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UniMAT PLC在污水處理控制系統(tǒng)中的應用
摘要：本系統(tǒng)采用了S7-300 CPU+UniMAT I/O模塊組成分布式I/O系統(tǒng)，對現(xiàn)場的儀表及設備進行監(jiān)視和控制。結(jié)果表明采用這種方式不僅降低了成本，而且達到了預期的效果。
關鍵詞：污水處理控制系統(tǒng)，UniMAT PLC
一．項目概況
XX縣污水處理工程是發(fā)改委批準的市級重點項目，該工程設計規(guī)模為日處理污水10萬噸，該污水處理工程控制系統(tǒng)采用UniMAT PLC模塊加西門子的S7-300 CPU控制系統(tǒng)，上位監(jiān)控系統(tǒng)采用西門子WINCC上位控制系統(tǒng)，對污水處理廠的設備進行監(jiān)控。
二．控制對象：
本項目主要控制現(xiàn)場設備（泵、閥門等）的開、關、停、運轉(zhuǎn)；電動閥門的開啟、關閉；關鍵設備的連鎖；實現(xiàn)污水/粗格柵/細格柵/CASS池/加藥間/污水脫泥間/填埋場整個污水處理過程的生產(chǎn)自動化。
三．系統(tǒng)配置
采用西門子公司的CPU315-2DP和CP343-1 Lean模塊，分布式I/O模塊均采用UniMAT 300系列的模塊，現(xiàn)場控制站和污泥脫水間通過EM277用DP方式連接，現(xiàn)場控制站和加藥間采用MODBUS轉(zhuǎn)DP的方式連接。整個系統(tǒng)由1 PLC現(xiàn)場控制站，1臺操作員站，1臺工程師站組成。中央控制室和現(xiàn)場控制站采用以太網(wǎng)連接，由中央控制室的操作員站提供動態(tài)顯示生產(chǎn)流程實時信息以及全部報警功能。中央控制室監(jiān)控系統(tǒng)采用西門子WINCC組態(tài)軟件 ，WINCC是西門子公司推出的組態(tài)軟件平臺，它使用方便，可構(gòu)造靈活的界面和強大的功能，用WINCC組態(tài)軟件能開發(fā)出較強的組合畫面。
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總工藝流程畫面
進廠污水通過粗格柵過濾后，進入污水調(diào)節(jié)池，再經(jīng)過污水提升泵提升后，經(jīng)過細格柵，之后進入沉砂池，再進入CASS池進行曝氣處理，曝氣后再進行沉淀，沉淀后將污泥排到污泥儲存池，然后再進行污泥脫水。CASS池的污水沉淀后排到接觸消毒池，通過加藥間進行化學處理，從而達標排放。還有其它一些報表，交接班等輔助界面。
2．系統(tǒng)功能
本系統(tǒng)zui低層是設備控制層，主要完成設備的現(xiàn)場控制與監(jiān)測；第二層是監(jiān)控層,主要完成全廠污水處理系統(tǒng)的在線監(jiān)測,并向設備控制層下達控制指令。本系統(tǒng)包括監(jiān)控主界面和多個子界面。主界面反映了污水處理的總工藝流程，子界面是對每個子工藝進行監(jiān)測和控制。
系統(tǒng)主要由操作人員在中央控制室控制，中央控制室設有1個服務器，2個客戶機及UPS等。中央控制室利用WinCC進行上位機系統(tǒng)組態(tài)生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)，對PLC采集到的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理。它承擔了數(shù)據(jù)管理、全廠數(shù)據(jù)采集、報警、故障、趨勢圖、數(shù)據(jù)記錄和報表等工作,并實時顯示設備的運行狀態(tài)、運行時間,故障報警處理,報表輸出等,實現(xiàn)全廠所有設備的監(jiān)控。
其主要完成功能如下:
(1)控制操作：在中央控制室能對全系統(tǒng)被控設備進行在線控制,如啟停某一設備,手動或自動執(zhí)行順序控制,PLC控制方式的切換及對現(xiàn)場PLC參數(shù)設定值修改。
(2)顯示功能：利用圖形實時地顯示各PLC站被控設備的運行工況;動態(tài)顯示各種模擬信號、開關信號、各類累計量信號等數(shù)值,通過按鈕、開關、信號燈、顏色、百分比、填充等手段生動地表達出來。
(3)數(shù)據(jù)管理：能建立運行時間、報警、故障、趨勢圖、系統(tǒng)參數(shù)等信息庫。
(4)數(shù)據(jù)處理：對PLC上傳的數(shù)字量與模擬量進行處理并按要求在上位機系統(tǒng)進行顯示。
(5)報警功能：對污水廠所有控制設備的狀態(tài)量進行監(jiān)測,超過允許范圍,即在報警表中列出,并顯示所處位置和報警級別。
(6)故障功能：對污水廠所有控制設備單元進行監(jiān)測,如果出現(xiàn)故障即在故障表中列出,并顯示設備名及所處位置。
(7)報表功能：生成運行時間報表、進水/出水流量報表、在線COD報表等。
3．PLC控制站
根據(jù)工藝要求,PLC上電自檢無誤后,根據(jù)上位機監(jiān)控系統(tǒng)的信號來控制全廠設備的啟停、正反轉(zhuǎn)等動作。PLC完成污水處理廠全部設備,如進水泵、粗格柵、細格柵等的數(shù)據(jù)采集,簡單運算處理后上傳給上位機監(jiān)控系統(tǒng)。當電路發(fā)生斷路、短路或過載等情況時,PLC采集的數(shù)據(jù)就會超過設定的閥值,PLC將控制設備停止,同時給上位機監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送報警信號。全部傳感器均采用在線儀表,變送器將采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成4-20m標準電流信號,直接傳入SM331、332(模擬量輸入、輸出模塊),經(jīng)模/數(shù)變換成0-27648的數(shù)字量。開關量的輸入輸出傳入SM321、322(數(shù)字量輸入、輸出模塊)。其中數(shù)字量輸入（321-1BL00）、輸出模塊（322-1BL00），模擬量輸入（331-7KF02）、輸出模塊（332-5HF00），接口模塊（153-1AA03）均都采用國產(chǎn)的UniMAT系列模塊，模塊使用穩(wěn)定，測量準確，達到了系統(tǒng)的要求。
4．數(shù)據(jù)通訊
本系統(tǒng)通過工業(yè)以太網(wǎng)將中央控制室和PLC控制站連接成一個網(wǎng)絡，實現(xiàn)了下位機PLC與上位機WinCC之間的數(shù)據(jù)通訊。污泥脫水間采用獨立的1 S7-200的PLC系統(tǒng)。本系統(tǒng)與污泥脫水間的S7-200的EM277相連，將EM277掛到本系統(tǒng)的DP子網(wǎng)上進行通信，從而控制污泥脫水間的設備啟停。加藥間的泵的啟停是通過MODBUS轉(zhuǎn)DP模塊連接到系統(tǒng)DP網(wǎng)絡下，從而在中央控制室進行控制的。