1、概述：
銅川市新耀污水處理廠位于銅川市新區(qū)。我公司負(fù)責(zé)污水處理過(guò)程的電氣控制部分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、集成及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、儀表和控制系統(tǒng)的調(diào)試。
本控制系統(tǒng)采用PLC+上位機(jī)的方式對(duì)整個(gè)污水處理系統(tǒng)及回用水處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。控制設(shè)備包括：1#PLC柜一套（控制粗格柵間、細(xì)格柵間、曝氣沉沙池、厭氧池、缺氧池、氧化溝和污泥回流泵池設(shè)備）、2#PLC柜一套（控制污泥脫水間設(shè)備）、3#PLC柜一套（控制回用水部分設(shè)備）、4#PLC柜一套（控制加藥間設(shè)備）控制臺(tái)一套、上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)兩臺(tái)、服務(wù)器一臺(tái)。電源柜及PLC控制柜放置于各設(shè)備間內(nèi)，上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器放置于控制室。
本控制系統(tǒng)配置兩臺(tái)上位操作員站，PLC采用選用瑞士ABB系列自動(dòng)化產(chǎn)品，采用光纖環(huán)網(wǎng)連接，確保數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸。
控制系統(tǒng)采用控制室集中監(jiān)控方式，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及工藝參數(shù)直接進(jìn)入PLC，PLC再與本地監(jiān)控站及上層控制網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，監(jiān)控站畫(huà)面上即可顯示現(xiàn)場(chǎng)各設(shè)備的狀態(tài)。操作人員根據(jù)這些狀態(tài)參數(shù)，通過(guò)鼠標(biāo)和鍵盤(pán)就可向現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備發(fā)出動(dòng)作命令，PLC接收到這些指令后，再綜合輸入信號(hào)，按預(yù)先編制好的程序進(jìn)行邏輯解算，將結(jié)果送到輸出模塊，通過(guò)各輸出點(diǎn)信號(hào)即可控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。
通過(guò)與PLC的數(shù)據(jù)交換，上位監(jiān)控站可顯示整個(gè)工藝系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，包括各測(cè)點(diǎn)參數(shù)變化、設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，且能實(shí)時(shí)進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警并生成報(bào)警記錄，從而使操作員在控制室內(nèi)就可清楚地知道現(xiàn)場(chǎng)工藝系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)及報(bào)警狀態(tài)。通過(guò)操作員站監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)每一設(shè)備，不必再去現(xiàn)場(chǎng)直接對(duì)設(shè)備進(jìn)行一對(duì)一硬手操，減少了操作員的工作量，實(shí)現(xiàn)了方便可靠的控制室集中監(jiān)控。
本控制系統(tǒng)是一套獨(dú)立的PLC控制系統(tǒng)，通過(guò)以太網(wǎng)接口與監(jiān)控站相聯(lián)。系統(tǒng)的所有控制程序都儲(chǔ)存在PLC的CPU中，由CPU控制程序運(yùn)行，重要的運(yùn)行參數(shù)都存儲(chǔ)在PLC的CPU中，監(jiān)控站通過(guò)以太網(wǎng)從PLC的CPU中讀取運(yùn)行參數(shù)，監(jiān)視其運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)以太網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，僅會(huì)造成在監(jiān)控站無(wú)法再監(jiān)控系統(tǒng)，但不會(huì)影響系統(tǒng)獨(dú)立的PLC中的控制程序的繼續(xù)運(yùn)行，且工藝系統(tǒng)的最新運(yùn)行參數(shù)仍繼續(xù)存儲(chǔ)于PLC CPU的寄存器中，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常后，監(jiān)控站可立即通過(guò)網(wǎng)絡(luò)讀取到最新的運(yùn)行參數(shù)，不會(huì)造成數(shù)據(jù)丟失。
2．工藝流程及控制范圍
2.1 格柵系統(tǒng)工藝流程：
如下圖（1-1）所示：
（1-1）
2.2 曝氣系統(tǒng)工藝流程：
如下圖（1-2）所示： 
2.3氧化溝系統(tǒng)工藝流程：
如下圖（1-3）所示：
（1-3）
2.4沉淀池系統(tǒng)和污泥回流系統(tǒng)工藝流程：
如下圖（1-4）所示：
（1-4）
3.控制范圍：
3.1 plc1#系統(tǒng)的監(jiān)控對(duì)象：
序號(hào) 設(shè)備名稱 數(shù)量
1 提升泵 4臺(tái)
2 粗格柵 ，細(xì)格柵 5臺(tái)
3 螺旋輸送機(jī) 2臺(tái)
4 電動(dòng)碟閥 4臺(tái)
5 鼓風(fēng)機(jī) 2臺(tái)
6 表曝機(jī) 4臺(tái)
7 攪拌器，推進(jìn)器 20個(gè)
8 污泥泵 6個(gè)
9 濁度表 1個(gè)
10 COD儀表 1個(gè)
11 氨氮儀表 1個(gè)
12 PH表 1個(gè)
13 流量計(jì) 2個(gè)
14 溶氧儀及污泥濃度計(jì) 2個(gè)
15 液位及液位差計(jì) 6 個(gè)
16 ORP測(cè)定儀 2個(gè)
3.2 plc2#系統(tǒng)的監(jiān)控對(duì)象：
序號(hào) 設(shè)備名稱 數(shù)量
1 攪拌器 1臺(tái)
2 螺旋輸送機(jī) 2臺(tái)
3 進(jìn)泥泵 2臺(tái)
6 加藥泵 2臺(tái)
7 空壓機(jī) 2臺(tái)
8 流量計(jì) 2個(gè)
9 液位計(jì) 3個(gè)
3.3 plc3#系統(tǒng)的監(jiān)控對(duì)象：
序號(hào) 設(shè)備名稱 數(shù)量
1 沖洗水泵 3臺(tái)
2 鼓風(fēng)機(jī) 3臺(tái)
3 潛水泵 3臺(tái)
4 電動(dòng)閥門(mén) 44臺(tái)
5 消防泵 2臺(tái)
6 澆灑泵 2臺(tái)
7 生活水泵 2臺(tái)
8 液位計(jì) 9個(gè)
9 壓力傳感器 6個(gè)
10 流量計(jì) 4個(gè)
11 濁度計(jì) 1個(gè)
12 余氯計(jì) 1個(gè)
13 PH計(jì) 1個(gè)
14 出水速度計(jì) 1個(gè)
15 出水二氧化碳檢測(cè)儀 1個(gè)
3.4 plc4#系統(tǒng)的監(jiān)控對(duì)象：
序號(hào) 設(shè)備名稱 數(shù)量
1 刮泥橋 2臺(tái)
2 PH計(jì) 1個(gè)
3 濁度計(jì) 1個(gè)
6 COD儀表 1個(gè)
7 流量計(jì) 2個(gè)
8 加氯間漏氯報(bào)警儀 2個(gè)
9 氨氮儀表 1個(gè)
4. 程控系統(tǒng)控制設(shè)備：
4.1 電源柜：
電源柜（包括所有控制柜）外型尺寸為2000×800×600mm（高×寬×深），前后開(kāi)門(mén)，前后門(mén)為雙開(kāi)門(mén)。
PLC1#站和PLC3#站為獨(dú)立電源柜，PLC2#站和PLC4#電源部分和控制部分在同一面柜內(nèi)。
4.2控制柜：
4.2.1系統(tǒng)控制柜
（1）PLC1#站：PLC機(jī)架上分別裝有以下模塊：
序號(hào) 設(shè) 備 名 稱 規(guī) 格 型 號(hào) 數(shù)量
1 CPU PM581-ETH 1
2 開(kāi)關(guān)量輸入模塊 DI524 7
4 開(kāi)關(guān)量輸出模塊 DC522 4
5 模擬量輸入模塊 AI523 2
6 模擬量輸出模塊 AX522 1
7 擴(kuò)展接口模塊 DC551-CS31 1
（2）PLC2#站：PLC機(jī)架上分別裝有以下模塊：
序號(hào) 設(shè) 備 名 稱 規(guī) 格 型 號(hào) 數(shù)量
1 CPU PM581-ETH 1
2 開(kāi)關(guān)量輸入模塊 DI524 1
4 開(kāi)關(guān)量輸出模塊 DC522 1
5 模擬量輸入模塊 AI523 1
（3）PLC3#站：PLC機(jī)架上分別裝有以下模塊：
序號(hào) 設(shè) 備 名 稱 規(guī) 格 型 號(hào) 數(shù)量
1 CPU PM581-ETH 1
2 開(kāi)關(guān)量輸入模塊 DI524 3
4 開(kāi)關(guān)量輸出模塊 DC522 5
5 模擬量輸入模塊 AI523 1
6 模擬量輸出模塊 AX521 1
7 擴(kuò)展接口模塊 DC551-CS31 1
（4）PLC4#站：PLC機(jī)架上分別裝有以下模塊：
序號(hào) 設(shè) 備 名 稱 規(guī) 格 型 號(hào) 數(shù)量
1 CPU PM581-ETH 1
2 開(kāi)關(guān)量輸入模塊 DI524 3
4 開(kāi)關(guān)量輸出模塊 DC522 2
5 模擬量輸入模塊 AI523 1
各系統(tǒng)控制柜下部還裝有若干個(gè)繼電器，用來(lái)作為輸入/輸出模塊與現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的隔離繼電器。繼電器采用omron MY2N繼電器。柜內(nèi)還裝有220V AC照明燈，可開(kāi)關(guān)門(mén)亮息
5.連接：
各個(gè)柜之間通過(guò)電纜連接以提高系統(tǒng)可靠性，減少安裝工作量，方便維修。
控制室與現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的連接是通過(guò)控制柜內(nèi)接線端子排完成的。
6. 可編程控制器PLC系統(tǒng)設(shè)備：
6.1 可編程控制器PlC主機(jī)介紹：
可編程控制器PLC的配置詳見(jiàn)【系統(tǒng)PLC配置圖】
本程控系統(tǒng)的可編程控制器（PLC）選用ABB系列自動(dòng)化產(chǎn)品。主機(jī)CPU采用Intel處理器，具有更快的處理速度和更大的內(nèi)存空間，其堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)保證即使在最?lèi)毫拥默F(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下也能可靠地工作。本程控系統(tǒng)的控制主機(jī)控制污水系統(tǒng)的設(shè)備啟、停、現(xiàn)場(chǎng)信息的采集與處理，并通過(guò)TCP/IP協(xié)議同上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通訊。
ABB PLC AC500可編程控制器參數(shù)
離散量： 64K任組
寄存器： 64K
本地I/O（主底板）
最大I/O字（WORD）： 160入/160出
最大I/O機(jī)架數(shù):
遠(yuǎn)程I/O
最大I/O字（WORD）： 160入/160出
最大遠(yuǎn)程分支數(shù): 31
掃描時(shí)間: 0.1ms/K ~ 0.5ms/K
MODBUS接口: 1
MODBUS PLUS接口: 1
遠(yuǎn)程通訊距離L（不帶中繼器）: 最遠(yuǎn)4.5Km
環(huán)境適應(yīng)性
溫度: 0-60℃
濕度: 0-93% 無(wú)凝結(jié)
海拔: 2000米 全功能操
儲(chǔ)存條件
溫度: -40-85℃
濕度: 0-93% 無(wú)凝結(jié)
沖擊: ±15g，11ms半正弦波
抗干擾能力: 滿足IEEE472
7.2主機(jī)控制系統(tǒng)
7.2.1 通訊處理器模塊PM581_ETH：
PM581_ETH模塊為中央處理單元同時(shí)完成通訊功能，遠(yuǎn)程通訊能力由MODBUS Ⅱ通訊協(xié)議支持，每一個(gè)I/O分站和主機(jī)通訊是RS232電纜為介質(zhì)實(shí)現(xiàn)的。遠(yuǎn)程I/O分站和主機(jī)的最大通訊距離可達(dá)4.5km，通訊速率為1.544兆波特。與上位通過(guò)以太網(wǎng)接口進(jìn)行通訊。
7.2.2 I/O模塊:
DI524： 32點(diǎn)DC24V開(kāi)關(guān)量輸入模塊。該模塊為正邏輯輸入，它將輸入的DC24V開(kāi)關(guān)量信號(hào)經(jīng)光電隔離，變?yōu)镻LC可使用的邏輯電壓電平，每個(gè)輸入的通或斷由模塊上的LED指示。每個(gè)模塊均具有通訊故障檢測(cè)能力。輸入電壓范圍為直流15～30V。
DC522： 16點(diǎn) DC24V開(kāi)關(guān)量輸出模塊。正邏輯輸出，每路最大輸出電流為500mA，工作電壓為DC 19.2~30V。
AI531： 16路模擬量輸入模塊。該模塊將現(xiàn)場(chǎng)4~20 mA電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成PLC可用的數(shù)字信號(hào)，4~20mA可對(duì)應(yīng)十進(jìn)制數(shù)0~27648，轉(zhuǎn)換精度±0.1%，線性度誤差±0.04%，輸入阻抗250歐姆（電流模式）。
AX522： 8路模擬量輸出模塊，用于控制和監(jiān)視4~20 mA回路電流。該模塊將PLC的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可用的4~20 mA電流信號(hào)，分辯率為12位，精度為滿量程的±0.20%，回路電壓為12~30VDC，使用外接電阻時(shí)可達(dá)60VDC。
8. 系統(tǒng)的控制方式：
ABB系列可編程控制器PLC選用與之配套的編程軟件CoDeSys V2.3 對(duì)其進(jìn)行組態(tài)及編程。
本控制系統(tǒng)具有三種控制方式：程控自動(dòng)方式、上位機(jī)軟手操方式和就地硬手操方式。程控自動(dòng)方式是主要工作方式，其余兩種為輔助和備用工作方式。控制系統(tǒng)的功能包括控制功能和上位機(jī)監(jiān)控功能。
8.1程控自動(dòng)方式：
程控方式采用自動(dòng)控制模式。根據(jù)設(shè)置的各項(xiàng)參數(shù)，在自動(dòng)方式下控制系統(tǒng)中的各單元。當(dāng)其中的數(shù)據(jù)超過(guò)參數(shù)設(shè)置值時(shí)，自動(dòng)停止或啟動(dòng)系統(tǒng)。發(fā)生故障時(shí)自動(dòng)報(bào)警。
8.2上位機(jī)軟手操：
操作人員在上位操作員站上，通過(guò)鼠標(biāo)（或鍵盤(pán)）可對(duì)每一個(gè)參與程控的閥門(mén)、水泵和風(fēng)機(jī)等設(shè)備的開(kāi)啟或關(guān)閉進(jìn)行一對(duì)一手動(dòng)操作。
8.3就地硬手操
對(duì)閥門(mén)而言就地硬手操是在就地操作箱上進(jìn)行的，即可進(jìn)行電手操。電磁閥箱正面門(mén)上有操作閥門(mén)開(kāi)啟、關(guān)閉的按鈕開(kāi)關(guān)，并有顯示閥門(mén)開(kāi)關(guān)狀態(tài)的指示燈。電手操就是通過(guò)電磁閥箱正門(mén)上的旋鈕開(kāi)關(guān)來(lái)控制閥門(mén)。
對(duì)泵、風(fēng)機(jī)等設(shè)備而言就地硬手操指在就地直接操作各電機(jī)的電器按鈕來(lái)控制電機(jī)的啟停。
9.控制系統(tǒng)的功能：
控制系統(tǒng)的功能包括控制功能和上位機(jī)監(jiān)控功能。
9.1控制功能：
在程控自動(dòng)方式下，凡參與程控的設(shè)備，如泵、格柵、表曝機(jī)等設(shè)備，它的運(yùn)行是由程控系統(tǒng)控制完成的。被控對(duì)象的選擇、運(yùn)行的操作是在上位機(jī)上實(shí)現(xiàn)，程控過(guò)程的執(zhí)行是PLC完成。在程控過(guò)程中，上位操作員站進(jìn)行過(guò)程動(dòng)態(tài)顯示、各步運(yùn)行時(shí)間顯示、故障報(bào)警、信息處理存儲(chǔ)，起到監(jiān)控的作用。
各設(shè)備在程控狀態(tài)下有三種工作方式：一種是自動(dòng)方式，一種是單步方式，另一種是軟手操方式。（軟手操指對(duì)每一個(gè)參控設(shè)備的一對(duì)一上位手動(dòng)操作）
程控自動(dòng)功能：程控系統(tǒng)主要是根據(jù)時(shí)間，等條件控制運(yùn)行過(guò)程的。在程控自動(dòng)時(shí)，可任意設(shè)定間隔時(shí)間，使控制系統(tǒng)具有操作靈活性和方便性。
9.2上位機(jī)監(jiān)控功能：
上位站監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能如下：
(1). 多種顯示功能:
-- 工藝流程的總圖及局部分畫(huà)面顯示
-- 工藝流程的動(dòng)態(tài)顯示
-- 設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)顯示
-- 模擬量等測(cè)量參數(shù)的數(shù)字顯示
-- 控制方式的顯示
-- 報(bào)警顯示
-- 系統(tǒng)時(shí)鐘顯示
-- 操作提示顯示
-- 實(shí)時(shí)歷史趨勢(shì)圖
(2). 所有圖形均為動(dòng)態(tài)顯示，能實(shí)時(shí)、直觀地監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。
(3). 上位站控制功能（通過(guò)鼠標(biāo)及鍵盤(pán)完成）
-- 所有設(shè)備的控制
-- 各畫(huà)面的切換
-- 系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定
(4). 系統(tǒng)控制可以根據(jù)操作員的要求進(jìn)行程控自動(dòng)及一對(duì)一軟手操。
(5). 報(bào)警處理功能
-- 系統(tǒng)報(bào)警及操作員操作數(shù)據(jù)的存貯
-- 系統(tǒng)報(bào)警及操作員操作數(shù)據(jù)的更新
-- 系統(tǒng)報(bào)警及操作員操作的打印
(6). 管理報(bào)表系統(tǒng)
-- 實(shí)時(shí)顯示管理報(bào)表，可進(jìn)行屏幕顯示及打印
(7). 打印功能
-- 所有報(bào)警信息、操作員操作記錄及運(yùn)行參數(shù)都可打印
此外上位機(jī)即是上位監(jiān)控機(jī)，又是PLC的編程器。在上位機(jī)上運(yùn)行PLC編程軟件，可實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC的組態(tài)、編程及在線監(jiān)測(cè)修改程序。
10.上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)軟件：
上位監(jiān)控軟件包選用北京杰控科技有限公司的FAMEVIEW監(jiān)控軟件包來(lái)編制，該軟件包可對(duì)可編程控制器中的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示和打印，并直接參與可編程控制器的控制，本程控系統(tǒng)的所有控制操作、工況顯示、報(bào)警信息、操作記錄、報(bào)表打印均通過(guò)該軟件包在上位機(jī)上實(shí)現(xiàn), 對(duì)可編程控制器的掃描速度沒(méi)有任何影響。該軟件包具有良好的人機(jī)界面，強(qiáng)大的組態(tài)功能，其界面基于WINDOWS XP操作系統(tǒng)，易學(xué)易用，穩(wěn)定可靠，便于掌握。
上位監(jiān)控系統(tǒng)圖形畫(huà)面組成及監(jiān)視內(nèi)容如下：
10.1監(jiān)控畫(huà)面
(1) 主控畫(huà)面
(2)進(jìn)水井及粗格柵畫(huà)面
(3)曝氣沉沙池畫(huà)面
(4)氧化溝畫(huà)面
(5)污泥回流泵池畫(huà)面
(6)加藥間畫(huà)面
(7)污泥脫水間畫(huà)面
(8)濾站畫(huà)面
(9)參數(shù)畫(huà)面
(10)參數(shù)設(shè)定畫(huà)面
(11)趨勢(shì)畫(huà)面
(12)報(bào)表畫(huà)面
10.2系統(tǒng)操作提示按鍵
(1)監(jiān)控畫(huà)面選擇
(2)控制方式選擇
(3)控制操作按鍵
(4)報(bào)警清除
(5)參數(shù)設(shè)定
10.3監(jiān)視內(nèi)容
(1)系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行工況
(2)控制系統(tǒng)電源工作狀態(tài)
(3)主設(shè)備電流值顯示
(4)閥、泵、鼓風(fēng)機(jī)、表曝機(jī)顯示。
(5)測(cè)點(diǎn)濁度、壓力、溶解氧、氨氮、COD、PH值、流量、液位顯示。
(6)設(shè)備故障報(bào)警顯示
11．維護(hù)：
本系統(tǒng)PLC 部分維護(hù)請(qǐng)參閱：
ABB PLC AC500可編程控制器用戶手冊(cè)。
12．注意事項(xiàng)：
(1).正常情況下請(qǐng)勿切斷PLC供電電源。
(2).柜內(nèi)共二路直流24V電源，請(qǐng)區(qū)分清楚，不能混用。
(3).本設(shè)備繼電器有二種，一種是直流24V繼電器(有綠色指示燈)，作為輸出模塊到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的隔離繼電器。一種是交流 220V繼電器（有紅色指示燈），作為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備到輸入模塊的隔離繼電器。在更換繼電器時(shí)不能插錯(cuò)。
(4).當(dāng)電池欠壓報(bào)警時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換，對(duì)失效的廢電池要妥善處理。
西安優(yōu)特自動(dòng)化
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