1、概述：
      銅川市新耀污水處理廠位于銅川市新區(qū)。我公司負責污水處理過程的電氣控制部分系統(tǒng)的設(shè)計、集成及現(xiàn)場設(shè)備、儀表和控制系統(tǒng)的調(diào)試。
本控制系統(tǒng)采用PLC+上位機的方式對整個污水處理系統(tǒng)及回用水處理系統(tǒng)實現(xiàn)自動控制�？刂圃O(shè)備包括：1#PLC柜一套（控制粗格柵間、細格柵間、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）控制臺一套、上位監(jiān)控計算機兩臺、服務(wù)器一臺。電源柜及PLC控制柜放置于各設(shè)備間內(nèi)，上位機監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器放置于控制室。   
  本控制系統(tǒng)配置兩臺上位操作員站，PLC采用選用瑞士ABB系列自動化產(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)場設(shè)備的運行狀態(tài)及工藝參數(shù)直接進入PLC，PLC再與本地監(jiān)控站及上層控制網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控站進行數(shù)據(jù)交換，監(jiān)控站畫面上即可顯示現(xiàn)場各設(shè)備的狀態(tài)。操作人員根據(jù)這些狀態(tài)參數(shù)，通過鼠標和鍵盤就可向現(xiàn)場設(shè)備發(fā)出動作命令，PLC接收到這些指令后，再綜合輸入信號，按預先編制好的程序進行邏輯解算，將結(jié)果送到輸出模塊，通過各輸出點信號即可控制現(xiàn)場設(shè)備。
通過與PLC的數(shù)據(jù)交換，上位監(jiān)控站可顯示整個工藝系統(tǒng)的運行狀態(tài)，包括各測點參數(shù)變化、設(shè)備的運行狀態(tài)，且能實時進行語音報警并生成報警記錄，從而使操作員在控制室內(nèi)就可清楚地知道現(xiàn)場工藝系統(tǒng)運行狀態(tài)及報警狀態(tài)。通過操作員站監(jiān)控現(xiàn)場每一設(shè)備，不必再去現(xiàn)場直接對設(shè)備進行一對一硬手操，減少了操作員的工作量，實現(xiàn)了方便可靠的控制室集中監(jiān)控。
本控制系統(tǒng)是一套獨立的PLC控制系統(tǒng)，通過以太網(wǎng)接口與監(jiān)控站相聯(lián)。系統(tǒng)的所有控制程序都儲存在PLC的CPU中，由CPU控制程序運行，重要的運行參數(shù)都存儲在PLC的CPU中，監(jiān)控站通過以太網(wǎng)從PLC的CPU中讀取運行參數(shù)，監(jiān)視其運行狀態(tài)。當以太網(wǎng)發(fā)生故障時，僅會造成在監(jiān)控站無法再監(jiān)控系統(tǒng)，但不會影響系統(tǒng)獨立的PLC中的控制程序的繼續(xù)運行，且工藝系統(tǒng)的最新運行參數(shù)仍繼續(xù)存儲于PLC CPU的寄存器中，當網(wǎng)絡(luò)恢復正常后，監(jiān)控站可立即通過網(wǎng)絡(luò)讀取到最新的運行參數(shù)，不會造成數(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)控對象：
序號 設(shè)備名稱 數(shù)量
1 提升泵 4臺
2 粗格柵 ，細格柵 5臺
3 螺旋輸送機 2臺
4 電動碟閥 4臺
5 鼓風機 2臺
6 表曝機 4臺
7 攪拌器，推進器 20個
8 污泥泵 6個
9 濁度表 1個
10 COD儀表 1個
11 氨氮儀表 1個
12 PH表 1個
13 流量計 2個
14 溶氧儀及污泥濃度計 2個
15 液位及液位差計 6 個
16 ORP測定儀 2個

3.2  plc2#系統(tǒng)的監(jiān)控對象：
序號 設(shè)備名稱 數(shù)量
1 攪拌器 1臺
2 螺旋輸送機 2臺
3 進泥泵 2臺
6 加藥泵     2臺
7 空壓機  2臺
8 流量計  2個
9 液位計     3個
3.3  plc3#系統(tǒng)的監(jiān)控對象：
序號 設(shè)備名稱 數(shù)量
1 沖洗水泵 3臺
2 鼓風機 3臺
3 潛水泵 3臺
4 電動閥門 44臺
5 消防泵 2臺
6 澆灑泵 2臺
7 生活水泵 2臺
8 液位計 9個
9 壓力傳感器 6個
10 流量計 4個
11 濁度計 1個
12 余氯計 1個
13 PH計 1個
14 出水速度計 1個
15 出水二氧化碳檢測儀 1個
3.4  plc4#系統(tǒng)的監(jiān)控對象：
序號 設(shè)備名稱 數(shù)量
1 刮泥橋 2臺
2 PH計 1個
3 濁度計 1個
6 COD儀表     1個
7 流量計  2個
8 加氯間漏氯報警儀 2個
9 氨氮儀表  1個
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），前后開門，前后門為雙開門。

PLC1#站和PLC3#站為獨立電源柜，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機架上分別裝有以下模塊：
序號 設(shè)  備  名  稱 規(guī)  格  型  號 數(shù)量
1 CPU PM581-ETH 1
2 開關(guān)量輸入模塊 DI524 7
4 開關(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 擴展接口模塊 DC551-CS31 1

（2）PLC2#站：PLC機架上分別裝有以下模塊：
序號 設(shè)  備  名  稱 規(guī)  格  型  號 數(shù)量
1 CPU PM581-ETH 1
2 開關(guān)量輸入模塊 DI524 1
4 開關(guān)量輸出模塊 DC522 1
5 模擬量輸入模塊   AI523 1

（3）PLC3#站：PLC機架上分別裝有以下模塊：
序號 設(shè)  備  名  稱 規(guī)  格  型  號 數(shù)量
1 CPU PM581-ETH 1
2 開關(guān)量輸入模塊 DI524 3
4 開關(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 擴展接口模塊 DC551-CS31 1

（4）PLC4#站：PLC機架上分別裝有以下模塊：
序號 設(shè)  備  名  稱 規(guī)  格  型  號 數(shù)量
1 CPU PM581-ETH 1
2 開關(guān)量輸入模塊 DI524 3
4 開關(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繼電器，用來作為輸入/輸出模塊與現(xiàn)場信號的隔離繼電器。繼電器采用omron MY2N繼電器。柜內(nèi)還裝有220V AC照明燈，可開關(guān)門亮息
5.連接：
各個柜之間通過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)場信號的連接是通過控制柜內(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主機介紹：
可編程控制器PLC的配置詳見【系統(tǒng)PLC配置圖】
　 本程控系統(tǒng)的可編程控制器（PLC）選用ABB系列自動化產(chǎn)品。主機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，其堅固的結(jié)構(gòu)保證即使在最惡劣的現(xiàn)場環(huán)境下也能可靠地工作。本程控系統(tǒng)的控制主機控制污水系統(tǒng)的設(shè)備啟、停、現(xiàn)場信息的采集與處理，并通過TCP/IP協(xié)議同上位機監(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機架數(shù): 
遠程I/O 
最大I/O字（WORD）： 160入/160出
最大遠程分支數(shù): 31
掃描時間:  0.1ms/K ~ 0.5ms/K
MODBUS接口: 1
MODBUS  PLUS接口: 1
遠程通訊距離L（不帶中繼器）: 最遠4.5Km
環(huán)境適應(yīng)性 
溫度: 0-60℃
濕度: 0-93%  無凝結(jié)
海拔:  2000米  全功能操
儲存條件 
溫度:  -40-85℃
濕度: 0-93%  無凝結(jié)
沖擊: ±15g，11ms半正弦波
抗干擾能力: 滿足IEEE472
7.2主機控制系統(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完成通訊功能，遠程通訊能力由MODBUS Ⅱ通訊協(xié)議支持，每一個I/O分站和主機通訊是RS232電纜為介質(zhì)實現(xiàn)的。遠程I/O分站和主機的最大通訊距離可達4.5km，通訊速率為1.544兆波特。與上位通過以太網(wǎng)接口進行通訊。
7.2.2 I/O模塊:
DI524：       32點DC24V開關(guān)量輸入模塊。該模塊為正邏輯輸入，它將輸入的DC24V開關(guān)量信號經(jīng)光電隔離，變?yōu)镻LC可使用的邏輯電壓電平，每個輸入的通或斷由模塊上的LED指示。每個模塊均具有通訊故障檢測能力。輸入電壓范圍為直流15～30V。
DC522：       16點 DC24V開關(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4~20 mA電流信號轉(zhuǎn)換成PLC可用的數(shù)字信號，4~20mA可對應(yīng)十進制數(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)字信號轉(zhuǎn)換為現(xiàn)場設(shè)備可用的4~20 mA電流信號，分辯率為12位，精度為滿量程的±0.20%，回路電壓為12~30VDC，使用外接電阻時可達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 對其進行組態(tài)及編程。
本控制系統(tǒng)具有三種控制方式：程控自動方式、上位機軟手操方式和就地硬手操方式。程控自動方式是主要工作方式，其余兩種為輔助和備用工作方式�？刂葡到y(tǒng)的功能包括控制功能和上位機監(jiān)控功能。
8.1程控自動方式：
程控方式采用自動控制模式。根據(jù)設(shè)置的各項參數(shù)，在自動方式下控制系統(tǒng)中的各單元。當其中的數(shù)據(jù)超過參數(shù)設(shè)置值時，自動停止或啟動系統(tǒng)。發(fā)生故障時自動報警。
8.2上位機軟手操：
操作人員在上位操作員站上，通過鼠標（或鍵盤）可對每一個參與程控的閥門、水泵和風機等設(shè)備的開啟或關(guān)閉進行一對一手動操作。
8.3就地硬手操
對閥門而言就地硬手操是在就地操作箱上進行的，即可進行電手操。電磁閥箱正面門上有操作閥門開啟、關(guān)閉的按鈕開關(guān)，并有顯示閥門開關(guān)狀態(tài)的指示燈。電手操就是通過電磁閥箱正門上的旋鈕開關(guān)來控制閥門。
對泵、風機等設(shè)備而言就地硬手操指在就地直接操作各電機的電器按鈕來控制電機的啟停。
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監(jiān)控功能。
9.1控制功能：
在程控自動方式下，凡參與程控的設(shè)備，如泵、格柵、表曝機等設(shè)備，它的運行是由程控系統(tǒng)控制完成的。被控對象的選擇、運行的操作是在上位機上實現(xiàn)，程控過程的執(zhí)行是PLC完成。在程控過程中，上位操作員站進行過程動態(tài)顯示、各步運行時間顯示、故障報警、信息處理存儲，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：一種是自動方式，一種是單步方式，另一種是軟手操方式。（軟手操指對每一個參控設(shè)備的一對一上位手動操作）
程控自動功能：程控系統(tǒng)主要是根據(jù)時間，等條件控制運行過程的。在程控自動時，可任意設(shè)定間隔時間，使控制系統(tǒng)具有操作靈活性和方便性。
9.2上位機監(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面顯示
-- 工藝流程的動態(tài)顯示
-- 設(shè)備運行狀態(tài)顯示
-- 模擬量等測量參數(shù)的數(shù)字顯示
-- 控制方式的顯示
-- 報警顯示
-- 系統(tǒng)時鐘顯示
-- 操作提示顯示
-- 實時歷史趨勢圖
(2). 所有圖形均為動態(tài)顯示，能實時、直觀地監(jiān)視系統(tǒng)的運行狀態(tài)。
(3). 上位站控制功能（通過鼠標及鍵盤完成）
-- 所有設(shè)備的控制
-- 各畫面的切換
-- 系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定
(4). 系統(tǒng)控制可以根據(jù)操作員的要求進行程控自動及一對一軟手操。
(5). 報警處理功能
-- 系統(tǒng)報警及操作員操作數(shù)據(jù)的存貯
-- 系統(tǒng)報警及操作員操作數(shù)據(jù)的更新
-- 系統(tǒng)報警及操作員操作的打印
(6). 管理報表系統(tǒng)
-- 實時顯示管理報表，可進行屏幕顯示及打印
(7). 打印功能
-- 所有報警信息、操作員操作記錄及運行參數(shù)都可打印
此外上位機即是上位監(jiān)控機，又是PLC的編程器。在上位機上運行PLC編程軟件，可實現(xiàn)對PLC的組態(tài)、編程及在線監(jiān)測修改程序。
10.上位機監(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)控軟件包來編制，該軟件包可對可編程控制器中的大量數(shù)據(jù)進行實時顯示和打印，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、報警信息、操作記錄、報表打印均通過該軟件包在上位機上實現(xiàn), 對可編程控制器的掃描速度沒有任何影響。該軟件包具有良好的人機界面，強大的組態(tài)功能，其界面基于WINDOWS XP操作系統(tǒng)，易學易用，穩(wěn)定可靠，便于掌握。
 上位監(jiān)控系統(tǒng)圖形畫面組成及監(jiān)視內(nèi)容如下：
10.1監(jiān)控畫面
(1) 主控畫面

(2)進水井及粗格柵畫面

(3)曝氣沉沙池畫面

(4)氧化溝畫面

(5)污泥回流泵池畫面

(6)加藥間畫面

(7)污泥脫水間畫面

(8)濾站畫面

(9)參數(shù)畫面

(10)參數(shù)設(shè)定畫面

(11)趨勢畫面

(12)報表畫面

10.2系統(tǒng)操作提示按鍵
(1)監(jiān)控畫面選擇
(2)控制方式選擇
(3)控制操作按鍵
(4)報警清除
(5)參數(shù)設(shè)定
10.3監(jiān)視內(nèi)容
  (1)系統(tǒng)實時運行工況
  (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、鼓風機、表曝機顯示。
  (5)測點濁度、壓力、溶解氧、氨氮、COD、PH值、流量、液位顯示。
  (6)設(shè)備故障報警顯示
11．維護：
本系統(tǒng)PLC 部分維護請參閱：
ABB PLC AC500可編程控制器用戶手冊。
12．注意事項：
(1).正常情況下請勿切斷PLC供電電源。
(2).柜內(nèi)共二路直流24V電源，請區(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)場設(shè)備到輸入模塊的隔離繼電器。在更換繼電器時不能插錯。
(4).當電池欠壓報警時，應(yīng)及時更換，對失效的廢電池要妥善處理。

西安優(yōu)特自動化