污泥泵选用潜污泵输送。污泥

处理采用离心浓缩脱水一体机。氧化沟出水经配水井进入沉淀池沉淀，沉淀后水

经二次提升后，进入V型砂漉池进水井。深度处理采用V型砂泥池，并设有排水

池、接触池。消毒采用紫外线消毒。

作为一个新建的污水厂，污水处理过程除了要满足设计的工艺要求以外，关

键是工艺设备都能稳定可靠地运行，工艺处理过程尽可能做到经济高效。为了实

现此目标，在2008年11月份，集团公司技术部组织了集团内的相关专业技术人

员对北京院所作的《污水处理厂二期工程施工设计》图纸进行内部审议，在审议

会上，以会人员本着认真负责的态度，仔细核对设计文件中的配置和设计参数，

并对该厂的工艺、电气、土建和自控仪表及视频监控系统的设计向设计院提出了

一些优化意见，经设计院复核并报市水务局水污染治理指挥部办公室批准，同意

集团公司内部审议会提出的优化建议（详见市水务局水办《关于污水处理厂施工

图优化的批复》）。龙岗污水有限公司收到水务局的有关批文后，随即委托开天源

公司，根据设计院的施工设计图纸和水务局的有关批文，编写自控系统实施方案。

接到甲方的委托后，开天源公司组织有关技术人员根据设计院的原有设计、

市水务局水办的批复文件、设计院根据批复文件所提交的“变更设计单”（表

ZL07-18）等三份文件，对原设计进行了优化调整，并于2009年11月中旬向龙

岗污水有限公司和集团技术部提交了第一稿的《深水龙岗污水处理有限公司污水

厂自控及视频监控系统实施方案》，集团技术部于同月27日组织集团内的相关专

污水处理厂H控及视频监控系统实施方案

业技术人员对第一稿的方案进行了认真的讨论，并形成了一致的意见（意见内容

详见《深水龙岗污水公司下属污水厂自控系统建设方案讨论会会议纪要》），现有

方案（可称为第二稿方案）是综合考虑了会上各专家的意见后，对第一稿实施方

案进行了进一步优化的方案。

1.1自控系统的设计原则

一个好的自动化控制系统，需要从系统的先进性、开放性、安全性、扩展性、

稳定性和易用性等几个方面来考虑，一是采用最新的计算机技术，选用符合国际

标准和国家标准的先进的硬件产品、通用和成熟（功能完善）的软件产品。二是

采用分布式系统结构，将系统的任务分布到监控系统各网络节点上,使风险分散,

以保证系统的高可靠性，不会因为单个节点计算机的故障引起整个系统的痹痪。

同时，由于任务的分散执行，使得系统的响应速度和处理复杂问题的能力大大增

强。

根据集团公司对污水处理厂的运行管理要求，结合污水厂建设的实际情况，

我们确定的自控系统的设计原则如下：

①现场控制分站实现无人值守；

②监控系统设计采用开放的分布式控制系统，立足于系统的可靠性、先进

性和适用性，做到全厂运行管理的集中监视调度和分散控制；

③自动化控制设备选型遵循可靠性高、使用方便、安装及维护简单和价格合

理的原则，选择其行业中的主流产品，并在设计上预留扩充空间；

④监控系统采用带自愈功能的100Mbps光纤工业以太环网，自动化监控系统

与视频监控系统合用同一网，即数据视频语音三网合一；

⑤所选软件为模块化结构化软件，便于用户程序的编辑、调试、修改和更新;

⑥控制方式为中央控制、车间控制和设备现场控制的三级控方式，采用自动

与手动控制相结合，就地控制级优先。

1.2自控系统的主要功能

1.2.1自控系统实现的主要功能

（1）采集污水厂各个监控子站的实时生产数据，生成实时数据库，建立整个污

水厂的数据服务器。

（2）对系统采集的实时数据进行分析计算，提供分析计算结果。

污水处理厂自控及视频监控系统实施方案

(3)对采集的实时数据进行分析，根据工艺要求产生报警信息。

(4)读取历史数据库的数据，对历史数据进行直观显示，为用户提供历史数据

的访问界面。操作员可通过该界面浏览查询历史数据库的数据和数据均分

析结果，了解系统的历史运行情况，并能根据用户需要动态绘制和打印各

种比较曲线、趋势曲线等。趋势图上可以改变时间范围、显示参数等。

(5)综合处理实时数据和历史数据，根据需要生成生产数据日报表和月报表、

故障统计报表、操作统计报表等。

(6)建立监控系统双备份，提供系统冗余功能，保证系统不间断监控。

(7)实行系统的多级密码保护，确保系统和数据的安全。对监控系统操作员权

限进行管理设置，根据不同的权限赋予不同的监控功能。

(8)提供完善的图形化监控画面，通过这些直观的画面对各个车间进行监控。

1.2.2自控系统提供的监控显示画面

中控室上位系统提供的监控显示画面共分九种，画面总数则视乎污水厂的处

理工艺和规模即工艺设备的多少而定，一个污水厂的监控画面总数少则几十幅，

多则上百幅。各种监控显示画面的特征和功能如下述：

(1)全厂概貌图总显示画面

◊显示各车间监控子站在地理上的相对关系；

◊显示各车间监控子站的通信状态以及主要的生产及工艺参数；

◊点击各个车间站的示意图符，可调出各车间子站的主要监控画面。

(2)全厂工艺流程总显示画面

◊图形化显示全厂的工艺流程；

◊显示各个工艺流程的主要生产参数、工艺参数以及生产状态；

◊点击各个工艺图符可调出相应工艺的监控画面。

(3)监控系统主画面显示

◊该画面把操作员级的所有工作都放在一起，每一部分除有文字标注之外，

还把各部分的内容通过图标的方式显示出来，这样只需轻轻一点，就可以

随时准备开始做任一工作，主要的目的是把系统的功能一目了然放在一个

视野中。该画面可以根据操作人员的分工和权限进行个性化的调整。

⑷全厂信号汇总画面

◊以表格的形式显示全厂所有监控子站的主要的生产数据，方便操作人员

污水处理厂H控及视频监控系统实施方案

纵览全厂的生产情况；

◊表格中以不同的颜色区分不同的状态值；

◊表格中提供进入相应监控数据子画面的链接。

(5)报警一览画面

◊动态显示系统中各个监控子站的所有报警的产生情况，包括报警的时间，

报警确认的时间，报警消失的时间，报警的优先级别等；

◊以不同的颜色区分不同的报警，通过右键点击相应的报警，可以进入该报

警的监控子画面；

◊统计系统总的报警数目以及总的的未确认很警数目。

(6)生产曲线画面

◊该画面提供与历史数据库的显示接口，用户可在该画面中选择需要查看的

曲线的内容，选择需要查看的时间段，动杰选择需要查看的生产数据；

◊该画面的时间轴和数据轴可以动态改变，可以改变查看曲线的颜色和时间

范围等，并可以将需要的曲线直接打印输出；

◊通过该画面，用户可以查看到几年前的生产曲线，系统保存在历史数据库

中的数据将通过曲线的方式提供给用户；

◊系统预计将在该画面中提供700多条曲线的显示功能。

(7)系统菜单画面

◊提供系统的管理功能，主要包括安全权限管理、报警管理、SCADA配置管

理以及实时数据库管理等功能。

(8)设备或设施详细监控画面

◊通过改变颜色、位移、填充比例以及隐化、闪烁、动态数值显示等方法来

实现泵、阀等各种设备及仪表的动态运行效果，动态反映过程的状态；

◊显示该工段主要指标和捽制回路的捽制参数，并可根据牛产要求修改控制

回路的设定值。

1.2.3自控系统主要技术性能指标

平均无故障间隔时间MTBF>20,000小时

可用率A299.8%

系统综合误差：

数据正确率1>98%

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时间参数：

主机的联机启动时间tW2分

报警响应时间tW3秒

查询相应时间tW5秒

实时数据更新时间tW3秒

控制指令的响应时间tW3秒

计算机画面的切换时间tWO.5秒

L3自控系统结构及站点设置

1.3.1站点设置

随着科技的进步和国民经济的发展，对污水史理厂的运行管理提出了越来越

高的要求。现在的污水处理厂自动控制系统，不但要对各工艺设备、设施和仪表

进行可靠的监测和控制，而且要对污水处理的全流程进行高效管理，以确保排放

达到更高的水质标准和节能降耗的目标。

为了实现上述目标，设计的自控系统为一个开放的分布式控制系统，在污水

厂综合办公楼中控室设中心站，在各工艺车间设置现场控制分站。每个现场控制

分站由PLC系统、HMI人机界面、工业以太网交换机、不间断电源（UPS）及防

雷电保护装置组成。

污水处理厂自控系统由中控室中心站、六个现场控制分站组成。六个现场站

分别为PLC1控制分站（设在二期总变配电室）、PLC2控制分站（设在排水池）、

PLC3控制分站（设在脱水机房）、PLC4控制分站（设在鼓风机房）、PLC5控制

分站（设在加药加氯间）、PLC6控制分站（设在滤池公共设备间）。其中PLC6

控制分站还包含七个控制子站PLC6.1-PLC6.7,每个子站监控两个滤池格（即

PLC6.1监控1#和2#>PLC6.2监控3#和4#、PLC6.6监控11#和12#、PLC6.7

监控13#和14#）,另外还有一个紫外线消毒系统监控子站PLC6.8。

PLC1控制分站实现对粗格栅间、进水泵房和主配电间的设备和设施进行监

测和控制，PLC柜安装在主配电间值班室，设两个1000X600X2000的标准PLC

柜；PLC2控制分站实现对细格栅及沉砂池、排水池及泵房、MCC2配电室的设

备和设施进行监测和控制，PLC柜安装在MCC2配电值班室，设两个1000X600

X2000的标准PLC柜；PLC3控制分站实现对生物池及污泥脱水间的设备及设

污水处理厂H控及视频监控系统实施方案

施进行监测和控制，PLC柜安装在脱水车间值班室，设两个1()0()X60()X200()

的标准PLC柜；PLC4控制分站实现对鼓风机房及配电间的设备设施进行监测和

控制，PLC柜安装在配电间MCC4值班室，设2个100()义600X200()的标准PLC

柜；PLC5控制分站实现二沉池及配水井、加氯加药间的设备设施进行监测和控

制，PLC柜安装在加药间值班室，设2个1000X600X2000的标准PLC柜；PLC6

控制分站实现对提升泵房、滤池反冲洗泵房设备间的设备设施进行监测和控制，

PLC柜安装在滤池反冲泵房值班室，设1个1000X600X2000的标准PLC柜。7

个滤格控制子站PLC6.1—PLC6.7实施对14个滤池格的设备及仪表的监测和控

制，7个就地控制柜安装于滤格管廊上方；紫外线消毒系统控制子站PLC6.8实

施对紫外线消毒系统设备进行监测和控制。

1.3.2自控系统结构

自控系统结构如下图示：

污水处理厂自控及视频监控系统实怖方案

公XH/费樽/匕州FKMlfctft«SK

公司向那上

牛产车间现场监控造

污水处理厂自控及视频监控系统实施方案

L4自控系统监控对象及设备

1.4.1监控对象

1）PLC1控制站实施对37台设备（含仪表）的监测和控制。其中：

变配电室：6台10KV高压柜、2台变压器、3台0.4KV低压柜；

进水泵房：6潜水泵（其中一台带变频潜）、3台电动阀门、2台超声波液，立计、

2台H2b报警器；

配水井：3台电动闸门、2台电动调节阀、1台格栅机、4台超声波液位差计、

1台H2s报警器；

沉砂井：2台潜水砂泵。

2）PLC2控制站实施对43台设备（含仪表）的监测和控制。其中：

变配电间：3台0.4KV低压柜；

排水池泵房：3台上清液泵、5台污泥泵、4台电动阀门、3台超声波液位计；

曝气沉砂池：3台鼓风机、2台砂水分离器、2台电动阀门、1台气体流量计；

细格栅间：4台转鼓格栅机、1台无轴螺旋输送机、4台电动阀门、4台超声

波液位计、2台电磁流量计、1台H2s报警器、1台NH3-N测

定仪。

PLC2子站：2台桥式吸砂机。

3）PLC3控制站实施对35台设备（含仪表）的监测和控制。其中：

脱水机配电间：2台10KV高压柜、2台变压器、3台0.4KV低压柜；

污泥脱水机房：6台电磁流量计、3台转子流量计、1台超声波液位计、3台离

心机、3台污泥切割机、3台污泥泵、3台加药泵、2台回用泵、

1套絮凝剂制备装置、3台螺旋输送机。

4）PLC4控制站实施对142台设备（含仪表）的监测和控制。其中：

鼓风机房配电间：14台10KV高压柜、2台变玉器、5台0.4KV低压柜；

生物池污泥泵房：8台溶氧测定仪、8台氧化还原电位仪、4台MLSS测定仪、

4台热式气体流量计、56台水下推进器、12台内回流泵、8

台污泥回流泵、4台剩余污泥泵、8台电动阀门、4台电动调

节阀门、4台搅拌机、1台剩余污泥流量计。

5）PLC5控制站实施对117台设备（含仪表）的监测和控制。其中:

污水处理厂自控及视频监控系统实施方案

加药配电间：2台0.4KV低压柜；

加药系统：4台超声波液位计、2台搅拌机、7台投加计量泵、38个电磁阀、

14台电磁流量计、2台冲洗水泵；

加氯系统：I台超声波液位计、2台投加计量泵、9个电磁阀、4台电磁流量计;

二沉池及配水井：8台吸刮泥机、24台电动闸门等

6）PLC6控制站实施对47台设备（含仪表）的监测和控制。其中：

滤池高低压配电间：2台10KV高压开关柜、2台变压器、3台0.4KV低压柜;

二次提升泵房：5台提升泵、2台电动闸门、1台SS测定仪、1台超声波

液位计；

混合井：2台搅拌机；

淀池设备间：3台反冲风机、3台反冲洗水泵、6台电动阀门、2台电动

调节阀、6台压力变送器、1台浊度测定仪、1台电磁流量

计、1台气体流量计、3台电动阀门等。

1.4.2监控信号

根据北京院的相关设计文件，各工艺车间自控及仪表系统详细的I/O信号清单

如下表：

污水厂二期工程自控系统监控设备、信号及10模块配置清单

PLC1监控分站二期总变配电室控制分站

监控对象数量通信通信脉入开入开出模入模出

电气设备或仪表QTY节点COMPIDID0AIA0

变、配电系统

10/0.4kV变压器出线柜44

合掉闸、故障、现场/远方1212

合闸、掉闸控制88

电流、有功电度、无功电度208

10kV出线柜22

合掉闸、故障、现场/远方66

合闸、掉闸控制44

电流、有功电度、无功电度104

变压器2

温度报警2

0.4kV进线柜22

合/掉闸2

电流、功率因数8

污水处理厂自控及视频监控系统实施方案

0.4kV母联柜11

合/掉闸1

电流33

粗格栅

超声波液位差计4

液位差4

HB报警器1

H2s浓度1

格栅除污机1

开停、故障、现场/远方3

开停控制1

沉砂井

潜水砂泵2

开停、现场/远方4

泵和电机故障、过载故障4

开停控制2

进水泵房

超声波液位计2

液位2

HB报警器2

H2s浓度2

潜水排污泵（变频）11

开停、故障、现场/远方33

潜水泵及电机故障1

开停控制1I

频率及频率控制211

潜水排污泵55

开停、故障、现场/远方1520

潜水泵及电机故障5

开停控制55

电动闸门3

开、关、故障、现场/远方12

开、关控制6

配水井

电动闸门3

开、关、故障、现场/远方12

开、关控制6

电动调节闸门（可调堰门）2

开、关、故障、现场/玩方8

污水处理厂自控及视频监控系统实施方案

开、关控制4

开度、开度控制22

37COMPIDIDOAIAO

I/O点数合计1597129537153

污水厂二期工程自控系统监控设备、信号及10模块配置清单

PLC2监控分站排水池控制分站

监控对象数量通信通信脉入开入开出模入模出

电气设备或仪表QTY节点COMPIDID0AIA0

0.4kV进线柜22

合/掉闸2

电流66

0.4kV母联柜11

合/掉闸1

电流33

细格栅

超声波液位差计4

液位差4

转鼓格栅44

开停、故障、现场/远方1212

开停控制44

无轴螺旋输送机11

开停、故障、现场/远方33

开停控制11

电动闸门4

开、关、故障、现场/远方16

开、关控制8

NH；-N测定仪1

NH3-N1

电磁流量计2

流量、流量累积22

H2s报警器1

H2s浓度1

曝气沉砂池

气体流量计1

流量、流量累积11

鼓风机3

开停、故障、现场/远方9

开停控制3

污水处理厂自控及视频监控系统实施方案

砂水分离器2

开停、故障、现场/远方6

开停控制2

电动闸门2

开、关、故障、现场/远方8

开、关控制4

排水池及泵房

超声波液位计3

液位3

上清液泵33

开停、故障、现场/远方99

潜水泵及电机故障3

开停控制33

频率及频率控制633

污泥泵5

开停、现场/远方10

泵和电机故障、过载故障10

开停控制5

电动闸门4

开、关、故障、现场/远方16

开、关控制8

43COMPIDIDOAIAO

I/O点数合计1147310538243

污水厂二期工程自控系统监控设备、信号及10模块配置清单

PLC2监控分站排水池控制分站

监控对象数量通信通信脉入开入开出模入模出

电气设备或仪表QTY节点COMP1DID0AIA0

PLC2.1系统1#桥式吸砂机

桥式吸砂机1

开停、故障、现场/远方3

开、停控制2

实际监控的I/O点数32

10〜15%冗余的I/O点数00

I/O点总数32

PLC2.1子站实配的I/O点数88

PLC2.1子站I/O模块配置数11

污水处理厂自控及视频监控系统实施方案

PLC2.2系统2#桥式吸砂机

桥式吸砂机1

开停、故障、现场/远方3

开、停控制2

I/O点数合计32

污水厂二期工程自控系统监控设备、信号及10模块配置清单

PLC3监控分站脱水车间控制分站

监控对象数量通信通信脉入开入开出模入模出

电气设备或仪表QTY节点COMPIDIDOAIA0

污泥脱水机房

10kV负荷开关柜2

合/掉闸2

变压器2

温度报警2

0.4kV进线柜22

合/掉闸2

电流66

0.4kV母联柜11

合/掉闸1

电流33

电磁流量计6

流量、流量累积66

转分流量计3

流量、流量累积33

超声波液位计1

液位1

离心脱水机3

开停、故障、现场/远方9

开停控制3

污泥切割机3

开停、故障、现场/远方9

开停控制3

污泥泵3

开停、故障、现场/远方9

开停控制3

絮凝剂制备装置1

开停、故障、现场/沅方3

污水处理厂自控及视频监控系统实施方案

开停控制1

加药泵3

开停、故障、现场/远方9

开停控制3

回用泵2

开停、故障、现场/远方6

开停控制2

无轴螺旋输送机2

开停、故障、现场/远方6

开停控制2

无轴螺旋输送机1

开停、故障、现场/远方3

开停控制1

水平位置、水平位置控制11

35COMPIDIDOAIAO

I/O点数合计3996118201

PLC3.1子站除臭系统

随除臭系统设备配套供货

7021201

污水厂二期工程自控系统监控设备、信号及10模块配置清单

PLC4监控分站鼓风机房控制分站

监控对象数量通信通信脉入开入开出模入模出

电气设备或仪表QTY节点COMPIDID0AIA0

变、配电系统

10kV进线柜22

合掉闸、故障、现场/远方66

合闸、掉闸控制44

电流、功率因数、有功电度

无功电度1248

K)kV母联柜11

合掉闸、故障、现场/远方33

合闸、掉闸控制22

电流33

10/0.4kV变压器出线柜44

合掉闸、故障、现场/远方1212

污水处理厂自控及视频监控系统实施方案

合闸、掉闸控制88

电流、有功电度、无功电度20812

10kV鼓风机出线柜44

合掉闸、故障、现场/远方1212

合闸、掠闸控制88

电流、有功电度、无功电度20812

10kV出线柜11

合掉闸.，故障，现场/远方33

合闸、掉闸控制2

电流、有功电度、无功电度523

lOkVPT柜22

电压66

变压器2

温度报警2

0.4kV进线柜22

合/掉闸2

电流、功率因数88

0.4kV母联柜11

合/掉闸1

电流33

0.4kV主要出线22

合/掉闸2

电流66

生物池及污泥泵房

溶解氧测定仪8

溶解氧8

氧化还原电位仪8

氧化还原电位8

MLSS测定仪4

MLSS4

热式流量计4

空气流量44

水下推进器56

开停、现场/远方112

推进器和电机故障、过载故障112

开停控制56

内回流泵12

开停、现场/远方24

泵和电机故障、i寸栽故障24

污水处理厂自控及视频监控系统实施方案

开停控制12

回流污泥泵8

开停、现场/远方16

泵和电机故障、过载故障16

开停控制8

剩余污泥泵4

开停、现场/远方8

泵和电机故障，过裁故障8

开停控制4

电动闸门8

开、关、故障、现场/远方32

开、关控制16

电动调节阀门4

开、关、故障、现场/远方16

开、关控制8

开度、开度控制44

搅拌机4

开停、故障、现场/远方12

开停控制4

剩余污泥管电磁流量计1

流量11

COMPIDIDOAIAO

I/O点数合计1914127426132874

污水厂二期工程自控系统监控设备、信号及10模块配置清单

PLC4监控分站鼓风机房控制分站

PLC4.1子站鼓风机系统

监控对象数量通信通信脉入开入开出模入模出

电气设备或仪表QTY节点COMPIDID0AIA0

压力变送器2

压力2

电动阀门4

开、关、故障、现场/远方16

开、关控制8

鼓风机41

开停、故障、现场/远方12

开停控制