系統應用實例
以某市5萬噸／日污水處理廠自控系統為例，對本系統在實際生產中如何應用加以介紹。
根據廠區(qū)總體布局和工藝流程的特點，自控系統采用集中管理，分散控制（SCADA）系統，整個自動控制系統由計算機（又稱上位機" title="上位機">上位機）系統、可編程控制器（PLC）系統、檢測儀表、控制網絡系統組成。該SCADA系統污水處理全過程進行實時監(jiān)控和調度管理。
一、計算機（上位機）系統功能及構成
１.１上位機系統的放置：上位機系統放置在污水凈化中心綜合辦公樓控制室內。
１.２上位機系統的組成：由計算機，UPS電源，報表打印機，報警打印機等組成。
１.３上位機系統的功能：負責全廠生產過程監(jiān)視控制與數據采集。
１.４上位機系統的控制軟件
１.４.１系統簡介。
　　本系統的上位機控制軟件采用了IGSS控制軟件系統，IGSS（交互圖形管理系統）是一種開放式的，建立在PC基礎上的交互配置系統，主要用于在 WINTEL微機上的工業(yè)運行。它強有力的圖形顯示，多種用途以及極其友好用戶接口代表著PC基礎上的工藝控制系統領域的技術性能。
　　IGSS設計的一個主要目標是創(chuàng)造一個簡單而有效的系統，在建立新的管理系統和使用現存系統現代化上節(jié)省公司的時間和經費。此外，它的有效控制，管理和報表系統使得工廠的運行更為完好也是公認的事實。IGSS的基本出發(fā)點總在于在充分利用新技術的同時最大" title="最大">最大限度的減省投資。用戶友好性，公認的標準確以及開放的系統結構是IGSS發(fā)展的隅石。
　　用戶使用IGSS只需點擊敏感區(qū)域就能造出模擬圖和圖形，通過模擬圖和圖形可以監(jiān)視不斷變化的工藝運行參數。對于誤差和故障來說，報警顯示，報警窗口和報警存入是其重要功能。它使操作員能夠迅速插入。
　　它的累積記錄系統能夠從IGSS自動產生的內存文件中抽取數據為工藝運行提供參數。標準檢索功能可向其他報表系統輸出數據。此外，操作員可以通過定義清晰的開放式接口由C程序語言或專為IGSS研制開發(fā)的邏輯程序語言IGAL進入IGSS數據庫。
１.４.２應用范圍
　　IGSS應用范圍廣泛。一種是為工藝工程師提供的用于繪圖的圖形功能；另一種是為操作員提供的接口，用于管理和控制工廠的運行；第三種是邏輯程序編制；還有一系列報表系統，其中一種是方法處理和報表，另一種是處理人工采集的報表數據的數據端腳本；此外，還有編輯圖像功能以及靜態(tài)處理報警數據功能；它還具備到最常用的PLC系統的大量的通訊接口。
所有應用功能都可作為一個整體運行，在這個整體中操作保持不變；同時，各種應用功能結合起來使用使IGSS適用于任何形式的工廠，而完整性則體現在所有應用功能都在同一個數據庫中工作。
１.４.３系統功能
——數據采集；
——監(jiān)視，控制和報警處理；
——（日，周，月，季，年）報表；
——人工報表和數據編輯；
——參數報表；
——報警報表；
——報警分析和統計；
——報警呼叫并通過電話機兼打印機通知；
——能量報警；
——數據分析和數據提取程序；
——方法處理；
——調整功能；
——輸入和輸出配置說明。
——另外在中心控制室設置有一面0.55m＊3.0m的模擬屏。模擬屏有以下功能。
A、設備控制，可以在中控進行人工干預設備的運行狀態(tài)；
B、設備狀態(tài)，顯示設備的運行，停止，故障狀態(tài)；
C、流量記錄，流時計數器可顯示當前進水流量，累計進水量，日累計時水量，累計出水量，當前出水流量以及兩臺帶式壓濾機進泥的當前流量和累計進泥量；
D、液位" title="液位">液位及溶解氧顯示，可以觀察當前氧化溝液位及溶解氧的值；
E、 記錄儀，記錄了進出水流量，進泥流量及溶解氧曲線。
二、可編程控制器（PLC）系統功能及構成
該PLC系統設有三套PLC控制站" title="控制站">控制站。它們分別放置在格柵間（CP06），中心控制室（CCP），污泥脫水間（CP27）。三套PLC均采用德國西門子（SIEMENS）公司的S%-115U PLC。放置在格柵間的PLC控制站（CP06）負責控制格柵間，曝氣沉砂池，鼓風機，計量槽等構筑物內的設備，并對進廠水流量進行計量；放置在中心控制室的PLC控制站（CCP）負責控制厭氧池，氧化溝，終沉池，回流污泥泵房等構筑物內的設備，并對氧化溝內溶解氧及出水調節(jié)堰水位，回流污泥泵房液位開關進行檢測計量；放置在污泥脫水車間的PLC控制站（CP27）負責控制污泥濃縮池，污泥均質池，污泥脫水機房等構筑物內的設備，并對均質池內液位，污泥投配量進行檢測計量。每個PLC控制站內駐留有應用程序，并配有操作員面板，可獨立于一位機進行過程監(jiān)控，以確保系統的安全可靠。
２.１PLC系統的組成
每套PLC都由下列基本模塊組成：安裝機架，電源模塊，處理器模塊，離散量輸入模塊，離散量輸出模塊，模擬量輸入模塊，模擬量輸出模塊，通訊模塊，接口模塊，前連接器，操作員面板，光纖收發(fā)器等構成。CP06，CP27，CCP配置圖。
２.２各主要模塊功能
２.２.１電源模板（PS）把外部電源轉換成內部工作電壓，24V鋰電池用于斷電情況下保存程序存儲器和內部標志?？稍O置下列開關及工作指示。
a、電壓選擇開關（VOLTAGE SELECTOR）
設置AC模板電源電壓在115VAC或230VAC，PS951還可用24VDC電源工作。
b、接通/關斷" title="關斷">關斷開關（INT DC POWER）
接通或關斷工作電壓。
c、復位開關（RESET）
應答電池故障出現。
d、外部3.4……9VDC插口（EXT BATT34V）
電源關斷時更換電池的后備電源。
e、電池故障指示器（BATT LOW）
指示無電池，電池安裝不正確或電池電壓低于2.8V。
f、工作電壓顯示
２.２.２中央處理單元（CPU CPU943B）讀入信號狀態(tài)，處理控制程序及控制輸出，提供內部寄存器，計時器和計數器。運行方式選擇及工作指示如下。
a、方式選擇器（RN/ST）
CPU運行方式選擇
RN——運行
ST——停止
b、復位設置開關（NR/RE/OR）
NR——無保持預置
RE——有保持預置
OR——總復位
c、工作方式LED
2.2.3 通訊處理模塊（CP）用以實現人機以及機機之間的通訊，對機器功能或過程順序的監(jiān)視和控制。
2.2.4 輸入/輸出模塊（I/O）
數字量輸入模板適配數字信號。
數字量輸出模板轉換S5-115U內部信號電平成為數字信號電平。
模擬量輸入模板轉換模擬過程信號。如把傳感器或熱敏電阻來的信號，變?yōu)镾5-115U數字化信號。
模擬量輸出模板把S5-115U的數字值轉換為模擬過程信號，如用于速度控制器。
2.2.5 接口模板（IM305）用于擴展模板的安裝，S5-115U安裝在一個或多個具有一定數量的安裝支架上，安裝電源模板，CPU和輸入/輸出模板的支架稱為中央基板。
三、網絡系統功能及構成
本控制系統網絡為工業(yè)以太網。在CP06 PLC控制站，CP27 PLC控制站分別配有以太網通訊處理器模塊和光纖收發(fā)器，在CCP控制站配有一個光纖交換機，在上位機內配有一個以太網網卡。通訊介質為光纖。上述配置構成一個完整的光纖工業(yè)以太網絡。控制系統網絡。
四、設備控制方式
設備控制方式有現場控制，電機控制中心控制，中控模擬屏控制，主控計算機控制及PLC控制，它們的控制級別由高向低排列順序為主：現場操作，PLC控制，主控計算機控制。對于一個設備的操作，只有上級所有操作狀態(tài)位于“自動”（AUTO）時此操作才能對設備進行控制。
五、設備維護
５.１PLC日常維護
５.１.１更換鋰電池。在電源程序故障指示器（BATT LOW）顯示時，應及時更換電池，若在無電或PLC系統電源" title="系統電源">系統電源關斷時更換應接入后備電源。
５.１.２斷電處理。若預先知道停電的情況下，應先將所有設軒控制電源及溶解氧儀工作電源關閉，然后將PLC系統電源關閉；來電后應先將PLC系統電源打開，然后逐步開啟設備控制電源及溶解氧儀工作電源。若出現意外停電，應立即將PLC系統電源關閉，然后將所有設備控制電源關閉；來電開啟同上。
５.１.３系統復位。系統斷電后來電，執(zhí)行冷啟動。
若系統出現故障時應熱啟動，將復位設置開關置為（RE），將方式選取擇器先設置為停止（ST）狀態(tài)，然后再將方式選擇器設置為運行（RN）狀態(tài)。熱啟動之前，CPU將先執(zhí)行冷啟動。
注意：應保持后備電源狀態(tài)良好。
５.１.４更換濾網。對于PLC的CPU降溫風扇防塵濾網，應每月及時更換。
５.２.１遙控現場設備
進水是流量計數器復位。每日應定時抄表后將進水日流量計數器復位清零。
５.２.２特殊情況處理。若遇特殊情況，需進行人工干預時，應嚴格控以下步驟進行操作；
設備由一個狀態(tài)切換至另一個狀態(tài)時，應先切換至關閉（“0”）狀態(tài)，等待5S再切換至目標狀態(tài)。
注意：在手工打開出水堰板時，應開啟5S，停止5S，徐徐間斷開啟，切忌一次完全打開，以減輕終沉池負荷。
六、參數調整
SET-05進水采樣及移動橋參數
每1000M2給采樣器發(fā)送一個信號
采一個樣的延續(xù)時間/S 10
每天移動橋啟動次數 10
移動橋停止后砂水分離器延遲時間/S 600
（砂水分離器）螺旋輸送器工作時間/S 180
SET-14氧化溝參數
溶解氧最大值/（mg O2/L） 3
溶解氧最小值/（mg O2/L） 0.5
溶解氧最長檢測間隔時間/S 300
溶解氧最短檢測間隔時間/S 180
一組氧化溝的運行周期/min 240
階段一的時間長度/min 80
從D階段到DN階段轉換進開啟轉刷數 4
轉刷淹沒深度/cm 88
液位檢測周期/S 30
出水堰門工作時間/S 3
一組溝之間階段延遲時間/S 1210
SET-17污泥泵房參數
污泥回流比/% 60
（按回流比20%——100%）
每天最小回流量/（m3/h） 1000
每天最大回流量/（m3/h） 6300
（按100%回流比算出）
回流泵額定流量/（m3/h） 1500
每30min運行時間/S 1200
剩余泵每天運行時間/min 440
交替時間/min 20
SET-20出水流量計參數
每1000m3給采樣器發(fā)送一個信號
采一個樣的延續(xù)時間/S 10
七、數據分析
７.１氧化溝設備（單個設備每天運行時間）
攪拌器工作時間（min）=24＊60/運行周期（min）＊階段1的時間（min）
例如：運行周期為240min，階段1的時間長度為80min，則攪拌器工作時間=24＊60/240＊80=180（min）=8（h）
攪拌器因為在D階段也可能工作，故運行時間可能大于8H，但不會超出太多。
轉刷最大工作時間=24H-攪拌器運行時間
例如：攪拌器運行時間為8H，則轉刷最大工作時間性=24H-8H=16H
根據轉刷的工作特點，每天工作時間小于等于最大工作時間。
７.２污泥泵房設備
７.２.１回流污泥泵
日回流量（m3）=進水量（m3）＊回流比
如果日回流量大于設定的最大日回流量，則日回流量取最大日回流量。
單臺回流泵運行時間（h）=回流量（m3）/[回流泵揚程（m3/h）＊臺數]
例如：日進水量為150000m3，回流比為60%，回流泵揚程為1500m3/h，6臺回流泵，最大日回流量為63000m3/h＊24.
日回流量（m3）=150000＊60%=90000（m3）
單臺回流泵日運行時間（H）=90000/（1500＊6）=10（H）
每30min運行時間=600/（24/0.5）=12.5（min）=750（s）
７.２.２剩余污泥泵
單臺剩余污泥泵日運行時間（H）=440（min）/60（min/h）=7.3（H）
440min是設定的參數。