西門子模塊6ES7212-1HE40-0XB0詳細說明

曝氣系統的自動控制

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

　　曝氣供氧系統是由曝氣機和溶解氧儀共同組成的閉環系統，為反應池好氧段提供氧氣，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，維持溶解氧濃度值在一定的范圍內變動。控制流程如（圖四）。

　

（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上的按鈕實現對設備的操作；就地模式就是通過現場控制箱上的按鈕實現對設備的操作。

　　遙控模式：就是通過中心控制室上位操作站實現對設備的操作。

　　自動模式：設備的運行由各PLC根據污水廠的工況及工藝參數來完成對設備的啟停控制，而不需要人工干予。


　　四、系統構成：如（圖五）

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

　　下位機：選用了西門子400和300系列PLC來做系統

　　上位機：選用了北京華富Control2000軟件

　　中間協議：采用Simatic TOP Server，銜接上、下位機，進行數據交換

　

（圖五）

　　整個廠區共有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成以太網絡連接至中控室，在PLC1站，CPU、電源模塊及以太網模塊采用400系列，就地I/O站ET200及I/O模塊采用300系列模塊構成；在PLC2站，同樣CPU、電源模塊及以太網模塊采用400系列，就地I/O站、遠程I/O站ET200及I/O模塊采用300系列模塊構成，兩個站分別裝有現場觸摸屏終端。下位機編程軟件采用Siemens的STEP7 V5.12來完成，根據控制要求開發程序，可以實現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系統模塊主要配置如下表：

　　上位機有兩套操作終端，共同反映現場情況，操作互不干擾，一套故障，另一套依然可以完成全部監控操作功能。監控軟件采用華富Control2000來開發監控畫面，根據工藝繪制流程圖，顯示所有相關測控儀表的實時值；建立全廠的中心監控系統平臺，使操作員能隨時監視全廠運行狀態，并對設備操作發出控制指令；建立歷史數據查詢系統和重要數據保存系統，并能對日報表、月報表、年報表進行打印；建立全廠設備的安全報警系統；


　　上位機部分監控畫面如下圖：


　

（ 圖六：廠區工藝流程圖）

（圖七：設備控制盤）

（圖八：開發調試階段報表查詢數據示例）

　　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據通訊必須有一個統一的協議驅動，本工程采用的是SIMATICA TOP SERVER來實現的，報表查詢系統采用VB6.0來開發外掛程序實現報表的實時查詢。



　　五、該工程自控系統的特點

　　1、技術*：現代化的工廠要求與時俱進，該自動化控制系統無論是從使用的profibus-DP現場總線、通訊網絡、可編程控制器、組態軟件，還是從自動化控制技術來講，都具有時代性。

　　2、穩定可靠：選用的自動化產品來自國外，建立的自動化控制平臺，經過嚴格的測試，可以保證系統穩定可靠地運行。

　　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，系統穩定性好，自動化程度高，整個系統維護量小。

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

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


　　六、應用總結

　　該城市污水處理系統建成后，PLC系統運行穩定，采集數據準確快捷，控制的重要設備運行安全，程序開發好后，其維護量幾乎為零，同時個人感覺該PLC現場安裝、與其它設備的接口等均方便好用，系統投運后，自動化程度高，工作人員維護量小，出水水質能達到國家規定的標準，該系統的建成投運無疑給長江流域、三峽庫區的環保事業作出了貢獻，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的應用將是一個很好的榜樣。