中环水务（三水厂）
滤池冲洗控制系统（改造）
设
计
说
明
湖北誉中机电装备有限公司
一、项目背景
在水厂水质生产过程中，滤池处理过程的有效控制是保证水厂出水水质优劣及生产效率高低的关键因素。
在传统的滤池生产中，一般依靠人工操作进行生产，滤池正常的过滤时间以及滤池反冲洗各环节的时间和强弱都要依靠现场操作人员的经验进行调节。
由于受到人员素质及经验、环境温度、源水水质变化等各种复杂因素的影响，很难使出厂水质长期稳定。
因此水厂滤池的自动化控制对于出厂水质优劣尤为重要。
实现水厂滤池的自动化控制比传统水厂滤池控制系统具有更好的维护性和扩展性，确保水厂供水更安全更可靠。
同时可减轻操作人员劳动强度，改善工作环境。
该系统采用计算机控制，操作人员只需在计算机前，用鼠标操作即可实现站内各电气设备的动作执行和状态反馈
二、整体设计方案
1、保留原有的供电系统、重新设计现场控制箱。
2、整个控制系统由上位机和8个现场PLC控制站组成，现场PLC 负责控制行车的前后行走及定位、冲洗泵的起/停及冲洗时间、左右排污阀的开/关，以及行车的定位检测、设备的工作状态检测。
3、现场PLC安装在行车上，随行车一起移动，各个PLC和上位机之间通过网络交换机组成工业以太网。
通讯电缆采用行车专用拖缆，确保通讯电缆经久耐用。
4、整个控制系统可实现远程集中控制和现场就地控制两种操作方
式，远程集中控制和现场就地控制均设有手动和自动工作模式。
在自动工作模式下，可按照预设时间自动完成行走、定位、冲洗动作。
5、单台行车的定位控制
单台行车的定位检测由三个接近开关SQ1(前限位)、SQ2（位置检测）、SQ3（后限位）和九个位置挡块组成。
三个接近开关安装在行车上，随行车一起移动，九个位置挡块安装在轨道上，位置与滤池里的九个滤格相对应。
当行车在行驶过程中，接近任意挡块时停止，表示定位完成，PLC收到定位完成信号开始执行相应的冲洗过程。
单的滤格冲洗完成后，行车按照手动或自动方式移动到下一个滤格停止，重复冲洗过程只到9个滤格全部冲洗完成。
当SQ1、SQ3接近前后极限挡块时，行车停止当前方向的移动，开始换向，按相应的控制方式反向移动，重复以上冲洗过程。
三、自动化监控系统特点：
（1）自动化程度高
系统按“少人值守”“少人值班”的控制要求实现滤池及调度中心的计算机远程控制。
（2）性能完备，技术成熟
系统采用高可靠性、高性能、技术成熟的工业级产品部件，满足泵站工业环境的设备运行条件。
（3）集成度高
各个滤池设置独立的PLC控制，作为远程站点，负责本站点的设备控制及I/O信号采集。
上位机和各个远程站这间采用网络通讯，负
责整体调度。
减少复杂的布线环节，增加系统的可靠性。
（4）先进性好
系统配置和设备选型符合计算机发展迅速的特点，充分利用计算机领域的先进技术，系统达到当前的国内先进水平。
（5）开放性好，结构完善
系统为全分布、全开放系统，便于功能和硬件的扩充，分布式及模块化、结构化设计，使系统能适应功能的增加和规模的扩充，并能自诊断
系统结构图
四、上位机功能说明
1、系统简介
本系统的主要功能是对滤池反冲洗系统进行自动控制，实现行车自动定位、自动冲洗、自动排污这一循环生产过程。
该自动控制系统的所有操作都在上位机画面上进行，整个生产过程可在上位机实时监控。
该系统的控制方式分为手动和自动两种方式。
上位机画面上主要有以下功能：行车位置显示、行车的自动和手动操作、故障复位、故障查询、使用人员管理与登录、参数设置。
2、权限管理与登录
配置用户：有管理权限的人员可以添加和删除授权使用的操作员、技术员等用户，并可设置各用户的初始密码。
密码修改：当前登录人员修改自己的登录密码
用户登录：使用人员登录监控系统
注销：当前登录人员退出登录状态
3、操作及状态显示
计算机监控系统可以使运行人员通过屏幕对住设备的运行状态进行实时监视。
所有要监视的内容包括当前设备的运行及停运情况，并对各运行参数进行实时显示。
系统设有远程和就地两种操作模式。
只有在现场控制箱选择“远程”时，才可以在画面上对过滤系统进行远程控制，远程控制分为远程手动和自动。
4、故障显示
计算机监控系统实时扫描检查各故障状态信号，一旦发生状态变化将在屏幕上及时显示出来，同时记录故障及其发生时间，系统对故障状态信号的查询周期不超过1秒。
5、参数设置
可以根据生产需求在计算机上设置单个滤池的冲洗时间、滤池冲洗的间隔时间。
并通过网络将设定的参数传输到各个远程站点进行控制。
设定的参数值具有自动保存功能，断电后不容易丢失。
6、系统界面（见附图）
五、单个PLC控制站功能说明
1、系统构成
PLC控制站主要用来控制单个滤池的冲洗过程。
由主控回路、逻辑控制回路、信号检测回路三大部分组成。
2、主控回路：
由空开（电机保护型）、接触器、中间继电器组成。
用来完成行车、冲洗泵、排污阀的供电及过载保护功能。
3、信号检测回路：
由接近开关、状态选择开关、工作状态信号组成。
用来检测行车的运行位置、操作状态（就地、远程、手动、自动）、工作状态（运行、故障）等。
4、逻辑控制回路：
有西门子S7-200PLC担任单个滤池系统的逻辑控制。
根据相应的输入信号，用来控制行车的起停位置、冲洗泵的起停、排污阀的开关等。
与上位机实时通讯，接受上位机的指令，并向上位机反馈设备的工作状态。
可编程序控制器PLC的优点
①适应工业现场的恶劣环境，不要求空调，能抗电磁干扰与电压冲击。
②简单，易于使用，不必要求微机软硬件方面的知识，编程不需要高级语言。
③可靠性高，平均故障间隔时间(MTBF)超过20000小时，美国Modiocon和AB两家公司的产品可将MTBF提高到50000小时。
④编程或修改程序容易，程序可以保存和固化。
⑤体积小，价格低。
⑥可直接将数据送入处理器中，可直接连接到现场。
⑦可在基本系统上扩展，系统容易配置，与负载最远距离可达10000英尺，内存可以扩展。
⑧有很强的通讯功能，可与多种支持设备连接。
⑨系统化，有标准外围接口模块。
六、网络布线
整个控制系统有上位机、网络交换机、8个现场PLC控制站组成。
现场PLC控制站通过网线连接到网络交换机，经过网络交换机连接到上位机，从而构成工业以太网。
网线作为整个系统的重要组成部分，根据工作环境选用室外行车专用拖缆。
网线移动部分：随行车电源线一起捆扎，跟随行车一起拖动。
网线固定部分：沿滤池过道铺设至二楼控制室。
室外固定部分穿PVC管，增加防护。
七、系统原理图：（见附图）
八、主要配置清单：
PLC控制站（8台）
上位机部分。