6ES7277-0AA22-0XA0支持验货
两线制变送器一般需要24伏供电，输出信号为4~20mA，采集该类信号时，需要为变送器供电，需要增加回路保险丝和250欧姆采样电阻，将4~20mA转换成1~5V，进行采集，外部电路如下图所示，外部线路复杂，故障率增加。
FCS914实现的变送器配电数据采集方案如下图所示，系统简单可靠。
FCS914数据采集模块专为多通道变送器电流采集设计，通道内部具有24V供电、自恢复保险、250欧姆采样电阻，通道端子直接连接两线制变送器，采用RS485通讯接口，MODBUS-RTU通讯协议，可以直接连接PLC和各种组态软件，适合大量变送器信号采用的应用场合，是一种低成本PLC模拟量数据采集方案，FCS914是微型数据采集模块，具有体积小、精度高的特点，参见“FCS914数据采集模块使用说明”，www.485bus.com.。应用方案参见“PLC低成本模拟量采集方案”。
开滦（集团）有限责任公司钱家营矿业分公司是国家“七五”重点建设项目之一，1978年开工建设，1988年12月建成投产，设计年生产原煤400万吨，并有一座与之相配套的选煤厂，是我国自行设计与施工建设的一座特大型现代化矿井，现有员工6395人，固定资产10.89亿元。
公司位于河北省唐山市丰南区境内，自备铁路和京山线相连，与秦皇岛港、京唐港、塘沽港三个港口的公路距离均在一百公里左右，有三条高速公路和若干国道省道相通,地理位置优越，路运、水运十分便利。
钱矿公司井田总面积81平方公里，有6个可采煤层，其中5、7、9、12煤层为主采煤层，可采煤量6.38亿吨。煤种具有低灰、低硫、高发热量等特点，是理想的动力用煤和炼焦配煤。矿井采用竖井、阶段石门、集中大巷开拓方式, 综合机械化采煤，采掘机械化程度。
投产以来，钱矿公司以建设高产高效矿井为主线，大力实施科技兴矿战略，投资6亿多元先后完成了主井自动化改造、电液控自移支架等新型设备，实施了岩巷中深中孔光爆、煤巷全锚网支护、皮带集控等21项新工艺、新技术,基本形成了生产系统现代化、关键部位自动化、安全监测网络化的格局，使矿井产量、劳动效率和经济效益同步大幅度**。1998年建成了行业级“双高”矿井，2000年建成行业特级“双高”矿井。随着企业发展，钱矿公司先后荣获现代化矿井、特级质量标准化矿井、省级标兵企业、煤炭企业现场管理先进单位、省级重合同守信用单位、省级 园林式单位和全国文明煤矿、全国“双”煤矿等称号,获得国家、省市级以上科技成果多项，全国QC一等奖2项。
多年来，公司以高质量、多品种为手段，大力开发煤炭市场，形成了精煤和动力煤两大系列8个品种的多元化产品结构，并通过了ISO9001质量体系认证，增强了市场竞争力，产品东北、华北、江浙、上海、广州等地，并实现了精煤出口。
选煤厂集控系统组成
选煤厂集控系统工程分为计算机信息管理系统、全厂设备 集中控制系统、单机自动化/闭环控制系统、检测/计量设备4部分。
全厂总体网络设计为3层网络结构，如下图所示。
上层为公司网络，作为信息层，选煤厂计算机信息管理系统定位为钱家营矿业分公司管理信息系统的一个组成部分。中间层是控制层，由全厂生产集中控制系统和工艺参数闭环控制系统组成。
作为全厂生产集中控制系统和工艺参数闭环控制系统人机界面的监控计算机，采用了工业等级的计算机并通过百兆以太网上联全厂信息管理系统。底层通过10兆以太网下 连PLC，与密度自动控制、浮选自动加药、原煤、主洗、浮选、上仓、装车、及其它辅助生产系统的PLC站构成车间设备层网络；该层采用了当今国际上应用为广泛的PROFIBUS总线技术。
全厂监控系统
全厂监控系统全部由德国SIEMENS公司的S7系列PLC主 机组成。
钱家营矿选煤厂集控系统总的规模大（全部建成后PLC总的I/O点数约7000～8000点），且属于系统项目，要保证生产的正常进行，需分步实施系统。为降低系统风险，确保在不影响正常生产的情况下实施分步系统，该项目采用分散 型控制系统结构构建了钱家营矿选煤监控系统。PLC监控系统的网络结构见下图。
全厂集控（含闭环）系统设置下列PLC站：
·原煤系统PLC站：主机设在1RS，在2RS、74V及仓上配 电室设I/O站
· I系统PLC站：设在3RS3
· II系统PLC站：设在3RS2
· 浮选系统PLC站：设在3RS1
· 主、再洗重介密度控制系统PLC站
· 浮选调节系统PLC站
· 压滤（含浓缩、事故沉淀池、清水泵房、油库）系统PLC站：设在5RS。
· 精、中煤仓（含矸石仓、装车站）PLC站。
上述PLC站、上位监控系统的2台计算机监控管理站、数据采集站都通过环型光纤以太网通信，构成控制层网络。该层网络共配置9台交换机，为**系统的性能及可靠性,控制层网络采用环型光纤以太网。现场层则采用PROFI- BUS总线。该总线系统由传输技术（RS485、RS485-IS、光纤、MBP,MBP-IS、MBP-LP等）、通讯技术协议、通用行规和专用行规组成。由于PROFIBUS拥有统一的通信协议，并在此基础上发展了不同的通用应用行规和专用应用行规,使得PROFIBUS可以广泛地应用煤矿业各个工艺段的现场设备层。
－I系统PLC站
I系统PLC站设在3RS3配电室，负责对3RS3所辖的参控 设备的监控及相关信号的监测。PLC主机选用S7-300系 列的CPU315-2DP。本PLC站共配置5面PLC控制柜。
－II系统PLC站
II系统PLC站设在3RS2配电室，负责对3RS2所辖的参控设备的监控及相关信号的监测。PLC主机选用S7-400系列的CPU414-2。本PLC站共配置8面PLC控制柜。
－浮选系统PLC站
浮选系统PLC站设在3RS1配电室，负责对3RS1所辖的参控设备的监控及相关信号的监测。PLC主机选用S7-300系列的CPU315-2DP。本PLC站配置4面PLC控制柜。
－压滤（含事故沉淀池、清水泵房、油库）系统PLC站
压滤系统PLC主机（CPU）站设在5RS配电室，负责对压滤、浓缩、事故沉淀池、清水泵房及油库系统参控设备的监控及相关信号的监测，在各相关系统配电室设置I/O控制柜。PLC主机选用S7-300系列的CPU 315-2DP。压 滤系统PLC站共配置7面PLC控制柜。
－精、中煤仓（含矸石仓、装车站）系统PLC站
本站的PLC主机（CPU）站设在78RS配电室，负责对精中煤仓、矸石仓及装车站系统参控设备的监控及相关信号的监测，在各相关系统配电室设置I/O控制柜。PLC主机选用S7-300系列的CPU315-2DP。本PLC站配置5面PLC控制柜。
密度自动控制系统
原密度自动控制系统自成一个独立的子系统（S7-400系列, 其PLC主机配置一块以太网通讯模块），该子系统接入控制层环网。
浮选药剂自控系统
浮选系统采用西门子S7400PLC构成药剂自控系统，本工程提供一块S7400以太网通讯模块、一台以太网交换机,将药剂自控系统作为子系统接入控制层环网。联网后，可通过集控室的上位机对浮选药剂自控系统进行参量设定和系统控制。
检测对象和控制对象
包括过滤机液位；精、中矿箱液位；主轴转速（变频器输 出）；给料阀门的开度；过滤机真空度等和过滤机给料阀门开度；过滤机电机（变频器）速度等。
压滤机单机自控系统
新增的4台压滤机系统实行单机自控，系统的3台压滤机单机自控，其运行状况接入压滤系统PLC站，实现对压滤机 的监控。
检测/计量设备
液位计：连续测量液位计选用西门子公司的The Probe,2W，NIS型一体化超声波液位计，测量范围0～5米，共配置14台。
高低液位测量选用西门子公司的ULS200，24V超声波液位开关，可输出2个继电器接点指示高低液位，动作调节范围0～5米，共配置20台。
仓位计：仓位测量选用西门子公司的AiRanger系列超声波料位计，具体配置如下：精煤仓、中煤仓各配置2点仪表AiRangerDPL Plus一台、XPS30P探头2只（每个煤仓1只）,大量程为30米；矸石仓配置单点仪表AiRanger SPLPlus一台，大量程为30米。
油**计：油**计选用西门子公司7ME3001-1ED03型超声波管道**计，共配置2台。
其它：皮带秤、测灰仪、拉绳开关、皮带欠速开关、跑偏 开关、堵塞开关、压滤机负压传感器、电流变换器、速度变换器、电量变送器等、电机综合保护器、温度传感器等
采用西门子自动化系统所带来的好处：
该系统通过PLC及通讯网络不仅可方便地采集现场设备的开/停、故障状态、变频器输出频率、电机电流、煤仓煤位、液位、**、介质密度等实时数据，统计主要设备运行时间和故障状态，显示在工控机大屏幕上，还可以利用这些实时数据参与系统控制，通过网络将这些数据发往更管理层作为安排设备检修以及有关生产任务的参考。
由于全部采用西门子公司的控制系统部件及统一的编程组态软件，块煤重介质密度自动调节系统及旋流器密度自动控制系统纳入全厂集控网络后，不但可在集控室实现对该子系统的监视，还可使用同一套软件实现对该子系统的编程、调试和控制任务，不但降低了购买备品备件的费用, 在人员培训、工程调试、设备运行和维护上大大降低了相关费用。
引言
近年来我国集约化大规模现代化污水处理厂自动化程度要求越来越高，污水处理的自动化控制系统应具有全自动的逻辑控制，系统能够长期安全无故障的运行，且具有很高的可靠性。本文介绍的污水处理自动控制系统运用siemens的s7-400系列、webaccess组态软件和profibus-dp现场总线来构建一个分布式的自动控制系统，从而**了污水处理的自动化程度和系统的高可靠性。
2 工艺流程
该水厂占地120多万平方米，一期工程设计处理能力为8万吨/天，二期工程完工后将达到12万吨/天。鉴于水质的特点，该水厂采用的是奥贝尔氧化沟工艺。工艺流程如图1所示。
来自城市污水管网的污水经过水厂的污水进水管道进入粗格栅，在粗格栅，比较大的悬浮物被拦截，以保护后续的动力设备。经**泵**，以**水的重力势能，从而使水可以依靠重力的作用流过后续各个构筑物。接着污水进入细格栅，在细格栅较小的悬浮物被拦截。流入回旋沉砂池，进行砂水分离。污水进入二级处理阶段：污水进入厌氧池配水井，在这里污水与活性污泥完成混合后被均匀的分配到两座厌氧池中，污水会在这里流动大约6小时，并在厌氧池内高活性厌氧微生物的作用下，将废水中的大分子、难降解的有机物降解为小分子、易降解的有机物(多为甲烷和乙酸)，并将大部分的磷去除。紧接着污水进入下一构筑物——氧化沟，氧化沟是污水生化反应的主要阶段。污水在这里流动大约9小时，这时大量的空气被表曝机曝入水体，在高活性好氧微生物的作用下，污水中几乎所有的有机物得到降解，绝大多数有机物被分解完毕。其中污水中的氮也主要是在这个阶段被除去。污水和部分活性污泥一起流入综合井，通过综合井被均匀的分配到四个二沉池中。在二沉池中处理好的污水和活性污泥分离，活性污泥达到一定浓度后一部分被泵送到生物反应池前端和流入的污水混合。一部分送入储泥池，为防止磷二次释放，仍要对污泥进行二次曝气，送到脱水间脱水，脱水后送出厂外掩埋。而沉淀好的清水则流入加氯接触池进行深度处理以满足水体受纳标准，后排放出去。本文来自PLC资料网
图1 工艺流程
3 控制系统设计
3.1 系统网络结构
本系统根据该污水厂工艺要求和设计要求，考虑到系统的可靠性、开放性、易维护性和可扩展性，按“集中管理，分散控制”的原则，采用了分布式结构。该水厂的自动控制系统由中央控制室、各分布plc控制站和现场仪表及电控柜构成三级监控网络。系统结构如图2所示。 PLC资料网PLCCLUB.COM
图2 监控系统网络结构
控制系统共2台监控计算机，其中一台备用。还有3个plc控制主站。通过现场总线将控制主站和中央控制室的上位工程师站相连接，便于监控。并将上位工程师站、操作员站、总工程师站与厂长室的计算机接入以太网，由管理机完成各项管理功能。这样整个自动化监控系统便构成了scada远程监控系统，从而实现了数据采集、处理、监视及对现场设备进行控制等功能。
3.2 控制方式
该系统中主要工艺设备采用三种控制模式,即就地手动控制、远程plc控制和自动控制。现场的泵类、表曝机和设备开启关闭等开关信号、各构筑物模拟信号(如do、t-p、ph、tss、等)全部经过plc在上位机上显示。现场各监控点的物理参数，均通过profibus总线与plc主站相连。
3.3 系统功能设计
(1)上位机监控系统的功能。上位机采用了两台研华工业控制计算机，通过工业以太网与现场的plc主站相连。上位机操作系统采用的是bbbbbbsxp，监控软件采用的是webaccess。上位机的主要功能是对污水处理厂的数据进行采集；对自动控制系统的参数进行设置；完成控制系统的组态，可以进行在线、离线编程及设定参数的修改；通过显示的控制过程画面和实时的数据来监控生产过程；能对历史数据进行统计分析和储存并且能够完成报表打印。在工厂局域网内接入了inte-rnet，从而实现了局域网、本地网、远程网的跨区域远程现场设备监控功能。这样管理者可以随时随地的通过各种上网方式获得水厂的信息，将范围扩展到了工厂监控级，实现了上层信息网和控制网相结合。
(2)单元控制站。根据工艺的要求，全厂共设有3个单元控制站，分别为plc1站、plc2站和plc3站。单元控制站选用simatics7-400系列的plc。cpu选用了cpu414-3dp，该cpu具有中等性能，适用于对程序规模、指令处理速度及通讯要求较高的场合。它带有一个mpi/dp接口，一个dp接口，还有一个profinet接口，为dp接口和profinet接口分配的分布式i/o点地址分别为8kb。单元控制站在现场进行参数检测，设备运行信号的采集、检测和控制，并可通过该站的人机界面对设备进行操作，向上位机系统实时传送数据。上位机系统设定的控制参数通过光纤以太网传送给单元控制站，由单元控制站完成对现场设备的控制。单元控制站也对自身模板进行监控，其诊断系统连续监测系统和过程的功能,记录错误和特定系统事件。如果出现诊断报文事件，那么模板将会触发一个诊断中断，此后单元控制站中断用户程序的执行，执行相应的诊断中断模块。
4.1 plc1站
plc1站主要负责粗格栅、进水泵房、细格栅和旋流沉砂池等设备的数据采集、现场控制柜以及电动闸门的开启。本站主要配备1块cpu414-3dp模块、2块ps40710a电源模块、1块cp 443-1通讯处理器、2块im460-0接口模块、5个16路di模块、3个16路do模块、5个8路ai模块、1个8路ao模块和一个扩展机架。本站对粗格栅、细格栅的控制采用液位差和时间控制。即当格栅前后液位差大于设定值后启动格栅机，或者当距离上次格栅运行的时间大于设定值时也要启动格栅机。这两种控制方式中液位差控制的优先级比时间控制的优先级高。格栅机的控制流程图，如图3所示。
图3 格栅机的控制流程图
对**泵的控制是根据液位的高低决定泵的启停，其控制流程图如图4所示。
图4 **泵控制流程图
4.2 plc2站
plc2站主要负责厌氧池配水井、厌氧池和氧化沟等构筑物上的设备数据的采集、现场控制柜的操作以及电动闸门的开启。本站对各个电动闸门一般采取就地控制或者是远程控制，只有对氧化沟上的do含量的控制实现了自动控制。对于其它参数如nh3-n、ss、氧化还原电位、液位、温度等实现了自动采集并通过plc上传中控室。本站主要配备3个扩展机架、1块cpu414-3dp模块、3块ps40710a电源模块、1块cp 443-1通讯处理器、3块im460-0接口模块、20个16路di模块、9个16路do模块、4个8路ai模块、1个8路ao模块。其组态图如图5所示。
图5 plc2站组态图
4.3 plc3站
plc3站负责二沉池、接触池、加氯间、储泥池和脱水间，这些构造物上各种设备的启停，数据的采集和传输。主要内容包括：对刮稀泥机的控制；对剩余污泥泵的启停控制及状态检测，并实现了自动控制；对污泥**的测量及**值的累计、对排放水加氯量的控制以及对脱水机房脱水机和其他电机的启停控制。本站主要配备3个扩展机架、1块cpu414-3dp模块、3块ps40710a电源模块、1块cp 443-1通讯处理器、3块im460-0接口模块、20个16路di模块、9个16路do模块、4个8路ai模块、1个8路ao模块。本站对污泥回流泵的控制是根据液位的变化来实现的，其控制要求与**泵是一样的。其程序流程图可以借鉴**泵的设计。
5 结束语
以 webaccess、profibus-dp和 s7-400plc构建的污水处理自动控制系统，在可靠性、自动化程度上满足了现代水处理的要求。该水厂自5月份开始试运行以来，控制系统运行稳定，设备工作状况良好，各项指标均达到了设计要求，设备的利用率得到**，操作人员的工作量和劳动强度大大降低，在一定程度上解决了污水处理厂设备分散、复杂、难以控制的难题，使出水水质达到国家二级排放标准，出水水质如下：ss为26mg/l左右，bod为17mg/l左右，氨氮为54mg/l左右，总磷为0.3mg/l左右，cod在53mg/l左右。取得了较好的效益。