西门子CPU 6ES7 212-1BE40-0XB0安装调试
为确保污水处理过程的质量和出水水质符合标准,需要提高污水泵站的自动化水平。针对威海污水泵站的控制设备集中、空气潮湿等客观环境,自控系统采用了“集中监测、控制”的设计原则,并结合工艺的需求和自控产品选择遵循的原则,使用力控组态软件作为上位监控软件和西门子S7-300作为PLC控制系统。
系统设计要求
根据现场环境和规范要求,要求系统可靠性高、容错性好、易于操作、便于扩展和维护。
实现方案
泵站整个检测仪表与控制系统分为三大层次：
就地控制及现场检测：按扭控制、各种传感器及变送器；
PLC自动控制：西门子(S7-300系列)；
中央控制监视设备：操作站,打印机。
控制模式为：格栅运行由格栅前后的水位差值来自动控制,但当超过一定时限后转由时间控制器控制。 泵房污水泵的开启根据集水池的水位值自动控制运行泵的轮值。计时累积及备用泵的自动投入均可自动选择或人为重新设定。由各PLC控制设备开、停、各设备的联动联锁。控制层又分手动和自控。手动控制是让操作人员可以操作控制站PLC柜面板上的按键,手动控制设备的开停。自动控制是由PLC按一定程序进行自动控制。手动控制层具有高的控制优先级,当现场控制方式手柄置于“手动操作”时,可在现场控制柜上实现手动控制和检修,控制柜需提供基本的控制联锁或联动。
力控负责控制系统的协调通讯,根据工艺要求自动进行调节和控制现场设备。具有操作员界面、历史数据存档、趋势显示、报告生成、安全权限、设定值、故障分析及打印系统等功能。具体功能如下：
① 操作员界面
系统提供用于操作数据和非正常情况有效地通讯的操作员界面。所有过程变量的数值和状态,动态刷新。
通过操作员界面,可以实现：显示和控制现场设备：显示测量值、设定值、输出值和调节方式。对模拟回路可以手动改变设定值、输出值和控制方式等；对离散量可以手动操作设备的启停。画面显示指令状态和实际状态。了解报警信息及其优先级,启动报表打印等。
② 历史数据存档
系统支持历史数据的记录存档,以实现定期对历史数据的连续记录。当发生数据丢失及磁盘剩下10%空间时报警。系统允许用户自行定义存档间隔以避免不必要的数据存档。
③ 趋势显示
趋势显示包括历史显示和实时显示等功能。趋势显示的形式,包括数字、棒图显示等多种实时或历史的趋势,直观易看,供调度员分析比较,找出泵站的佳运行规律和分析事故原因,改进管理方法。对于每一幅趋势图,操作员能对点、点的数量和时间范围进行在线组态,以及在线缩放趋势曲线。系统提供滚动条用来使趋势曲线在历史记录中间向前或向后移动。单选某一个参数时,可以显示该参数的全部信息以及实时趋势和历史趋势。在同一趋势图上,可显示至少二个变量的趋势记录曲线。
④ 报告生成
泵站参数的运行分析结果会以生成报表的形式送到管理中心供参考。除了这些,系统还提供预先定义格式的标准报告：有格式报表、无格式报表、诊断报告、报警及事件报告、操作员踪迹报告、点踪迹报告、按班、日、月生成生产报表。系统中仅需要输入报告的目录信息,以及其它参数如点的名称或通配符、过滤信息、搜寻时间间隔和目标打印就能完整地对报告组态。系统中不需采用任何编程或编写来形成报告。
⑤ 安全性
工艺过程、档案库和系统设置权限的存取,系统支持大到六级操作员级别以允许从操作人员、系统维护人员到企业设备经理对系统不同权限的操作。每个设备操作时均有权限限制,以防非操作人员的误动。
⑥ 报警管理
为了让操作人员迅速而**地得到过程中异常情况的信息,该系统支持完善的报警监测和管理功能,显示当前所有正在进行的过程参数报警和系统硬件报警。报警有多种显示方法可选,按照时间、日期、优先级等有多种选择。
结论
该系统很好地满足了设计要求,并具有良好的性能价格比,目前已正式投入使用。本系统对行业中同等规模的污水处理厂有很好的借鉴意义。
水处理行业解决方案
一、 系统简介
为保证污水处理自动控制系统安全可靠运行,采用PLC进行数据量的采集和控制,另外采用一台工业控制作为上位机进行显示和操作。
二、 工艺过程
根据污水处理过程各个分区功能不同,在生产区内设置四个现场控制分站。
控制分站,辖区包括 速闭闸井,粗格栅间及污水提升泵房(分站点),细格栅及 压栅机间,涡流沉砂池,消防泵房,初沉池,初沉污泥泵房。
第二控制分站,辖区包括鼓风机房(分站点),曝气池。
第三控制分站,辖区包括 污泥消化控制室(分站点)及沼气柜,加氯间及接触池；
第四控制分站,辖区包括 污泥浓缩、脱水间(分站点),二沉池,回流污泥泵房,中心配电所。
三、 系统结构
现场测控层采用欧姆龙PLC和仪表进行数据的采集、控制。
上位机的世纪星监控组态软件采用欧姆龙PLC的HOST bbbb驱动程序从串行总线上获取PLC数据,完成设备监测和控制。
四、监控系统的软件结构
软件结构部分包括bbbbbbs2000 操作系统、下位机编程软件、上位机监控软件。
1、下位机编程软件
PLC程序的编制在上位机中完成,本系统采用欧姆龙PLC的配套编程工具CX-Programmer完成硬件组态、参数设置、编程、测试、调试和文档处理。
2、上位机监控软件
《世纪星》组态软件是由北京世纪佳诺科技有限公司开发的基于 bbbbbbs 98/NT/2000 的大型应用软件,它集控制技术、人机界面技术、图形技术、数据库技术、网络技术于一身,包含动态显示、报警、趋势、控制策略、控制网络通信等组件,提供一个友好的用户界面,使用户可根据实际生产需要生成相应应用软件。
3、 图形界面开发程序
图形界面开发程序由《世纪星》开发系统(CSMaker)和《世纪星》运行系统(CSViewer)组成。 画面编辑应用程序提供需要制作实时画面的所有功能,如图形、文字、数据、动画和图表工具,用户可根据实际生产需要进行画面组织。画面显示给用户提供命令与图建立联系,用户可使用各种各样的方法进行画面的操作。
1、 引言
随着社会经济的发展，工业的迅速兴起，使得一些10KV配电系统大幅度增加，配电系统的简便性、可靠性、安全性、节能性、性价比显得尤其重要。
目前，传统的10KV配电系统还是采用继电器系统和分布监测计量、分布控制方式，而采用PLC（可编程序控制器）系统集中控制和集中监测计量方式，有利于提高配电系统的运行管理自动化水平，保证配电的安全稳定，还能减少运行人员的工作强度提，安全可靠。
2、 继电器系统和PLC系统的比较
PLC（可编程序控制器）是近几十年来发展起来的一种新型工业控制器，由于它编程灵活，功能齐全，应用广泛比继电器系统的控制简单，使用方便，抗干扰力强，，工作寿命高，而其本身具有体积小，重量轻，耗电省等特点。继电器系统有明显的缺点：体积大，可靠性低，工作寿命短，查找故障困难，特别是由于它是靠硬连线逻辑构成系统，所以接线复杂，对于生产工艺的变化的适应性差，不便实现集中控制；而PLC的安装和现场接线简便，可以应用其内部的软继电器简化继电器系统的繁杂中间环节，实现软接线逻辑构成系统，方便集中控制，除此之外，PLC还具有自诊断、故障报警、故障报警种类显示及网络通讯功能，便于操作和维修人员检查。
3、 集中控制、集中监测计量在10KV配电一次系统中的应用举例
在一个10KV配电一次系统中，有两台1000KVA变压器并联运行。图1为该配电一次系统的原理图。
图1 10KV配电一次系统原理图
3.1 PLC在集中控制中的地位
在配电一次系统中继电器系统主要集中在总受柜和变压器配出柜内，应用PLC系统来代替继电器系统，可以减少柜与柜之间的硬连线，省去很多继电器，简化工艺，降低系统制作成本，提高配电系统的可靠性，安全性和节能性。PLC系统框图如图2所示。
图2 PLC系统框图
PLC是整个系统的神经中枢，所有控制，保护，工作状态指示都通过PLC内部的虚拟继电器通过软连线配合外部给定开关量和信号来完成。控制电压在安全电压以下，可以提高工作的安全性，远离高压室进行操作，可以避免工作人员的误操作，一站式控制，可以提高工作效率，减少工作人员的劳动强度。用两条现场总线就可以实现整个系统的信号传输，通过PLC的工作状态和报警指示，便于工作和维修人员的故障排除。另外，与继电器相比，PLC的免维护性高，工作寿命长。
3.2 PLC的I/O分配
10KV配电一次系统中，除了上电断电控制外，还有对变压器的过流，欠压和瓦斯保护。我们以欧姆龙CAMP2AH40点的PLC为例进行I/O分配，如表1所示。上断电控制是开关量，选用控制按钮即可，过流，欠压和瓦斯保护涉及自动检测技术，选用智能传感器来实现，可以提高保护的可靠性。
输入端口分配输出端口分配
0.00总受柜开10.00总受柜开停
0.01总受柜停10.011#配出柜开停
0.021#配出柜开10.022#配出柜开停
0.031#配出柜停10.03总受过流报警指示
0.042#配出柜开10.04总受欠压报警指示
0.052#配出柜停10.051#过流报警指示
0.06总受过流检测10.061#欠压报警指示
0.07总受欠压检测10.071#轻瓦斯报警指示
0.081#过流检测11.001#重瓦斯报警指示
0.091#欠压检测11.012#过流报警指示
0.101#轻瓦斯检测11.022#欠压报警指示
0.111#重瓦斯检测11.032#轻瓦斯报警指示
1.002#过流检测11.042#重瓦斯报警指示
1.012#欠压检测11.05事故音响
1.022#轻瓦斯检测11.06备用
1.032#重瓦斯检测11.07备用
1.04备用
1.05备用
1.06备用
1.07备用
1.08备用
1.09备用
1.10备用
1.11备用
表1 PLCI/O分配表
3.3 10KV配电一次系统集中控制、集中监测计量的设计
配电系统是供电网的神经中枢。配电系统的正常工作和我们的生活保障及工作秩序密不可分，这就要求它有更高的可靠性；配电系统的智能化、节能、操作简便、方便维护是经济高速发展的需要；配电系统操作和维护对工作人员的安全系数要求更高、劳动强度更低和设备的性价比更高是用户所希望的。综合以上几点，我们对10KV配电一次系统作了如下改进，应用PLC对系统的总受柜、配出柜实现集中控制，应用数字仪表对系统进行集中监测计量。改进后的10KV配电一次系统框图如图3所示。
图3 10KV配电一次系统框图
改进后，以综合柜为工作平台，在值班室，工作人员可以对高压室运行状态进行控制，既方便又安全；工作人员可以随时对监测仪表和计量仪表以及工作或报警状态进行记录，巡查，既方便又及时明了，还可以减少劳动强度。