西門子模塊6ES7212-1HE40-0XB0詳細(xì)說(shuō)明

曝氣系統(tǒng)的自動(dòng)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(guò)預(yù)處理后，在這里通過(guò)微生物吸附污水中的有機(jī)物，達(dá)到除磷脫氮的目的。對(duì)生化池的自動(dòng)控制，主要是溶解氧濃度的控制。

　　曝氣量自動(dòng)控制系統(tǒng)作為一個(gè)恒值控制系統(tǒng)，系統(tǒng)給定一個(gè)保持不變的最佳溶解氧值，通過(guò)PLC控制調(diào)節(jié)輸出量（即曝氣機(jī)開(kāi)啟臺(tái)數(shù)），使被控量（實(shí)測(cè)氧化溝溶解氧濃度）不斷地接近給定值。在這個(gè)系統(tǒng)中，要求穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)特性良好，被控量向給定值過(guò)渡的時(shí)間短，同時(shí)過(guò)程平穩(wěn)，振蕩幅度小。

　　曝氣供氧系統(tǒng)是由曝氣機(jī)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(guò)程的溶解氧濃度值。依照好氧過(guò)程的溶解氧濃度值控制曝氣機(jī)開(kāi)啟臺(tái)數(shù)，維持溶解氧濃度值在一定的范圍內(nèi)變動(dòng)。控制流程如（圖四）。

　

（圖四）

　　三、控制模式

　　手動(dòng)模式：手動(dòng)模式又可以分為盤柜模式和就地模式。盤柜模式就是通過(guò)MCC上的按鈕實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的操作；就地模式就是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)控制箱上的按鈕實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的操作。

　　遙控模式：就是通過(guò)中心控制室上位操作站實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的操作。

　　自動(dòng)模式：設(shè)備的運(yùn)行由各PLC根據(jù)污水廠的工況及工藝參數(shù)來(lái)完成對(duì)設(shè)備的啟?？刂疲恍枰斯じ捎?。


　　四、系統(tǒng)構(gòu)成：如（圖五）

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

　　下位機(jī)：選用了西門子400和300系列PLC來(lái)做系統(tǒng)

　　上位機(jī)：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(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換

　

（圖五）

　　整個(gè)廠區(qū)共有2個(gè)PLC站及一個(gè)遠(yuǎn)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(jī)，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(yuǎn)程I/O站ET200及I/O模塊采用300系列模塊構(gòu)成，兩個(gè)站分別裝有現(xiàn)場(chǎng)觸摸屏終端。下位機(jī)編程軟件采用Siemens的STEP7 V5.12來(lái)完成，根據(jù)控制要求開(kāi)發(fā)程序，可以實(shí)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(chǎng)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(chǎng)觸摸屏控制終端，PLC2站的遠(yuǎn)程站處于進(jìn)水提升泵房。


　　PLC系統(tǒng)模塊主要配置如下表：

　　上位機(jī)有兩套操作終端，共同反映現(xiàn)場(chǎng)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(lái)開(kāi)發(fā)監(jiān)控畫面，根據(jù)工藝?yán)L制流程圖，顯示所有相關(guān)測(cè)控儀表的實(shí)時(shí)值；建立全廠的中心監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)，使操作員能隨時(shí)監(jiān)視全廠運(yùn)行狀態(tài)，并對(duì)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(duì)日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表進(jìn)行打??；建立全廠設(shè)備的安全報(bào)警系統(tǒng)；


　　上位機(jī)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(kāi)發(fā)調(diào)試階段報(bào)表查詢數(shù)據(jù)示例）

　　下位機(jī)采用西門子400和300單元 PLC，上位機(jī)用北京華富的Control2000，二者之間的標(biāo)簽連接及數(shù)據(jù)通訊必須有一個(gè)統(tǒng)一的協(xié)議驅(qū)動(dòng)，本工程采用的是SIMATICA TOP SERVER來(lái)實(shí)現(xiàn)的，報(bào)表查詢系統(tǒng)采用VB6.0來(lái)開(kāi)發(fā)外掛程序?qū)崿F(xiàn)報(bào)表的實(shí)時(shí)查詢。



　　五、該工程自控系統(tǒng)的特點(diǎn)

　　1、技術(shù)*：現(xiàn)代化的工廠要求與時(shí)俱進(jìn)，該自動(dòng)化控制系統(tǒng)無(wú)論是從使用的profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線、通訊網(wǎng)絡(luò)、可編程控制器、組態(tài)軟件，還是從自動(dòng)化控制技術(shù)來(lái)講，都具有時(shí)代性。

　　2、穩(wěn)定可靠：選用的自動(dòng)化產(chǎn)品來(lái)自國(guó)外，建立的自動(dòng)化控制平臺(tái)，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的測(cè)試，可以保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。

　　3、自動(dòng)化程度高，使用簡(jiǎn)單：對(duì)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(jì)界面，立體三維流程圖形來(lái)表達(dá)工藝，便于操作員掌握；同時(shí)下位機(jī)PLC采用西門子的PLC，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，自動(dòng)化程度高，整個(gè)系統(tǒng)維護(hù)量小。

　　4、開(kāi)放性：該系統(tǒng)采用的現(xiàn)場(chǎng)總線是國(guó)際通用的具有開(kāi)放協(xié)議的現(xiàn)場(chǎng)總線和接口，同時(shí)各控制站均留有I/O余量，以便于以后系統(tǒng)的改造和擴(kuò)展。

　　5、安全性：該系統(tǒng)采用全面的設(shè)備保護(hù)體系，包括潛水泵的干運(yùn)轉(zhuǎn)保護(hù)、自控平臺(tái)的防雷保護(hù)、進(jìn)水水質(zhì)異常保護(hù)、報(bào)警系統(tǒng)等，以防止因?yàn)槟承┮馔饣虿僮鲉T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(yùn)行穩(wěn)定，采集數(shù)據(jù)準(zhǔn)確快捷，控制的重要設(shè)備運(yùn)行安全，程序開(kāi)發(fā)好后，其維護(hù)量幾乎為零，同時(shí)個(gè)人感覺(jué)該PLC現(xiàn)場(chǎng)安裝、與其它設(shè)備的接口等均方便好用，系統(tǒng)投運(yùn)后，自動(dòng)化程度高，工作人員維護(hù)量小，出水水質(zhì)能達(dá)到國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，該系統(tǒng)的建成投運(yùn)無(wú)疑給長(zhǎng)江流域、三峽庫(kù)區(qū)的環(huán)保事業(yè)作出了貢獻(xiàn)，希望在長(zhǎng)江流域沿線有更多的采用自動(dòng)化控制的污水處理廠。該污水處理廠高程度的自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用將是一個(gè)很好的榜樣。