6ES7518-4AP00-0AB0型号介绍

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一、引言
随着城市发展以及人民生活水平的不断**，城市污水排放量也在逐年增加，这给城市环境造成了严重污染，基于此需求，各地都在积极建设污水处理厂，以实现城市可支持性发展、美化和治理城市环境。本文以一个污水处理厂为例，结合工艺流程，介绍污水处理厂实施自动化控制的解决方案。该污水处理厂采用水解－SBR（UNITANK）好氧处理工艺，一期工程进口预处理段**泵站配水井、变配电系统、集泥池浓缩池按二期12万立方米／日的处理能力装备。水解池、SBR池按6万立方米／日的处理能力先上一组。鼓风机、脱水机各先上两台。二期工程再上6万立方米／日处理能力的一组水解池、SBR池及各两台鼓风机、脱水机。
二、工艺及系统要求
整个系统分进口预处理段**泵站配水井、水解池和污泥处理、SBR反应池和鼓风机房、变配电系统及脱水机房、井房等四大部分组成。
需要自动化控制的共有5个站，包括泵房、水解池、变电所、SBR池、鼓风机房。泵房负责控制进泥阀、出泥阀、潜污泵进水闸、除砂机、格栅井和行走式吸砂、砂水分离装置。北水解池负责控制14个排泥阀。变电所负责监测高、低压系统的相关电压、电流、有功和无功等模拟量信号，进行效益核算。SBR池负责控制整个好氧工艺的流程。鼓风机房负责控制鼓风机导叶开度并监测鼓风机的各个重要参数。同时在中控室，上位机软件要实时反映各个工段的具体情况，包括设备的各种状态、各种仪表的数据和工艺的设定参数等等，计算和查询各种参量，例如温度，液位，PH值，泥位值，多普勒**计等，可以让操作员进行分析并能在上位控制现场的各个设备。
拓扑图如下：

三、自动控制系统的实施
考虑使整个系统更加灵活安全，将整个系统控制分三层：层现场手动，第二层上位机监控软件控制，第三层上位机脱网PLC自动运行。现场手动--便于设备的维护和调试，当某个设备切换到现场手动模式下，该设备就不受和PLC的控制，只接受现场的操作命令；上位机监控软件手动控制--有利于调度室的操作，可以针对每个设备，让它脱离PLC的自动运行状态，由中控室的计算机直接对其进行操作。PLC自动运行—对现场所有设备进行自动控制，它负责整个污水处理工艺的控制，并且对故障，也会有响应。即使PLC和上位机脱离了通讯，它也能自己安全的工作。
根据以上的需求，硬件我们选用西门子的S7-300系列PLC，变频器和软启动器，软件选用通用监控软件。考虑到有5个控制站和通讯的数据量大，而且各个站之间有一定的距离，远的站到中控室有300米，所以采用了Profibus-DP和Profibus-FMS 相结合的现场总线,既可以保证数据的高速传输，也可以实现大容量数据的完整性。采用变频器与软起动器组合运行拖动潜污泵电机，追踪液位，保证液位恒定与设定值一致。
中控室由一台PC机完成操作员站、工程师站的任务，平时以值班长、操作员操作为主，操作员应在授权后才能进入操作。工程师能打开相应的功能设定界面，其他人不得进入该层面。操作员站采用八屏多屏显示，可任意调入各运行图，并可自动翻屏，翻屏的时间可调（默认为15分钟）。在公司中心调度室设一个远程监控站，利用市话线路采用拨号方式与污水厂中控室通讯，该站采用四屏多屏显示，可实现拨号时间间隔设定、可任意调入各运行图，并可自动翻屏，翻屏的时间可调。
用户界面以平面图形式为主，局部反映一些剖面，与相应画面有关的功能（手动自动、运行状态设定、时间设定、参数设定、上下限、报警等）。报警信息、自动运行条件能否满足的信息及解析方案可以即时弹出，并有语音提示。运行状态表中反映主要设备的开关状态、机泵电流电压、现场仪表的参数、累计值（电量、水量、泥量、气量等）、综合运行参数（单位提水电耗、单位供气电耗、全厂处理单位水的电耗等）。界面主要包括：污水处理厂自动控制系统结构图，污水处理厂工艺流程图，污水处理厂厂区平面图（动态），进水预处理段、泵房运行平面图（动态），水解池、污泥处理运行平面图（动态），SBR池、鼓风机运行平面图（动态），脱水机房、井房运行平面图（动态），高低压配电平面图（动态），污水处理厂运行状态总表（动态），进水预处理段、泵房运行状态表（动态），水解池、污泥处理运行状态表（动态），SBR池、鼓风机运行状态表（动态），变电所、脱水机房、井房运行状态表（动态）。
四、总述
整个自控系统很好地实现了建厂之初的设想，已顺利运行，稳定性和方便性经历了考验。已经达到即使无人值班的情况下，也可正常运行。因为采用了Profibus总线和成熟的方案技术，使系统日后扩充和维护方便得到保证。以上对整个系统做了介绍，希望能起到抛砖引玉的作用，给其他的污水处理项目提供一个选择方案。

引言

　　北京第九水厂采用日本OECF贷款，经过招投标、分三期建设。1988年一期工程投产，1994 年二期工程投产，2000年三期工程投产运行，现日供水能力150万m3，占北京市总供水量的6 0%，是亚洲大的水厂之一。

　　由于运行设备、仪器仪表复杂多样，给自控系统的正常运行和稳定控制提出了很多题目，在解决这些问题的过程中，我们有收获、有教训。在此，对第九水厂现已全面稳定运行的自控系统作较完整的介绍，经便同行对此有更新的了解。

1　供水工艺及运行方式

　　北京第九水厂包括一座净配水厂(位于清河)、一座污泥处理厂(位于清河)、两座取水厂( 怀柔取水厂、密云取水厂)。水源取自密云水库和怀柔水库，经3条DN2 200的管线输送到净配水厂。

　　(1)密云取水厂工艺：密云水库调流阀调节**加氯送水至清河净配水厂。其中主要设备为DN1 600调流阀和电动蝶阀各2台，加氯机3套等。

　　(2)怀柔取水厂工艺：怀柔水库隔网隔栅拦污加氯取水泵送水至清河净配水厂。其中主要设备为两种调速取水机组共3套，取水机组3套，液压球阀6台，两种加氯机共6套。

　　(3)一期净水主要工艺：配水井加药反应、沉演(机械加速澄清池)砂滤(虹吸)炭滤( 虹吸)加氯清水池出水泵房。其中主要设备为排泥阀60个，气动隔膜阀192个，(一、二期共用一个加药加氯间和一个配水泵房)。

　　(4)二期净水主要工艺：配水井加药反应、沉演煤滤炭滤加氯清水池出水泵房。其中主要设备为炭电动调节进水堰14台，刮泥机4台，搅拌机8台，煤、炭滤池各24个( 采用电动执行装置)，反冲风机3套，反冲泵3套；一、二期共用一个加药加氯间和一个配尿泵房，采用加氯机13台，两种加药泵共14套，调速配水机组4套，定速配水机组2套，液压转芯阀5台，加氨机6套等。

　　(5)三期净水主要工艺：配水井加药反应、沉演煤滤炭滤加氯清水池出水泵房。其中主要设备为电动调节堰8台，电动进水堰8台，吸泥机8魇，搅拌机10台，煤、炭滤池各24个(采用气动执行装置)，反冲风机3套，反冲泵3套，加药泵6套，加氯机7套，调速配水机组2套。定速配水机组3套，液压转心阀5台，加氨机5套等。

　　第九水厂运行人员根据供水集团公司中心调度室下发的调度指令，通过设置在各控制室的自控装置，控制有关设备，进行取水、配水、净水等一系列的自动控制、调节、监视操作。

2　自控系统构成及控制原则

　　北京第九水厂自动控制系统采用日本横河cenrum、μ XL和CS3000系统；二、三期滤池控制部分采用modicon PLC控制。整个自动控制系统的监控量为：DI4 300点、DO1 500点、AI1 2 12点、AO210点、PI30点。本着第九水厂是一个整体的原则，一、二、三期只有一个中心调度室，集中管理、控制全厂的生产运行。

　　所有运行设备的控制层次分为两级：现场电器控制盘操作(现场级)、远方计算机监控(中央级)。控制原则为：现场级优先、电器设备的继电保护由现场电器盘自行完成。

2.1密云取水厂

　　密云取水厂采用日本横河μ XL系统，由一个操作站和两个控制单元构成，监控数据通过通讯管理机、电台与净配水厂中心控制室进行双向传输。

　　运行人员根据净配水厂中心控制室的水量要求，通过调节2台调流阀控制取水量。夏季进行加氯，以防输水管道内的藻类滋生。同时监测原水水质，并与密云水局进行数据传输。

　　图1　净配水厂监控系统结构示意

　　2.2怀柔取水厂

　　怀柔取水厂采用日本横河CS3000系统，由一个工程师操作站、一个现场控制站和4个RI/O 组成，监控数据通过通讯管理机、电台与净配水厂中心控制室进行双向传输。

　　运行人员根据净配水厂中心控制室的水量要求，通过启/停取水泵(3调3定)控制取水量。夏季进行加氯，以防输水管道内的藻类滋生。同时监测原水水质，并与怀柔水利局进行数据传输。

2.3净配水厂

　　整个净配水厂有操作监视站21个、控制站18个、远程I/O(RI/O)10个，通过HF总线、V net 、 E net网连接在一起，各监控站均可互相监视、互相控制(由于运行的安全可靠要求，采用分组方式进行监控限制)。净配水厂监控系统结构见图1。

2.3.1预处理

　　净配水厂预处理设备基本采用CRT手动控制方式，运行人员根据运行要求在监控站处对调

　本系统采用贝家莱的PCC和丹福的GPC设计实现.PCC控制器通过CAN总线获得各个GPC站的信息,同时发送控制命令给相应的GPC分站.

本系统主要的特点如下:

(1)系统采用分布式的设计, 结构简单,便于系统硬件的布局.

(2)基于CAN总线信号采集和控制的设计,**了系统的工作效率.

(3)系统应用层的协议采用全球广泛使用的标准通信协议-CAN OPEN通信协议.

(4)系统的扩展能力强.用户可以根据系统的要求随意加减GPC站的数量.

(5)友好的人机交互界面和方便快捷的系统设置.用户随时可以根据要求在远程的人机交互街面(触摸屏)上设置各个GPC站的工作参数,如并机功率,GPC站的工作模式等等.

国内的低压配电网络结构复杂，不同楼层、不同建筑时期的楼宇配电网结构都不相同，接入方案尚无法统一。PLC网络结构灵活，可根据用户数的数量做出相应的改变。根据配电网线路、楼宇结构和用户的特点，方案可分为高层住宅楼、低层住宅楼和商业写字楼三种情况考虑。

低层住宅

　　楼宇结构特点：底层住宅楼每栋有5到6层，分为多个单元，每个单元有独立的楼梯，每层2～4户。楼中通常有60～80住户，大一些的可达100户。 低压配电网结构：一台配电变压器负责5～6栋楼，每单元有一条电力线从底层一直到达顶层，在每楼层有该层用户的电表，一层有单元所有用户的总电表。 组网方案：采用FTTZ+PLC或光纤到变压器+PLC的方案。以配电网物理网络划分为基础，一个单元放置一台PLC局端设备，用户共享电力线。用户较少时，可以扩大共享范围，几个单元甚至几栋楼实现共享。当用户增多时，再根据用户的分布，灵活划分共享范围。 PLC Modem通过USB、RJ45等接口与用户计算机相连，保证端到端2Mbps带宽，多个PLC Modem可组成小型局域网。 该方案针对用户相对集中、上网需求较少的住宅楼。
　　　　　　　　　　　　　

高层住宅

　　楼宇结构特点：新建的高层住宅楼高度为十几到二十几层，住户密度大且集中，每栋楼内大约有150到200户。 低压配电网结构：楼内地下室通常有独立的配电间，一台配电变压器将10KV电压转变为220V民用电压。楼内有多条电力线通向住户，每条电力线为一层或相邻几层的住户输电。电力线三相负载基本平均，楼层的竖井有配电箱，箱内有楼层总电表和各户的分电表。 组网方案：接入采用FTTB+PLC的方案，光纤到小区，光纤到楼。楼内采用PLC接入，以配电网物理网络为基础，将配电网分为不同的用户接入共享区域，根据实际情况确定接入方案。 PLC局端设备放在地下室的配电间内，使用同一条电力线的一层或相邻几层用户作为一共享区域，共用一台PLC局端设备。若用户较少，可将多个共享区域合并，连接到同一台设备。如将没О慈嘞呗坊郑褂肁相线路的用户共享A相电力线；甚至可以让全楼的用户共享同一条电力线。这样可在保证用户上网带宽的同时，使设备保持较高的利用率。用户增多后，可方便的把共享区域分开，对原有用户的使用不会产生影响。 用户端设备PLC Modem从电力线中分离出数据信号，通过USB、RJ45等接口与用户计算机相连，保证端到端2Mbps带宽。多个PLC Modem可组成小型局域网。 该方案主要针对用户居住集中、上网率高的小区高层住宅楼，可结合远程抄表、家政自动化等应用。
　　　　　　　　　　　　　

商用写字楼

　　商业写字楼内主要是中小型企业，这些用户对网络带宽和安全性的需求并不很高，PLC宽带接入就可以满足用户的要求。 写字楼的接入采用FTTB+以太网+PLC的方案，光纤到楼。安装一台交换机或集线器，作为楼宇的核心交换设备，在楼层做以太网的综合布线，保证100M带宽到楼层。在楼层配电间安装PLC局端设备，根据企业用户需要的端口数划分共享区域。端口数较多的用户可独享一台PLC设备，端口数少的用户可共享PLC设备。 信号通过电力线传输到办公房间，通过PLC Modem到达用户的计算机。采用PLC接入的企业，不需在办公室内作布线，利用电力线就可实现高速上网，同时可以组建企业的内部局域网。