西门子全集成自动化 - 水利和水处理行业.pdf-资料库

西门子全集成解决方案帮助客户实现数字化水务既高效又节能水利和水处理行业 Answers for industry.

自动化领域的忠实伙伴 Siemens — 一个享誉世界的名字，一个代表创新、客户导向和全球竞争力的象征。它不仅代表着 400,000 名员工和数百万客户，也代表着遍布 190 多个国家的几十万供应商和合作伙伴。它更代表着一系列独特的产品、系统、解决方案和服务。 Siemens 也传达着其创始人 Werner von Siemens 永恒的信念：“通过不断的进步服务于人类”。生命之源：水对于人类来说始终扮演了一满足的一种原材料。水的质量不容妥协。个重要的角色，即便到今天也依然没有动而且立法者也这么认为：长期以来，有关摇其重要地位。相反的是，供应清洁的水饮用水和污水的管理条例变得越来越严格。仍旧是我们这一代人面临的最大的挑战。要确保每个人都能享用纯净水，就有效性这也是全球水处理市场比几乎任何其它行而言，水厂必须满足最严格的要求。为了业增长更快的原因。能使用清洁的水，污水处理厂必须符合当近几年来，人们愈加意识到了水的价值 — 如同人们的需求一样，水是世界上最需要今的环保法规。 2 2

精彩案例：中国上海的白龙港污水处理厂试。采用统一的数据库，通过标准通讯网络交换数据，因此减少了用户的投资成本、缩短了项目建设和调试期、提高了整个系统的可靠性、体现了全集成自动化的显著优势。上海白龙港污水处理厂背后的事实给人以非常深刻的印象：它每天最多可处理 172 万立方米的污水，为 271.7 平方公里区域内的 356 万人口提供服务。白龙港地区的强劲增长使日污水处理能力必须加倍，即达到 210 万立方米。客户需求为满足以去磷和达到国家 II 级排放标准为目标的污水处理要求，方案的第一步是采用物化结合处理方法，第二步则是执行充气生物过滤工艺。由于所牵涉的处理厂区域有限，因此采用物化结合处理方法时使用了高效的沉淀池，以便并行执行混合、絮凝和沉淀工艺。 Siemens 解决方案白龙港污水处理厂的自动化系统采用 SIMATIC S7-400 系列产品，以两级控制网络、控制中心、两个服务器以及五个客户机为基础，通过冗余 WinCC SCADA 软件进行监控。由于所有组态编程都在服务器上执行，因此将会大大减少工作量。对于高效沉淀池、中和水池和污泥处理的现场控制站，SIMATIC S7-400 控制器将与分布式 I/O、阀门定位器、液位指示器、MCC、 MV 配电柜以及 PA 总线智能仪表（连接到 PROFIBUS-DP）配合使用。整套分布式控制系统都由 Siemens 提供，所有产品都经过了 Siemens 的组态、编程和测全集成自动化 — 水工业实现最高质量和可靠性的保障凭借全集成自动化（TIA、Totally Integrated Automation），Siemens 成为唯一一家提供全套系列集成产品与系统的供应商，可满足工厂自动化的各种需求 — 从水净化到污水处理，从现场级和控制级到管理级。TIA 可用来实现完美定制的自动化解决方案，以满足各种客户需求。由于完全集成，TIA 优化了处理过程并缩减了生命周期成本。TIA 还能够在提供很高级别投资安全性的同时最大程度降低工厂的总体复杂性。随之带来的结果是：能够可靠运转并生产合格产品的工厂。全集成能源管理 — 从一点集中完成电力的管理和分配在全集成能源管理（TIP、Totally Integrated Power）的基础上，我们实现了从中压电源到电源插座的集成配电解决方案。用于自动化、配电、能源管理和楼宇自动化的所有资源均配有与全集成自动化相同的通讯标准，可以集成在一起，从而可实现水处理行业的综合解决方案。 SIWA — 水工业的完整解决方案基于全集成自动化与全集成能源管理，专门为水工业开发了一套解决方案。我们的产品组合包括：水处理技术，如消毒、薄膜过滤和污泥处理；仪表、自动化、SIMATIC IT、遥控、能源和驱动器的解决方案；适用于泵送站、管路、水网和工业水厂的整套工厂解决方案。此外我们还提供了配套的生命周期全程服务供用户选择，服务涵盖了从设计、融资、工程设计和调试到维护与改造的各个方面，从而进一步完善了我们的产品服务体系。 26 3

通过全集成自动化提高竞争力精彩案例：United Utilities 英国Ingleton的污水处理厂凭借“全集成自动化”（TIA、Totally Integrated Automation），Siemens 成为唯一能够提供用来实现自动化解决方案的一整套集成产品和系统的供应商。TIA 将具有最佳集成能力的 Siemens 的技术和产品组合到一套自动化系统中。这不仅减少了接口数目，而且还确保了从现场级到过程级再到 ERP 级的所有级别实现最大的数据透明度。从未经处理的水到饮用水，从污水到可重复使用的水，都可通过 TIA 来实现。无庸置疑，在工厂的整个生命周期内（从最初的规划阶段、运行阶段再到改造阶段）。您都可以从 TIA 中受益。我们的产品和系统具有独特的开发连续性，可以避免不必要的系统不兼容，从而提高了投资安全性。在全集成自动化的基础上，我们可实施针对水工业特殊要求度身定制的、具有卓越集成性能的解决方案。TIA 为优化水处理做出了重要贡献。由于 TIA 具有面向系统的工程环境以及集成的通讯和诊断选项，因此，工厂在整个生命周期都会从中受益。此外，Siemens 不断创新，确保您在工厂改造方面的投资安全性。目录自动化领域的忠实伙伴 …………………………… 2 全集成自动化 ………………………………………… 4 水的净化 ……………………………………………… 6 污水处理 ……………………………………………… 7 过程控制系统 ………………………………………… 8 制造执行系统 ………………………………………… 11 企业资源规划制造执行系统过程控制系统 SCADA 系统 ………………………………………… 11 控制器与分散的现场设备 ………………………… 12 工业通讯 ……………………………………………… 14 驱动系统 ……………………………………………… 16 过程仪表与分析仪 ………………………………… 18 工业控制 ……………………………………………… 19 传感器 ………………………………………………… 20 精彩案例 ……………………………………………… 21 4 设计与工程安装与调试运行维护现代化改造与升级能源管理运动控制数控系统工业通讯控制器模块化/嵌入式/基于PC 人机界面过程仪表传感器分布式I/O 驱动系统工业以太网程控制器发出设备故障警告的方式已不再采用，现在使用 Internet Explorer 通过设备状态来实现同样的目的。借助于这种远程查看设备状态的功能，可以更频繁地进行检查，并且可以更早地发出故障警告，不安全集成必每次都亲临现场便可将设备复位。低压控制与配电为给这种根本性的方案提供支持，United Utilities 选择了 Siemens 提供的全集成自动工业以太网以太网 United Utilities 是英国最大的公共事业公司之一，它在升级其 Ingleton 的污水处理厂时借机安装了集成式智能控制与监视解决方以太网案，以简化控制、改进维护以及提供更多化的功能作为系统的基础。这样用户便可通过简化的控制系统和更强的功能来满足需求。于远程监视和控制的以太网通讯以及用于现场设备的六个 PROFIBUS 网络来对工厂实施控制。的远程监控设施。由于重点是增强通讯功客户需求能，因此传统的依赖遥测警报装置上的过工业以太网 United Utilities 需要控制系统简单但功能更强这种形式的集成自动化解决方案。有一点非常重要，那就是某一点发生故障时新解决方案无论如何都不能损害系统的运行安全性。此外，还安装了基于 Internet Explorer 的访问，以便对人机界面（HMI, Human Machine Interface）图形页面进行远程访问。因此，必须使每个现场设备的状态和诊断数据都可用于远程控制和监视。不过，系统成本不应超过常规安装的成本，可能的情况下甚至应体现出成本降低。此外，该解决方案还要求使用供遥测子断站连入网络的以太网网关、可以对仪表进行远程组态以及现场设备能够与 PLC 进行循环实时通讯。两个过程区域（每个都有两股处理水流）具有专用的 PROFIBUS-DP 和 PA 电路。DP 电路连接到过程阀动器和磁流量计，PA 电路连接到一系列液位、流量和压力仪表。此外，第二个过程区域有一个本安回路和一个远程 I/O 机架。 I/O 机架为现场设备工作，以减少电缆敷设。 Siemens SIMOCODE 智能电机启动器或变速驱动装置控制 22 台电机，并有 13 种模拟过程读数（通过 PROFIBUS）和 27 个控制阀。 MCC 的外观很极端，因为大部分操作员连接都通过复制的 Siemens OP370 人机界面（HMI, Human Machine Interface）来进行。操作员也可以在任何可连接 Internet 的 PC 上通过 Internet Explorer 访问设备状态页面。这是通过 United Utilities 的专用遥测子端站（向其地区“运营响应中心”报告） Siemens 解决方案进行监控外的另一种监控方法。单一主控中心（MCC, Master Control Center）采用 Siemens S7-400 系列 PLC、用 25

应对不断增长的需求在水工业，提高质量、满足法规要求以及降低成本变得越来越重要。解决工厂运作、系统集成和机器制造方面的问题将仰赖全集成自动化。对于工厂运作的益处水工业不断增加的成本压力非但从未停止过，反而愈演愈烈。如果您是工厂管理者，您一定会优先考虑成本效益、保证水的供应或者污水处理方面的问题。与此同时，法律义务以及工厂内的复杂程度也在不断增加。全集成自动化会带来以下好处： ■ 使自动化解决方案完全适合您的具体要求 ■ 优化过程操作 ■ 保护投资和知识产权 ■ 减少工厂的建造和维护费用对于系统集成的益处您需要在从设计到调试的各个阶段都能够更快速、准确、经济地处理客户订单的解决方案。全集成自动化会带来以下好处： ■ 缩短从规划到交付的过程 ■ 提高系统的可用性和灵活性 ■ 改进工程质量 ■ 减少组态和调试费用 ■ 在整个过程中节约成本对于工厂和机器建造的益处作为工厂和机器的建造师，您必须应对不断增长的竞争压力。与此同时，对于您解决方案的要求也始终会越来越高。您必须满足的要求将会日益复杂。全集成自动化会带来以下好处： ■ 提高工厂的安全性 ■ 改进系统的可用性 ■ 客户方面可实现从规划到调试过程的集成操作 ■ 提高灵活性 ■ 吸纳了市场领先技术而获得长期的投资保障 5 5 以太网以太网工业以太网工业以太网安全集成低压控制与配电工业以太网

水工业的过程专有技术净水厂和污水处理厂的工艺选择要基于很多因素，主净化厂典型的工艺流程示例要因素诸如原水的水质、国家对于饮用水及污水排放的标准、项目的总投资等等。因此工艺不尽相同。但是无论是哪种工艺；我们都能提供满足工艺控制的电气及自动化解决方案。 ■ 原水来自地表、地下或海水淡化工厂。 ■ 先从泵房将水打到水池，经初滤，再加絮凝剂进行絮凝沉淀。过滤得到清水，加氯气消毒（或二氧化氯），有些水厂还会有砂滤、碳滤和紫外消毒等工艺。 ■ 经过处理的清水储入清水池备用，再经高压泵压入供水管网。 ■ 通过泵站，将水先运输到稳压罐中，然后通过输水网络输送到消费者。为实现此目的，需要使用功能强大的变频器和电机。 6

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