系統(tǒng)應(yīng)用實例
以某市5萬噸／日污水處理廠自控系統(tǒng)為例，對本系統(tǒng)在實際生產(chǎn)中如何應(yīng)用加以介紹。
根據(jù)廠區(qū)總體布局和工藝流程的特點，自控系統(tǒng)采用集中管理，分散控制（SCADA）系統(tǒng)，整個自動控制系統(tǒng)由計算機（又稱上位機" title="上位機">上位機）系統(tǒng)、可編程控制器（PLC）系統(tǒng)、檢測儀表、控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成。該SCADA系統(tǒng)污水處理全過程進行實時監(jiān)控和調(diào)度管理。
一、計算機（上位機）系統(tǒng)功能及構(gòu)成
１.１上位機系統(tǒng)的放置：上位機系統(tǒng)放置在污水凈化中心綜合辦公樓控制室內(nèi)。
１.２上位機系統(tǒng)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(tǒng)的功能：負責(zé)全廠生產(chǎn)過程監(jiān)視控制與數(shù)據(jù)采集。
１.４上位機系統(tǒng)的控制軟件
１.４.１系統(tǒng)簡介。
　　本系統(tǒng)的上位機控制軟件采用了IGSS控制軟件系統(tǒng)，IGSS（交互圖形管理系統(tǒng)）是一種開放式的，建立在PC基礎(chǔ)上的交互配置系統(tǒng)，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(chǔ)上的工藝控制系統(tǒng)領(lǐng)域的技術(shù)性能。
　　IGSS設(shè)計的一個主要目標(biāo)是創(chuàng)造一個簡單而有效的系統(tǒng)，在建立新的管理系統(tǒng)和使用現(xiàn)存系統(tǒng)現(xiàn)代化上節(jié)省公司的時間和經(jīng)費。此外，它的有效控制，管理和報表系統(tǒng)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(shù)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(biāo)準(zhǔn)確以及開放的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(shù)。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(tǒng)能夠從IGSS自動產(chǎn)生的內(nèi)存文件中抽取數(shù)據(jù)為工藝運行提供參數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)檢索功能可向其他報表系統(tǒng)輸出數(shù)據(jù)。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?qū)镮GSS研制開發(fā)的邏輯程序語言IGAL進入IGSS數(shù)據(jù)庫。
１.４.２應(yīng)用范圍
　　IGSS應(yīng)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(tǒng)，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(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)端腳本；此外，還有編輯圖像功能以及靜態(tài)處理報警數(shù)據(jù)功能；它還具備到最常用的PLC系統(tǒng)的大量的通訊接口。
所有應(yīng)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(yīng)用功能結(jié)合起來使用使IGSS適用于任何形式的工廠，而完整性則體現(xiàn)在所有應(yīng)用功能都在同一個數(shù)據(jù)庫中工作。
１.４.３系統(tǒng)功能
——數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)編輯；
——參數(shù)報表；
——報警報表；
——報警分析和統(tǒng)計；
——報警呼叫并通過電話機兼打印機通知；
——能量報警；
——數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)提取程序；
——方法處理；
——調(diào)整功能；
——輸入和輸出配置說明。
——另外在中心控制室設(shè)置有一面0.55m＊3.0m的模擬屏。模擬屏有以下功能。
A、設(shè)備控制，可以在中控進行人工干預(yù)設(shè)備的運行狀態(tài)；
B、設(shè)備狀態(tài)，顯示設(shè)備的運行，停止，故障狀態(tài)；
C、流量記錄，流時計數(shù)器可顯示當(dāng)前進水流量，累計進水量，日累計時水量，累計出水量，當(dāng)前出水流量以及兩臺帶式壓濾機進泥的當(dāng)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(dāng)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(tǒng)功能及構(gòu)成
該PLC系統(tǒng)設(shè)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(zé)控制格柵間，曝氣沉砂池，鼓風(fēng)機，計量槽等構(gòu)筑物內(nèi)的設(shè)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(zé)控制厭氧池，氧化溝，終沉池，回流污泥泵房等構(gòu)筑物內(nèi)的設(shè)備，并對氧化溝內(nèi)溶解氧及出水調(diào)節(jié)堰水位，回流污泥泵房液位開關(guān)進行檢測計量；放置在污泥脫水車間的PLC控制站（CP27）負責(zé)控制污泥濃縮池，污泥均質(zhì)池，污泥脫水機房等構(gòu)筑物內(nèi)的設(shè)備，并對均質(zhì)池內(nèi)液位，污泥投配量進行檢測計量。每個PLC控制站內(nèi)駐留有應(yīng)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(tǒng)的安全可靠。
２.１PLC系統(tǒng)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(gòu)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(zhuǎn)換成內(nèi)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(nèi)部標(biāo)志。可設(shè)置下列開關(guān)及工作指示。
a、電壓選擇開關(guān)（VOLTAGE SELECTOR）
設(shè)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(guān)斷" title="關(guān)斷">關(guān)斷開關(guān)（INT DC POWER）
接通或關(guān)斷工作電壓。
c、復(fù)位開關(guān)（RESET）
應(yīng)答電池故障出現(xiàn)。
d、外部3.4……9VDC插口（EXT BATT34V）
電源關(guān)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(nèi)部寄存器，計時器和計數(shù)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(fù)位設(shè)置開關(guān)（NR/RE/OR）
NR——無保持預(yù)置
RE——有保持預(yù)置
OR——總復(fù)位
c、工作方式LED
2.2.3 通訊處理模塊（CP）用以實現(xiàn)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(shù)字量輸入模板適配數(shù)字信號。
數(shù)字量輸出模板轉(zhuǎn)換S5-115U內(nèi)部信號電平成為數(shù)字信號電平。
模擬量輸入模板轉(zhuǎn)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(shù)字化信號。
模擬量輸出模板把S5-115U的數(shù)字值轉(zhuǎn)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(shù)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(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)功能及構(gòu)成
本控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)為工業(yè)以太網(wǎng)。在CP06 PLC控制站，CP27 PLC控制站分別配有以太網(wǎng)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(nèi)配有一個以太網(wǎng)網(wǎng)卡。通訊介質(zhì)為光纖。上述配置構(gòu)成一個完整的光纖工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)。控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。
四、設(shè)備控制方式
設(shè)備控制方式有現(xiàn)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(xiàn)場操作，PLC控制，主控計算機控制。對于一個設(shè)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(shè)備進行控制。
五、設(shè)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(yīng)及時更換電池，若在無電或PLC系統(tǒng)電源" title="系統(tǒng)電源">系統(tǒng)電源關(guān)斷時更換應(yīng)接入后備電源。
５.１.２斷電處理。若預(yù)先知道停電的情況下，應(yīng)先將所有設(shè)軒控制電源及溶解氧儀工作電源關(guān)閉，然后將PLC系統(tǒng)電源關(guān)閉；來電后應(yīng)先將PLC系統(tǒng)電源打開，然后逐步開啟設(shè)備控制電源及溶解氧儀工作電源。若出現(xiàn)意外停電，應(yīng)立即將PLC系統(tǒng)電源關(guān)閉，然后將所有設(shè)備控制電源關(guān)閉；來電開啟同上。
５.１.３系統(tǒng)復(fù)位。系統(tǒng)斷電后來電，執(zhí)行冷啟動。
若系統(tǒng)出現(xiàn)故障時應(yīng)熱啟動，將復(fù)位設(shè)置開關(guān)置為（RE），將方式選取擇器先設(shè)置為停止（ST）狀態(tài)，然后再將方式選擇器設(shè)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(yīng)保持后備電源狀態(tài)良好。
５.１.４更換濾網(wǎng)。對于PLC的CPU降溫風(fēng)扇防塵濾網(wǎng)，應(yīng)每月及時更換。
５.２.１遙控現(xiàn)場設(shè)備
進水是流量計數(shù)器復(fù)位。每日應(yīng)定時抄表后將進水日流量計數(shù)器復(fù)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(yù)時，應(yīng)嚴(yán)格控以下步驟進行操作；
設(shè)備由一個狀態(tài)切換至另一個狀態(tài)時，應(yīng)先切換至關(guān)閉（“0”）狀態(tài)，等待5S再切換至目標(biāo)狀態(tài)。
注意：在手工打開出水堰板時，應(yīng)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(shù)調(diào)整
SET-05進水采樣及移動橋參數(shù)
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(shù) 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(shù)
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(zhuǎn)換進開啟轉(zhuǎn)刷數(shù) 4
轉(zhuǎn)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(shù)
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(shù)
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(shù)據(jù)分析
７.１氧化溝設(shè)備（單個設(shè)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(zhuǎn)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(zhuǎn)刷最大工作時間性=24H-8H=16H
根據(jù)轉(zhuǎn)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(shè)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(shè)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(shù)]
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(shè)定的參數(shù)。