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UniMAT PLC在污水處理控制系統中的應用

    

     摘要:針對環保方面的污水處理控制系統的特點,采用了S7-300CPU+UniMAT  I/O模塊組成分布式I/O系統,對現場的儀表及設備進行監視和控制。結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,UniMAT PLC

 

一.項目概況

      XX縣污水處理工程是發改委批準的市級重點項目,該工程設計規模為日處理污水10萬噸,該污水處理工程控制系統采用UniMAT PLC模塊加西門子的S7-300 CPU控制系統,上位監控系統采用西門子WINCC上位控制系統,對污水處理廠的設備進行監控。

二.控制對象

      本項目主要控制現場設備(泵、閥門等)的開、關、停、運轉;電動閥門的開啟、關閉;關鍵設備的連鎖;實現污水/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自動化。

三.系統配置

      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,現場控制站和污泥脫水間通過EM277用DP方式連接,現場控制站和加藥間采用MODBUS轉DP的方式連接。整個系統由1套PLC現場控制站,1臺操作員站,1臺工程師站組成。中央控制室和現場控制站采用以太網連接,由中央控制室的操作員站提供動態顯示生產流程實時信息以及全部報警功能。中央控制室監控系統采用西門子WINCC組態軟件 ,WINCC是西門子公司推出的組態軟件平臺,它使用方便,可構造靈活的界面和強大的功能,用WINCC組態軟件能開發出較強的組合畫面。

四.系統功能與實現

1.系統工藝

 

                                                      總工藝流程畫面

        進廠污水通過粗格柵過濾后,進入污水調節池,再經過污水提升泵提升后,經過細格柵,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.系統功能

       本系統最低層是設備控制層,主要完成設備的現場控制與監測;第二層是監控層,主要完成全廠污水處理系統的在線監測,并向設備控制層下達控制指令。本系統包括監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測和控制。

                             粗格柵控制畫面

                                                   CASS池控制畫面

       系統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進行上位機系統組態生成上位機監控系統,對PLC采集到的數據進行數據處理。它承擔了數據管理、全廠數據采集、報警、故障、趨勢圖、數據記錄和報表等工作,并實時顯示設備的運行狀態、運行時間,故障報警處理,報表輸出等,實現全廠所有設備的監控。

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被控設備進行在線控制,如啟停某一設備,手動或自動執行順序控制,PLC控制方式的切換及對現場PLC參數設定值修改。

(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;動態顯示各種模擬信號、開關信號、各類累計量信號等數值,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)數據管理:能建立運行時間、報警、故障、趨勢圖、系統參數等信息庫。

(4)數據處理:對PLC上傳的數字量與模擬量進行處理并按要求在上位機系統進行顯示。

(5)報警功能:對污水廠所有控制設備的狀態量進行監測,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測,如果出現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

       根據工藝要求,PLC上電自檢無誤后,根據上位機監控系統的信號來控制全廠設備的啟停、正反轉等動作。PLC完成污水處理廠全部設備,如進水泵、粗格柵、細格柵等的數據采集,簡單運算處理后上傳給上位機監控系統。當電路發生斷路、短路或過載等情況時,PLC采集的數據就會超過設定的閥值,PLC將控制設備停止,同時給上位機監控系統發送報警信號。全部傳感器均采用在線儀表,變送器將采樣數據轉換成4-20m標準電流信號,直接傳入SM331、332(模擬量輸入、輸出模塊),經模/數變換成0-27648的數字量。開關量的輸入輸出傳入SM321、322(數字量輸入、輸出模塊)。其中數字量輸入(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)均都采用國產的UniMAT系列模塊,模塊使用穩定,測量準確,達到了系統的要求。

4.數據通訊

        本系統通過工業以太網將中央控制室和PLC控制站連接成一個網絡,實現了下位機PLC與上位機WinCC之間的數據通訊。污泥脫水間采用獨立的1套S7-200的PLC系統。本系統與污泥脫水間的S7-200的EM277相連,將EM277掛到本系統的DP子網上進行通信,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DP模塊連接到系統DP網絡下,從而在中央控制室進行控制的。

 

五.使用效果分析

       本PLC系統采用西門子CPU和億維UniMAT的遠程I/O站配合組成集中—分布式的網絡結構控制系統,既保證了控制系統的性能穩定,又大大節約了硬件投資和相關的施工費用。建成后投運至今,運行一直穩定可靠,控制精度完全滿足設計要求,既節省了成本,又降低了能耗,提高了效益,完全實現了預期的目標,達到了環保的要求。



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