西门子CPU模块6ES7215-1AF40-0XB0型号规格
引言
社会经济在不断的发展，资源日渐缺乏，而北方的冬天天气寒冷，各家各户都需要暖气过冬，如果不能很好的控制，就会造成能源的大量消耗，国家在供热行业大力推广集中供热，改造新建大量换热站，对于目前手动或半自动的供热控制系统，还远远不能满足节能增效的要求。
集中供热系统具有热惯性大、滞后明显以及受温度、天气因素干扰较大等特点，使得整个系统调节控制难度增大，传统的换热控制大多数采用继电器、变频器等进行简单控制，系统调节完全凭以往经验，运行维护的成本过高，效率低下。于是我们根据多年供热行业控制的实践经验，针对其上述特点，提出了全面的系统解决方案。此新型控制系统采用美国HORNER公司的新一体化控制产品OCS为控制核心，此控制器将HMI，PLC，I/O及网络完美的集成于一体，安装简便，功能强大，抗干扰强，通过计算机监控管理系统对热网实行集中监控，无人少人值守全自动运行，实现了各换热机组的远程实时监控与诊断，按预设曲线进行温度跟踪；通过强大的通讯功能，对各站进行高效的远程管理；具备各种完善的保护功能，及更友好的人机界面。
一，系统结构示意图
二，系统硬件构成
系统采用美国HORNER公司新型一体化控制器OCS，XL系列，为控制核心，配以各类温度变送器、压力变送器、热量计、**计、液位变送器、调节阀、变频器、软启动器等设备完成本系统的自动控制。XL系列新型控制器将人机界面，控制功能，I/O采集以及网络通讯功能完美的集成于一体。有3种屏幕大小供选择，5.7寸TFT真彩触摸屏，3.5寸单色触摸屏，2.5寸LCD显示屏，可以很好的满足不同档次换热站的需求。无论哪种屏幕编程方式都是一样的，屏幕可以设置参数显示丰富的动态图型，方便现地设备维护和调整。内置2个串口支持RS232/485以及Modbus通讯，内置一个标准以太网端口，内置各种输入输出点（开关量，4-20mA，0-10V，RTD，THM，高速计数等），还支持MicroSD卡存储，实现现地的历史数据记录。高速的CPU，256K超大程序存储空间，画面、控制程序用一套免费的软件Cscape即可完成。
东南部某开发区污水处理厂采用改良AAO工艺，总处理规模2.4万吨m3/d。一期改造工程处理规模为0.6万m3/d，二期扩建工程处理规模为1.8万m3/d，二期工程分两个系列，每个系列0.9万m3/d。
仪表与自控系统设计
结合该污水处理厂的特点，方案设计主要包括如下几个部分：
(1)设备仪表布局
结合该污水处理厂工艺特点与自控需求，对全厂进行了设备仪表布局方案设计。
常规部分包括：在格栅间设置液位差计和**计，分别用于监测格栅前后液位差和进水**；在进水泵房设置液位计，用于监测集水井液位；在生化池曝气区设置热式气体**计和DO仪，为鼓风曝气系统智能控制提供实时数据，缺氧区设置ORP仪监测氧化还原电位；在污泥回流泵房设置**计和污泥浓度计，用于监测回流污泥浓度和**等。对于改造部分的设备仪表方案，则本着在满足控制需求的前提下，尽量复用原有的仪表设备，并对原本不合理的设备布局进行局部调整，通过上述方式，基本实现“按需布点、综合监控、节约投资”的目的。
(2)自控系统设计
该污水处理厂的自动控制系统由中央控制室的上位计算机管理控制系统、厂区四个现场控制站和若干独立系统（紫外消毒，除臭系统）组成。全场共设一套PLC主站控制系统及4个PLC远程分站。现场控制站分别控制各自区域内的工艺设备和自控仪表，其控制内容如下表所示。
序号 | 现场控制站名称 | 控制内容 | 安放位置 |
1 | 鼓风机房控制站（PLC1） | 格栅、进水泵房，旋流沉砂池，鼓风机房，生化池一期，二沉池一期，污泥回流泵房一期、甲醇存贮罐的设备及自控仪表 | 鼓风机房 |
2 | 生化池控制站（PLC2） | 污泥回流泵房二期、生化池二期的设备及自控仪表 | 回流泵房 |
3 | 投药控制站（PLC3） | 沉淀池二期，甲醇、除磷加药车间的设备及自控仪表 | 加药车间 |
4 | 污泥处理控制站 （PLC4） | 储泥池（一期、二期）、污泥脱水机房、紫外消毒池及标准排污口的设备及自控仪表 | 脱水机房 |
(3)工艺单元控制
该污水处理厂实施自动控制的工艺单元包括：
格栅系统的控制（液位差控制和时间控制相结合，合理启停格栅及配套设备，减少机械损耗和电耗。）
进水泵房的控制（利用多级液位动态反馈控制算法，协调水泵间开启或变频的时序，实现管理污水的合理调度，降低泵站能耗。）
旋流沉砂池的控制
生化池曝气量控制（适应城市污水厂进水的水质和水量的变化，保持曝气池中溶解氧浓度的稳定，降低曝气单元的能耗，节省曝气单元运行费用。）
鼓风机控制
内回流控制（依据生化池进水C/N，实时调节内回流比，强化反硝化脱氮，降低动力消耗。）
污泥回流和剩余污泥排放量控制（通过生化池进水负荷，实时调节污泥回流比，强化系统脱氮除磷效果，减低能耗。）
化学除磷控制（**除磷效果，节省用药量，减少污泥产量，降低污泥处理费用和总运行成本。）
污泥浓缩脱水机房控制等（调节絮凝剂投加量，改善污泥脱水性能，**脱水效果，节约药剂投加量。）
通过上述系统单元的合理衔接、有效组合，实现了污水处理厂生产过程的全流程监测、控制和调节。
新技术应用—鼓风曝气智能控制系统
该污水厂自控系统设计中，生化单元的控制采用曝气溶解氧稳定控制技术，此项技术是由清华城市规划设计研究院和清华大学环境科学与工程系在多年污水处理技术和设备研究的基础上，联合开发的拥有完全自主知识产权的智能控制系统，并已成功应用与污水处理行业。曝气池溶解氧稳定控制系统可以适应污水厂进水水量和水质的变化，保持曝气池中溶解氧浓度的稳定，将溶解氧浓度基本控制在设定值±0.2mg/L～±0.3mg/L之间，对污水厂稳定安全的运行和降低系统能耗均有显著效果。
系统中利用可靠的PLC控制器、工控机搭建核心控制设备，内嵌智能控制程序对曝气系统进行可靠稳定的控制，系统搭建中选用的仪器设备主要为：
气体**计 （高精度的气体**计时刻监测支管的气量变化）。
溶解氧测定仪 （稳定可靠的溶解氧仪24小时监测各段的溶解氧浓度的变化趋势）。
阀门电动控制机构 （灵敏可靠的电动阀门保障每一次控制的有效性）。
在线污泥活性测定仪（时刻监测污泥活性的变化规律，为智能控制算法提供优化和修正的依据，并对生化单元安全性（毒性）诊断提供数据）。