上海某污水處理廠處理能力在1萬m3/日，監(jiān)控點數不是很多，選用S7-300 PLC加北京鼎實DS300B分布式IO是一種即經濟又切合實際的解決方案，它具有高度模塊化結構，能夠滿足多樣化和個性化的需求。

一、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。在此工程中，PROFIBUS主站選S7-300 PLC，分布式IO選用北京鼎實公司DS300B系列分布式IO。DS300B系列是可擴展模塊。PROFIBUS通訊適配器CC-PB-1.0帶有標準PROFIBUS-DP接口，開關量、模擬量模塊通過冗余的CAN BUS進行擴展，最多可以擴展16個模塊。各種單獨的模塊之間可進行廣泛的組合以用于擴展。人機界面選用昆侖通態(tài)品牌，并配北京鼎實公司的PROFIBUS轉MODBUS橋接模塊，使昆侖通態(tài)HMI連接到DP總線上。

二、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節(jié)，使處理后的水質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（水質參數、流量、液位等）、運行狀態(tài)及一定時間段內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備進行在線實時控制，如啟停某一設備，調節(jié)某些模擬輸出量的大小，在線設置PLC的某些參數等。

（2）顯示功能：

用圖形實時地顯示各現場被控設備的運行工況，以及各現場的狀態(tài)參數。

（3）數據管理：

依據不同運行參數的變化快慢和重要程度，建立生產歷史數據庫，存儲生產原始數據，供統(tǒng)計分析使用。利用實時數據庫和歷史數據庫中的數據進行比較和分析，得出一些有用的經驗參數，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和結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量（如電機啟停、閥門開關）閥發(fā)生變位時，可根據不同的需要發(fā)出不同等級的報警。

（5）打印功能：

可以實現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。

三、系統(tǒng)構成及其布局

如果采用常規(guī)集中控制方式，將現場信號通過電纜連接到集中控制室內的PLC上，由于工藝線路長、現場控制點分布范圍廣，需要敷設大量的電纜及橋架，且現場環(huán)境惡劣、施工難度非常大。鑒于此，采用了PROFIBUS現場總線技術，根據工藝劃分，系統(tǒng)共設了兩個主站、兩個子站、兩個操作員站。主站采用CPU315-2DP，子站采用北京鼎實公司DS300B系列分布式IO遠程模塊，用于現場數據的采集和控制，并借助PROFIBUS（工業(yè)現場總線），方便控制網絡系統(tǒng)的建立。其自控系統(tǒng)見下圖

控制級主要功能是接收管理層設置的參數或命令，對污水處理生產過程進行控制，將現場狀態(tài)輸送到管理層。根據本廠工藝流程和總平面布置，結合馬達控制中心MCC的位置和供配電范圍，按照控制對象的區(qū)域、設備數量，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主站PLC。在進水泵房、脫水機房設兩座現場子站，主站與現場子站之間采用PROFIBUS-DP現場總線?，F場子站采用北京鼎實公司DS300B系列分布式IO，每個DS300B由1個PROFIBUS通訊適配器模塊和其它若干數字量、模擬量輸入及輸出模塊組成。

進水泵房現場從站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備，此外，還負責進水水質如PH、SS（濁度測量）等參數的在線檢測。其I/O配置為：DI＝138、DO＝58、A1＝16 、AO＝4。

脫水機房現場子站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的監(jiān)測控制，如對溶解氧、污泥濃度、pH值、ORP值等參數的測控。對曝氣設備、攪拌設備、排水設備及剩余泵等進行操作控制，以滿足對處理出水水質的要求。其I/O配置為：DI＝184、DO＝60、A1=24。

四、系統(tǒng)軟件

1）計算機操作系統(tǒng)采用Microsoft Windows 2000 Professional中文版操作系統(tǒng)。歷史數據庫采用Microsoft SQLServer 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。

2）MCGS組態(tài)軟件實現了對整個系統(tǒng)的開關量、狀態(tài)量、電量、模擬量的采集和處理，并顯示在工作站的HMI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工作站的主界面上，便于調度員及時掌握系統(tǒng)的運行情況。

3）數據庫服務器上安裝Microsoft SQL2000中文版數據庫軟件，用來儲存整個污水廠重要的歷史數據，通過MCGS與Microsoft SQL 2000的通訊來讀取歷史數據。單獨設計一個數據庫服務器可以避免因為系統(tǒng)局部故障導致歷史數據丟失現象的發(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和SCL）進行編程。

五、結束語

通過應用北京鼎實公司DS300B系列分布式IO替代西門子ET200方案，在保證工程質量的前提下大大降低了硬件成本。此方案自控系統(tǒng)在該污水處理廠投入使用以來，運行至今系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠。設備具有調試簡單、操作方便、使用安全、效率高、故障率低，污水處理效果好的特點，提高了勞動生產率，同時由于軟硬件均采用模塊化結構，方便了工程技術人員的安裝、調試和維修。

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