西门子模块6GK7243-1EX01-0XE0选型说明

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　随着国民经济建设的快速发展，各级政府对环境保护更加关注，各地陆续新建了一大批污水处理厂。这些新建的污水处理厂根据自身特点，对控制系统的性能和价格提出了新的要求。
　　重庆市奉节污水处理厂采用CASS工艺对生活污水进行处理，日处理量为3万吨。其DCS系统以高性价比的PLC为控制单元，采用商用计算机为监控站。整个系统在实现生产自动化的情况下，有效降低了系统成本，从2004年投产至今运行情况良好。
1 生产工艺简介
　　污水处理是一种连续的生化反应过程，有氧化沟工艺、AO、SBR、CASS等众多不同的处理工艺。奉节污水处理厂所采用的污水处理工艺为新型改良CASS（Cyclic Activated SludgeSystem，循环式活性污泥法）工艺，属于改进型SBR工艺的一种，由格栅井、CASS池、鼓风机房、加药间、储泥池、脱水机房、接触消毒池组成。该工艺具有以下特点： 
　　（1）可升降的滗水器大限度降低了排水水流对底部沉淀污泥扰动。
　　（2）抗冲击力强，对难降解有机物的去除效率高，具有脱氮除磷功能。
　　（3）工艺流程短，占地面积小，建设费用低，运转费用省。
　　（4）管理简单，运行可靠，出水水质好，无异味。
　　（5）污泥产量低，污泥性质稳定，不发生污泥膨胀。
2DCS控制系统选型及硬件配置
2．1 DCS系统的选型
　　重庆市奉节口前污水处理厂为三峡库区国债项目建设的批污水处理厂，根据实际的工艺要求及建设特点，该项目对控制系统提出了如下要求：
　　（1）受控设备控制点数在800点内。控制工艺较为复杂，我们所需要的算法并不复杂，基本以时间控制和位式控制为主。
　　（2）控制系统须成熟可靠，便于调试和维护。
　　（3）考虑到会有第三方产品，网络通讯及其协议须具备开放性和标准性。
　　（4）测量设备和受控设备均为传统设备，基本不带现场总线通讯能力，输入、输出控制还是以传统的I／O点为基础。
　　（5）作为国债投资项目，尽可能在满足要求的前提下降低造价。
　　经过比较，该厂的自动化控制系统采用以PLC为基础的DCS控制系统，该系统在满足生产要求的基础上其性能和价格上取得了很好的平衡。

2．2 基于PLC的DCS系统
　　传统DCS是针对流程工业的仪表控制系统发展起来的，主要功能是实现连续物理量的监视与调节。PLC是针对传统的继电器控制系统而发展起来的，主要功能是实现开关量的逻辑控制。
　　一般来说，PLC是一种局部的控制器，但随着应用规模的扩大以及工业以太网的出现，多台PLC能够互连起来而形成的较大控制系统。与单个的PLC相比有几点重大的改变：
　　（1）在网络上挂接了在线的通用计算机，其作用一是实现系统组态、编程和下装，二是在线监视被控过程的状态。这样，一个具有现场控制层和协调控制层的DCS雏形就出现了。
　　（2）在PLC中增加了模拟量I／O接口和数值计算功能，这样，PLC就不仅可以完成逻辑控制，也可以完成模拟量监测及控制和混合控制的功能。
　　（3）越来越多的PLC厂家把专用的网络改成为通用的网络，这样就使PLC有条件和其它各种计算机系统和设备实现集成，以组成大型的控制系统。
　　上述几点改变使得PLC组成的系统具备了DCS的形态。由于PLC产品已经进入市场多年，其I／O接口、编程方法、网络通信都趋于标准化和适应开放系统的要求，通过扩展能够增加现场总线通讯功能。加上PLC在价格上的优势，使得PLC在分布式控制系统领域有着很重要的地位，在很多应用领域具有相当大的竞争优势。本文来自PLC资料网http://www.plcclub.com
2．3奉节污水处理厂DCS系统配置及构成
　　DCS控制系统以工业以太网这种开放式的网络结构为基础，由三个下位控制站PLC0、PLC1、PLC2站，1个上位工程师站、1个上位操作员站组成。其拓扑结构如图1所示。

　　PLC0控制站安装在中央管理中心的大屏幕马塞克模拟显示屏内，通过以太网采集各设备的状态信号并用RS232的通讯方式与马赛克屏通讯，将生产的整个流程以及设备状态显示出来。
　　PLC1安装在变配电所，负责控制格栅井、污水tisheng泵、沉砂池、1号CASS池、2号CASS池、3号CASS池、鼓风机房、储泥池及liuliang井liuliang检测、接触消毒池的部分检测控制、配电室的部分电力参数监测。
　　PLC2安装于加药间。用于控制加药间的电磁阀、搅拌器、隔膜泵在内的全套加药设备。
　　中央管理中心的两台监控计算机采用DELL公司的OptiPlex系列台式机。OptiPlex系列台式机定位于初级服务器应用，在高性能的前提下其专门设计的钢丝屏蔽层结构以及散热系统保证了系统的高可靠性和稳定性。所采用的监控软件是基于微软的bbbbbbs2000平台的，商用机对操作系统的兼容性比工控机略好。
　　该厂整个控制的系统信息交换层和控制层两层合一。采用先进的工业以太网，具有高速可靠的特点。工业以太网是以传统以太网为基础，针对工业控制的要求，改良后的一种信息及控制网，具有一网到底和降低网络造价的特点。
3 自控系统功能
3．1 监控软件
　　监控软件采用开物2000软件，开物2000为北京华富慧通开发的一款通用监控软件，该软件对OPC通讯方式支持较好。 OPC（OLEfor ProcessContro1）是基于COM（Component bbbbbb Mode1）和 DCOM（DistributedComponent bbbbbbMode1）技术的面向对象软件协议。OPC为现场设备、自动控制应用软件和企业管理应用软件之间提供了开放、一致的接口规范，为来自不同供应商的软、硬件提供“即插即用”的连接。
　　本系统的监控软件和DCS硬件之间的通讯协议采用OPC方式，ROCKWELL的RSLINX软件为OPCSEVER端而监控软件作为OPC CLIENT读取数据，采用该方式通讯避免了监控软件对DCS系统驱动程序支持不完善的情况发生。
3．2 控制方式X
　　为便于操作调试和事故的紧急处理，系统控制方式分为三种：
　　（1）就地手动方式。即通过就地控制箱或MCC上的按扭、开关操纵设备。
　　（2）遥控方式。通过中央管理中心的两台计算机在手动模式下控制设备。
　　（3）自动方式。系统根据工况自动完成设备的启停、调节控制。
　　遥控和就地控制方式的切换由MCC柜或就地控制箱完成；自动方式和遥控方式的切换由两台监控计算机完成。

3．3 监控功能
　　两台计算机分别作为操作站和工程师站相互备用，设置于中央管理中心，对全厂工艺设备运行状况、运行参数进行集中监控，遥控现场设备。监控计算机通过集成的1000M网卡与PLC系统经工业以太网进行数据交换。
　　主要功能：
　　（1）工艺流程监控功能。系统能按工艺要求对污水处理的各环节参数及设备状态进行监视，根据工艺要求选择自动、顺序、定时等控制方式。
　　（2）报警及报警记录功能。当设备发生事故时，系统将在计算机、马赛克大屏幕、就地控制箱上进行报警指示。计算机将对所发生的报警内容、时间及确认时间进行记录。在计算机上还可进行语音报警。
　　（3）联锁保护功能。当系统检测到局部故障后启动相应的联锁保护程序。
　　（4）参数设定功能。可在中央管理中心的任何一台监控计算机或现场控制站的人机界面上进行报警上下限、调节参数、运行时间等参数的设定。
　　（5）数据记录存储功能。系统可对重要数据如工艺参数、工况、设备运行时间等进行记录储存，以备调用。
　　（6）操作记录功能。系统自动保存重要操作记录，如改动参数，操作设备的操作员代号、时间、内容等。
　　（7）实时数据曲线和历史数据曲线。对重要工艺参数可以进行实时曲线显示，并记录历史数据曲线。
　　（8）多级口令保护功能。在中央管理中心的任何一台监控计算机上可设定不同操作权限，只有相应操作权限的操作员，在输入正确的口令后才可访问该级画面。
　　（9）打印功能。可进行报表打印、曲线打印、图形打印。
4 工程效果
　　该工程于2003年5月份开始实施，2004年4月份设备移交厂方运行，其DCS系统运行稳定可靠无损坏情况。系统投入使用后，操作人员在中央管理中心就能够全面了解整个工厂的运行情，DCS系统对泵及滗水器等主要设备能够根据预先设定好的参数进行自动控制。整个系统只需中央管理中心操作人员就能够保证系统的正常运行，大大降低了值班员的劳动强度。该系统的投运解决了以往污水处理厂自动化程度低，所有设备均需手动操作，值班人员劳动强度大、操作易出错，出水水质不稳定、生产过程无法集中监控的问题。该厂作为三峡库区批兴建的污水处理厂，对三峡库区水质的保护起到了积极的作用。各级政府领导多次对该厂进行视察和工作指导，对该厂的生产以及工艺水平给予了良好的评价，取得了很好的社会效益和经济效益。
5 结语
　　PLC作为成熟的控制器其编程语言及系统结构具有统一性，便于控制系统的调试及维护。PLC控制算法相对单一，却很好的满足了污水生产工艺的要求，在避免功能浪费的降低了系统造价。采用工业以太网技术，保证了通讯网络良好的兼容性和稳定性，实现了通讯的高速化。以PLC为基础采用工业以太网搭建的DCS控制系统，在污水处理厂的自动化控制中具有成熟可靠，既满足生产工艺要求，也降低了工程造价，具有很好的应用前景。
参考文献：

 PLC可编程控制器的主要构成元器件是以半导体器件为主体，考虑到环境的影响，随着使用时间的增长，元器件总是要老化的。定期检修与做好日常维护是非常必要的。

     要有一支具有一定技术水平、熟悉设备情况、掌握设备工作原理的检修队伍，做好对设备的日常维修。

维护检查.

      对检修工作要制定一个制度，按期执行，保证设备运行状况优。每台 PLC都有确定的检修时间，一般以每 6 个月～ 1 年检修一次为宜。当外部环境条件较差时，可以根据情况把检修间隔缩短。定期检修的内容见表 1。

表 1 可编程控制器定期检修

故障的排除

      对于具体的 PLC 的故障检查可能有一定的特殊性。有关 FX 系列的PLC 故障检查和处理方法见表 2 。

表 2 FX 系列 PLC 故障处理

      应该说 PLC是一种可靠性、稳定性极高的控制器。只要按照其技术规范安装和使用，出现故障的概率极低。一旦出现了故障，一定要按上述步骤进行检查、处理。特别是检查由于外部设备故障造成的损坏。一定要查清故障原因，待故障排除以后再试运行。

V80系列变频恒压供水控制设备是采用PLC技术、DTO系列人机界面技术及交流变频技术相结合的新型供水控制系统。可满足企事业单位的生产、生活用水，农业喷灌、灌溉系统，自来水公司、潜水泵站等的不同供水要求。二．设备特点
    1． 采用先进的供水专用变频器；
    2． 采用V80系列PLC技术，系统可靠、稳定；
    3． 采用DTO系列人机界面，操作简单；
    4． 具有系统故障自诊断功能；
    5． 可设定压力给定，以适应生活供水中的压力/liuliang波动特性；
    6． 具有休眠泵控制功能，大限度地实现节水节电功效；
    7． 具有运行泵和备用泵的定时轮换功能，有效地防止因备用泵长期不用而发生的锈死现象；
    8． 具有进水池液位检测功能，有效地防止水泵系统因缺水而损坏；
    9． 具有管网超压、欠压保护功能，tigao了供水系统设备的使用寿命；
    10．故障水泵可自动退出运行系统；
    11．水泵软启动、软切换，无压力冲击；
    12．具有消防泵控制功能。
三．系统构成 

　　
    本设备由供水专用变频器，可编程控制器（V80系列PLC）、DTO系列触摸屏及远传压力表组成闭环控制系统。它根据压力传感器的信息自动调节水泵电机的转速和工频泵的启停时间和启停顺序，使供水系统的压力始终保持在预先设定的压力点上，供水量按用户的实际需要自动变化。
    为了保证系统在故障状态或检修状态下不影响供水，系统除了自动方式外还有手动方式，检修人员可在手动方式下，通过控制柜上的按钮开关启停任一水泵。该设备还有水位监视和电机保护等功能。当水池水位过低时，水泵会自动停运，待水位恢复正常后自动启动。
四． 技术指标
    1. 电源要求：三相交流380V，50Hz，四线制；
    2. 压力调节精度：<0.02MP；
    3. 可控单台电机功率：1.5kW～400kW；
    4．运行方式：1） 变频固定泵方式（1台变频泵＋6台工频泵）； 2） 变频循环泵方式（4台变频循环泵）；
    5．压力传感器：根据用户要求选配；
    6. 可根据用户的特殊要求进行设计，满足各行业用户的要求。
五．适用范围
    1． 高层建筑、生活小区、宾馆及大型公共建筑的生活供水；
    2． 各种企业的生产、生活用水；
    3． 农村的喷灌系统；
    4． 园林喷洒系统，喷泉系统；
    5． 自来水厂各级加压系统；
    6． 排污系统和排污站的改造等等。 

引言

   我国是世界上缺材少林国家之一，据专家预测，到2010年我国的木材消费需求将达到2.1亿立方米，而缺口达6000万立方米，其中人造板工业占相当大的消费比例，tigao人造板生产效率意义重大。热压机作为人造板生产的关键设备，直接决定了生产效率及产品质量，而热压机性能的好坏又在很大程度上取决于其控制系统的优劣。针对现有热压机采用继电接触控制,使压机的控制线路较为复杂、触点太多而故障率高的问题，提出在热压机控制系统中采用PLC控制，可省去部分继电器和闭锁触点，简化控制线路，tigao设备可靠性。PLC选CPU224CN，后面带上一个UniMAT的UN223模块。

     一、 基本工作原理

实验热压机是木材加工工业、科研单位、高等院校等的实验室设备之一，可作纤维板、刨花板、胶合板、表面装饰板、塑料板等的热压实验之用。除了加热系统外，其工作特征和结构与生产型热压机基本相同。图1为本文所研究的热压机结构简图。热压机上压板2固定，正常工作时通过控制位于压机底部的柱塞缸，使得柱塞5带动下压板4向上移动，将板坯压实；经过热压处理后，柱塞5带动下压板4向下移动，到位后为下一次工作做准备。根据人造板生产工艺的要求，在压机工作过程中，关键是位置控制和压力控制，系统是通过比例liuliang阀来进行速度调节，进而实现位置控制。

二、PLC控制系统的设计思路 
  

   要满足设备在生产中的可靠性。因原设备控制部分元件多，控制线复杂，排查故障非常困难，为此，可以考虑热压机油缸升降的控制部分采用PLC控制，在满足要求的情况下，尽量减少输入点和输出点，使得整体设备可靠性tigao；考虑到设备检修、保养和对新的板种的试生产，需要在控制线路中加入手动、自动转换开关；在检修时，为防止升起的压板因误操作发生位移，加装了保护开关，当开关置于保护状态，发生误操作，因有电气互锁，也不至于使压板发生下移。基于以上设计思路，根据压机工作流程，确定了17个输入点和14个输出点，共31个点，采用CPU224产品（该产品有10个输入点，10个输出点）连接UN223（该产品有16个输入点，16个输出点）。结合该系列热压机特点，设计了控制线路，并编制了控制程序；输入和输出量编址见表1。

表1 胶合板热压机各输入输出编址

3、工作原理与控制过程 
     以快速贴面压机为例。该系列热压机共装有4个油缸，油缸顶置，液压油路需用6只电磁阀控制，因设计的热压机规格不同，油泵电机的功率从10～22kW不等，为减小电机起动电流，设计为Y／△起动。胶合板板坯采用小车载入，小车承载部分可单方向运动，小车退出时板坯自动滑落在压板上。小车驱动电机由变频器控制，可实现小车快进、慢出。 

图2为快速贴面胶合板热压机工艺流程
                       

   控制油缸的电磁阀有6只，其中1只1DT为总进油阀；每2个油缸上部、下部油路各自并联，分2组，每组各有1只上部进油阀3DT、5DT和1只下部进油阀2DT、4DT，还有一只总回油阀6DT。 

 油缸下部进油，柱塞上移；其上部进油，柱塞下移。即当1DT、2DT、4DT工作时，压板上升，1DT、3DT、5DT工作，压板下降并加压；6DT工作时，油缸卸荷。液压油泵用三相交流异步电动机驱动，为降低起动电流需要降压，采用Y／△方式起动，转换时间为2～5s。油泵工作正常3s时，压板上升到位（设上限位开关）后，压板停止上升；此时装板小车载板坯快速进入，到达设定位置后，小车卸板坯并开始后退，碰到后退限位开关后停止后退。

   在小车卸板后退的压板开始下降，当碰到下限位开关后，停止下降，开始保压并计时，随着油压的升高，动、定压板之间压力增大，当达到设定上限压力时，电接点压力表上限开关断开，停止加压。由各组电磁阀自动控制热压时所需压力，实现保压直到热压结束，开始卸荷，3s后压板上升。由人工完成卸板。

   为了安全起见，在控制线路中加装转换开关，在压机上升控制电路中要加入保护装置，当压板上升到位时，手动合上此开关，检修设备时不会因误动作而使动压板下降伤人。在加压保压控制电路中，加入了超压保护开关，目的是防止油压达到压力上限后继续加压。若超压，此开关自动断开，电磁阀失电关闭，停止加压。当压力下降到许可值时，此开关重新闭合，系统控制恢复正常。