西門子模塊6ES7212-1HE40-0XB0詳細說明

曝氣系統(tǒng)的自動控制

　　生化池作為全廠污水處理的核心，具有舉足輕重的作用。污水經(jīng)過預處理后，在這里通過微生物吸附污水中的有機物，達到除磷脫氮的目的。對生化池的自動控制，主要是溶解氧濃度的控制。

　　曝氣量自動控制系統(tǒng)作為一個恒值控制系統(tǒng)，系統(tǒng)給定一個保持不變的最佳溶解氧值，通過PLC控制調(diào)節(jié)輸出量（即曝氣機開啟臺數(shù)），使被控量（實測氧化溝溶解氧濃度）不斷地接近給定值。在這個系統(tǒng)中，要求穩(wěn)定性和動態(tài)特性良好，被控量向給定值過渡的時間短，同時過程平穩(wěn)，振蕩幅度小。

　　曝氣供氧系統(tǒng)是由曝氣機和溶解氧儀共同組成的閉環(huán)系統(tǒng)，為反應(yīng)池好氧段提供氧氣，并維持好氧過程的溶解氧濃度值。依照好氧過程的溶解氧濃度值控制曝氣機開啟臺數(shù)，維持溶解氧濃度值在一定的范圍內(nèi)變動?？刂屏鞒倘纾▓D四）。

　

（圖四）

　　三、控制模式

　　手動模式：手動模式又可以分為盤柜模式和就地模式。盤柜模式就是通過MCC上的按鈕實現(xiàn)對設(shè)備的操作；就地模式就是通過現(xiàn)場控制箱上的按鈕實現(xiàn)對設(shè)備的操作。

　　遙控模式：就是通過中心控制室上位操作站實現(xiàn)對設(shè)備的操作。

　　自動模式：設(shè)備的運行由各PLC根據(jù)污水廠的工況及工藝參數(shù)來完成對設(shè)備的啟?？刂?，而不需要人工干予。


　　四、系統(tǒng)構(gòu)成：如（圖五）

　　通過前面的描述，部分設(shè)備的控制還是比較復雜的，為達到以上的設(shè)備自動控制要求，該工程基本構(gòu)成如下：

　　下位機：選用了西門子400和300系列PLC來做系統(tǒng)

　　上位機：選用了北京華富Control2000軟件

　　中間協(xié)議：采用Simatic TOP Server，銜接上、下位機，進行數(shù)據(jù)交換

　

（圖五）

　　整個廠區(qū)共有2個PLC站及一個遠程I/O站，硬件采用西門子400和300系列模塊，分別用光纖及光纖交換機，采用星型連接方式構(gòu)成以太網(wǎng)絡(luò)連接至中控室，在PLC1站，CPU、電源模塊及以太網(wǎng)模塊采用400系列，就地I/O站ET200及I/O模塊采用300系列模塊構(gòu)成；在PLC2站，同樣CPU、電源模塊及以太網(wǎng)模塊采用400系列，就地I/O站、遠程I/O站ET200及I/O模塊采用300系列模塊構(gòu)成，兩個站分別裝有現(xiàn)場觸摸屏終端。下位機編程軟件采用Siemens的STEP7 V5.12來完成，根據(jù)控制要求開發(fā)程序，可以實現(xiàn)前面描述的控制要求。PLC1站處于配電房，有自己的就地I/O站和現(xiàn)場觸摸屏控制終端；PLC2站處于回流泵井，有自己的就地I/O站和現(xiàn)場觸摸屏控制終端，PLC2站的遠程站處于進水提升泵房。


　　PLC系統(tǒng)模塊主要配置如下表：

　　上位機有兩套操作終端，共同反映現(xiàn)場情況，操作互不干擾，一套故障，另一套依然可以完成全部監(jiān)控操作功能。監(jiān)控軟件采用華富Control2000來開發(fā)監(jiān)控畫面，根據(jù)工藝繪制流程圖，顯示所有相關(guān)測控儀表的實時值；建立全廠的中心監(jiān)控系統(tǒng)平臺，使操作員能隨時監(jiān)視全廠運行狀態(tài)，并對設(shè)備操作發(fā)出控制指令；建立歷史數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)和重要數(shù)據(jù)保存系統(tǒng)，并能對日報表、月報表、年報表進行打?。唤⑷珡S設(shè)備的安全報警系統(tǒng)；


　　上位機部分監(jiān)控畫面如下圖：


　

（ 圖六：廠區(qū)工藝流程圖）

（圖七：設(shè)備控制盤）

（圖八：開發(fā)調(diào)試階段報表查詢數(shù)據(jù)示例）

　　下位機采用西門子400和300單元 PLC，上位機用北京華富的Control2000，二者之間的標簽連接及數(shù)據(jù)通訊必須有一個統(tǒng)一的協(xié)議驅(qū)動，本工程采用的是SIMATICA TOP SERVER來實現(xiàn)的，報表查詢系統(tǒng)采用VB6.0來開發(fā)外掛程序?qū)崿F(xiàn)報表的實時查詢。



　　五、該工程自控系統(tǒng)的特點

　　1、技術(shù)*：現(xiàn)代化的工廠要求與時俱進，該自動化控制系統(tǒng)無論是從使用的profibus-DP現(xiàn)場總線、通訊網(wǎng)絡(luò)、可編程控制器、組態(tài)軟件，還是從自動化控制技術(shù)來講，都具有時代性。

　　2、穩(wěn)定可靠：選用的自動化產(chǎn)品來自國外，建立的自動化控制平臺，經(jīng)過嚴格的測試，可以保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地運行。

　　3、自動化程度高，使用簡單：對于全廠的控制中心——中心控制室上位界面，采用全中文的設(shè)計界面，立體三維流程圖形來表達工藝，便于操作員掌握；同時下位機PLC采用西門子的PLC，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，自動化程度高，整個系統(tǒng)維護量小。

　　4、開放性：該系統(tǒng)采用的現(xiàn)場總線是國際通用的具有開放協(xié)議的現(xiàn)場總線和接口，同時各控制站均留有I/O余量，以便于以后系統(tǒng)的改造和擴展。

　　5、安全性：該系統(tǒng)采用全面的設(shè)備保護體系，包括潛水泵的干運轉(zhuǎn)保護、自控平臺的防雷保護、進水水質(zhì)異常保護、報警系統(tǒng)等，以防止因為某些意外或操作員的疏忽而發(fā)生事故。


　　六、應(yīng)用總結(jié)

　　該城市污水處理系統(tǒng)建成后，PLC系統(tǒng)運行穩(wěn)定，采集數(shù)據(jù)準確快捷，控制的重要設(shè)備運行安全，程序開發(fā)好后，其維護量幾乎為零，同時個人感覺該PLC現(xiàn)場安裝、與其它設(shè)備的接口等均方便好用，系統(tǒng)投運后，自動化程度高，工作人員維護量小，出水水質(zhì)能達到國家規(guī)定的標準，該系統(tǒng)的建成投運無疑給長江流域、三峽庫區(qū)的環(huán)保事業(yè)作出了貢獻，希望在長江流域沿線有更多的采用自動化控制的污水處理廠。該污水處理廠高程度的自動化系統(tǒng)的應(yīng)用將是一個很好的榜樣。