西門子s7300plc系統(tǒng)在云崗污水處理廠的應(yīng)用

1、西門子 S7-300 PLC 系統(tǒng)在云崗污水處理廠的應(yīng)用云崗污水處理廠處理能力在 1 萬 m3/ 日，監(jiān)控點數(shù)不是很多， 可編程控制器PLC 是實現(xiàn)污水處理廠自動控制的關(guān)鍵，而選用西門子 S7-300 PLC 是一種即經(jīng)濟又切合實際的解決方案，它具有高度模塊化結(jié)構(gòu)，指令集功能強大，能夠滿足多樣化和個性化的需求。1 、污水處理工藝流程從當前污水處理工藝和技術(shù)研究、 開發(fā)和應(yīng)用的情況看，由于傳統(tǒng)的活性污泥處理工藝在中小規(guī)模的污水處理廠中存在基建投資高、運行費用高以及電耗高等問題，因此，云崗污水處理廠采用氧化溝工藝。主要處理工段有機械處理段、生物處理段和污泥脫水處理段。機械處理段由粗格柵間、進水泵房

2、、細格柵間、旋流沉砂池組成。生物處理段由厭氧池、曝氣池等組成，污泥脫水處理段由儲泥池、污泥脫水機房組成。該工藝的流程見下圖：城市污水管網(wǎng)收集到的污水到了進水泵房，在這里大的固體雜質(zhì)被格柵機過濾掉，然后較稀的污水被提升泵送到旋流沉砂池，污水由于攪拌機和吸砂機的作用，其中的固體顆粒又被去除。下一道工序是污水先被送到厭氧池，目的是去磷、脫氮，然后流入曝氣池，這里有相應(yīng)的菌種來分解、凈化污水，曝氣池中的污泥細菌生態(tài)系統(tǒng)維持存活的主要條件一個是污水中的有機物雜質(zhì)，另一個就是氧氣的供應(yīng)，所以曝氣池上的曝氣轉(zhuǎn)碟的作用是對污水進行充氧。經(jīng)過曝氣池處理后的污水沉淀后可直接排放，多余的污泥被排泥泵送到脫水機房，通

3、過脫水處理，污泥被壓干制成餅，用作肥料。2 、自控系統(tǒng)的硬件選擇污水處理主要是順序邏輯控制，這正是 PLC 控制的優(yōu)勢所在。 在眾多的 PLC 生產(chǎn)廠家中， 西門子公司的 S7-300 PLC系列產(chǎn)品以其較高的性價比成為眾多用戶的首選。 S7-300 是模塊化的中小型PLC 系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應(yīng)用，模塊化、無排風扇結(jié)構(gòu)，各種單獨的模塊之間可進行廣泛的組合以用于擴展。接口模塊（ IM ）用于多機架配置時連接主機架（ CR ） 和擴展機架（ ER） ， S7-300 通過分布式的主機架（ CR ）和二個擴展機架（ER）可以操作多達32個模塊。中央處理單元（ CPU ）集成有 PROFIBU

4、S-DP 和 MPI 通訊接口，多點接口（ MPI ） ）用于同時連接編程器、 PC 機和人機界面等。信號模塊（ SM ）用于數(shù)字量和模擬量的輸入輸出。3 、總體控制要求及功能污水處理廠自控系統(tǒng)的要求是對污水處理過程進行自動控制和自動調(diào)節(jié)，使處理后的水質(zhì)指標達到要求的范圍；在中控室發(fā)出上傳指令時，將當前時刻運行過程中的主要工作參數(shù)（水質(zhì)參數(shù)、流量、液位等） 、運行狀態(tài)及一定時間段內(nèi)的主要工藝過程曲線等信息上傳到中控室。功能如下：（ 1 ）控制操作：在中心控制室能對被控設(shè)備進行在線實時控制，如啟停某一設(shè)備，調(diào)節(jié)某些模擬輸出量的大小，在線設(shè)置PLC 的某些參數(shù)等。（ 2 ）顯示功能：用圖形實時地顯

5、示各現(xiàn)場被控設(shè)備的運行工況，以及各現(xiàn)場的狀態(tài)參數(shù)。（ 3 ）數(shù)據(jù)管理：依據(jù)不同運行參數(shù)的變化快慢和重要程度，建立生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)庫，存儲生產(chǎn)原始數(shù)據(jù)，供統(tǒng)計分析使用。利用實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行比較和分析，得出一些有用的經(jīng)驗參數(shù)，有利于優(yōu)化曝氣池的準閉環(huán)控制，并把一些必要的參數(shù)和結(jié)果顯示到實時畫面和報表中去。（ 4 ）報警功能：當某一模擬量（如電流、壓力、水位等）測量值超過給定范圍或某一開關(guān)量（如電機啟停、閥門開關(guān)）閥發(fā)生變位時，可根據(jù)不同的需要發(fā)出不同等級的報警。（ 5 ）打印功能：可以實現(xiàn)報表和圖形打印以及各種事件和報警實時打印。打印方式可分為：定時打印、事件觸發(fā)打印。4、系統(tǒng)構(gòu)成及

6、其布局如果采用常規(guī)PLC 集中控制方式，將現(xiàn)場信號通過電纜連接到集中控制室內(nèi)的 PLC 上，由于工藝線路長、現(xiàn)場控制點分布范圍廣，需要敷設(shè)大量的電纜及橋架，且現(xiàn)場環(huán)境惡劣、其施工難度非常大。鑒于此，采用了 PROFIBUS 現(xiàn)場總線技術(shù)，根據(jù)工藝劃分，系統(tǒng)共設(shè)了兩個主站、兩個子站、兩個操作員站。采用西門子的 S7-300 系列PLC ，主站采用CPU315-2DP ，其帶有一個DP 通訊口和一個MPI 口。子站采用通用性較好的 ET200M 遠程模塊，用于現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和控制，并借助PROFIBUS （工業(yè)現(xiàn)場總線），方便控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建立。其自控系統(tǒng)見下圖本 文 圖 片 請 查 詢 :/kz

7、cd/publish/Tech/2006/12/tech_3_16_2997.html控制系統(tǒng)分為三個級別，即現(xiàn)場級、控制級、管理級。（ 1 ）管理級管理級集中監(jiān)控各個分站設(shè)備的運行狀態(tài)。管理級現(xiàn)場總線選擇 PROFIBUS-FMS 總線，兩臺安裝組態(tài)軟件的冗余服務(wù)器作為 PROFIBUS-FMS 現(xiàn)場總線的操作員站，安裝在控制室內(nèi)， 可以同時收集現(xiàn)場數(shù)據(jù)。 服務(wù)器采用 WinCC 組態(tài) 軟件，并配有服務(wù)器軟件包選項。（ 2 ）控制級和現(xiàn)場級控制級主要功能是接收管理層設(shè)置的參數(shù)或命令，對污水處理生產(chǎn)過程進行控制，將現(xiàn)場狀態(tài)輸送到管理層。根據(jù)本廠工藝流程和總平面布置，結(jié)合馬達控制中心MCC 的位

8、置和供配電范圍，按照控制對象的區(qū)域、設(shè)備數(shù)量，以就近采集和單元控制為劃分區(qū)域的原則，在曝氣池旁中控室設(shè)主站PLC。在進水泵房、脫水機房設(shè)兩座現(xiàn)場子站，主站與現(xiàn)場子站之間采用 PROFIBUS-DP 現(xiàn)場總線。 主站 PLC 分別由電源模塊 PS 307 、 CPU315-2 DP 模塊和通訊模塊CP343-2及相應(yīng)信號模塊SM 組成。 現(xiàn)場子站采用 ET200M 遠程單元，每個 ET200M 單元均由 1 個 IMl53-2 總線接口模塊和其它若干數(shù)字量、模擬量輸入及輸出模塊組成。進水泵房現(xiàn)場從站PLC 1 監(jiān)控范圍為粗格柵、進水泵房、細格柵、沉砂池等，其主要控制對象為粗細格柵間的粗細格柵及進

9、水電動閘門、進水泵房的污水提升泵、沉砂池的排砂裝置和砂水分離等設(shè)備，此外，還負責進水水質(zhì)如 PH 、SS（濁度測量）等參數(shù)的在線檢測。其I/O配置為：DI = 138、DO =58、A1 =16、AO = 4。脫水機房現(xiàn)場子站PLC 2 監(jiān)控范圍為脫水機房、儲泥池，其主要控制對象為儲泥池的攪拌器、電動閥門，脫水機房的進泥泵、輸送機、濃縮機、加藥系統(tǒng)等設(shè)備。其I/O 配置為：DI =48、DO = 16、Al =8。曝氣池主站PLC 監(jiān)控范圍為厭氧池、 曝氣池、 鼓風機房，主要完成對處理工藝參數(shù)的監(jiān)測控制，如對溶解氧、污泥濃度、 pH 值、 ORP 值等參數(shù)的測控。對曝氣設(shè)備、攪拌設(shè)備、排水設(shè)備

10、及剩余泵等進行操作控制，以滿足對處理出水水質(zhì)的要求。其 I/O 配置為：DI = 184、DO =60、A1=24。5 、系統(tǒng)軟件計 算 機 操 作 系 統(tǒng) 采 用 Microsoft Windows 2000Professional 中文版操作系統(tǒng)。歷史數(shù)據(jù)庫采用 MicrosoftSQLServer 2000 中 文 版 軟 件 。 上 位 機 監(jiān) 控 軟 件 采 用Wincc5.1 組態(tài)軟件來實現(xiàn)。1 ）操作系統(tǒng)軟件 Windows 2000 Professional 中文版操作系統(tǒng)提供了一個快速、高效的多用戶、多任務(wù)操作系統(tǒng)環(huán)境，是目前使用廣泛的工控操作系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器采用Windo

11、ws2000 server 中文版配合Microsoft SQL2000 使用，用來保存歷史數(shù)據(jù)。各工作站均采用 Windows 2000Professional 中文版操作系統(tǒng)。2 ） Wincc5.1 監(jiān)控軟件實現(xiàn)了對整個系統(tǒng)的開關(guān)量、狀態(tài)量、電量、模擬量的采集和處理，并顯示在主工作站的界面上； 對一些污水處理廠重要的物理量如各個進水泵的電流、頻率、出口壓力等都實時顯示在主上作站的主界面上，便于調(diào)度員及時掌握系統(tǒng)的運行情況。3）數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上安裝 Microsoft SQL2000 中文版數(shù)據(jù)庫軟件，用來儲存整個污水廠重要的歷史數(shù)據(jù)，通過Wincc5.1 與 Microsoft SQL 2000 的通訊來讀取歷史數(shù)據(jù)。單獨設(shè)計一個數(shù)據(jù)庫服務(wù)器可以避免因為系統(tǒng)局部故障導致歷史數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象的發(fā)生。4） STEP7 可以利用 IEC-1131 標準中八種編程語言中的6 種（STL、LAD、FBD、CFC、SFC