西门子授权|驱动器代理商|2023

　一、工程简介
　　　　本工程为神华阳光发电有限公司扩建(2×135MW CFB)煤矸石发电项目的工业污水处理系统。系统总装机容量340KW，其中9台潜水泵，单台功率为22KW。2台回流水泵，功率为15KW。实际运行功率228KW，备用功率58KW，不常用功率54KW。
　　　　本工程主要处理发电厂产生的混合污水(其中主要为电厂的工业污水和经过生物二级处理后的生活污水)，通过管道输送到调节水池。
　　　　控制水平：满足工艺要求的热备系统。系统可以实现全自动控制，要求通过可编程控制器和上位计算机实现。
　　系统范围：整个系统所有的设备、仪表、电机、阀门等控制对象。
　　
　　二、污水处理系统总要求
　　1．处理水量：Q≥400m³/h（其中工业污水：310 m³/h，生活污水：75 m³/h）
　　　2．含油 ： ≤300ppm
　　　3．供水方式：连续供水
　　　4．控制方式：全自动控制
　　
　　三、工艺流程
　　1． 污水处理工艺流程：
　　
　　 混凝剂
　　污水来水格栅调节池污水提升泵气浮池中间水池1污水提升泵
　　 混凝剂
　　澄清池中间水池2 污水提升泵无阀滤池清水池
　　2．污泥处理工艺流程：
　　脱水剂
　　气浮池、澄清池来污泥污泥池污泥提升泵污泥浓缩器污泥螺杆泵带式压滤机泥饼外运
　　　　四、控制系统概述
　　1．自动控制系统
　　本污水处理工程的控制系统采用开放式的射线式结构，主要由MCC柜、西门子PLC及台湾研华工控机组成，控制系统图如下：
　
　　
　　MCC柜安装在废水车间里，上位机、PLC柜放在中央控制室内。MCC柜将动力回路连接到设备，在MCC柜上可以实现对所有控制对象的现场手动控制。PLC柜里安装了控制系统的核心部分---PLC（可编程控制器），能实现整个系统的全自动控制。上位机是工业级计算机，通过以太网交换机与PLC交换数据，实施系统的远程监视和控制功能。系统中的水箱液位，水泵压力 ，阀门位置，水泵运行、故障等信号，都通过控制电缆一一对应至PLC的输入端。其中电动阀门开、关到位，水泵运行、故障信号等为数字量，水箱液位、流量计等连续变量为4-20mA模拟量。全系统共设有298个数字输入点、44个模拟输入点、146个数字输出点、4个模拟输出点。
　　2．PLC控制系统
　　该系统的重要部分是PLC控制系统，它的好坏将关系到整个系统的成败，因此本系统的PLC主要选用的是西门子S7-400H系列模块，它是西门子提供的新冗余PLC，由于它是SIMATIC S7家族的一员，这意味着S7-400H拥有所有SIMATIC S7具有的先进性。（需要补充）
　　
　　根据工艺和业主的要求，PLC控制系统采用的是主、从站结构，由一个主站、三个从站和一个PC站（上位机）组成。用S7-400H系列模块做主站，S7-300系列模块作从站，主站通过PROFIBUS总线电缆和接口模块与从站通讯，这样的构架既保证了PLC系统的先进性又为用户节省了成本。主站是由一个支持冗余的底板和两套S7-400H系列电源模块、CPU模块、以太网模块组成，模块支持热插拔。从站是ET200M站，ET200M是在工业现场经常使用的PROFIBUS DP分布式从站，ET200M从站由一个有源总线模板的导轨、2个IM153接口模块、若干块S7-300系列的模块（PS电源模块、I/O模块、CP通讯模块、FM功能模块）组成，从站的模块也支持热插拔。（需要补充）
　　
　　
　　2．1系统要求：
　　系统可利用率不低于 99.9%。
　　系统精度：输入信号为±0.1%(高电平), ±0.2%(低电平)；输出信号为±0.2%。
　　抗干扰能力：共模电压为250V；共模抑制比90dB；差模电压为60V；差摸抑制比为60dB。
　　数据库刷新周期≤1s。
　　CRT画面刷新周期≤1s(复杂画面≤2s)。
　　CRT画面及数据对键盘指令响时间≤1s。
　　从键盘发出操作指令到通道板输出或返回信号从通道板输入至CRT上显示的总时间为2.5s。
　　控制器工作周期，模拟量控制≤0.25s；开关量控制≤0.1s。
　　忙时，控制器CPU负荷率≤60% ，操作员站CPU负荷率≤40%。
　　内部存储器占用容量≤50%，外部存储器占用容量≤40%。
　　I/O点裕量为15%。I/O卡槽裕量为15%。
　　 PLC内部通讯总线的负荷率≤30%。
　　电气模拟量输入采样周期≤50ms, 非电气模拟量输入采样周期≤200ms，开关量采样周期≤100ms。
　　2．2硬件配置：
　　（1）配备有一个主机架，主机架上有电源模块 PS 407 10A 2块、CPU模块 CPU 414-4H 2块、以太网模块 CP 443-1 2块。CPU模块具有大型的程序存储容量，考虑了40%的备用量，存贮器采用闪存（FLASH RAM）技术；模块上有PROFIBUS-DP主/从接口，可以配置成分布的自动化结构，易于今后的系统扩展。过程控制、监视和用所需的故障诊断等，所有功能设置于可编程控制器内。这些功能包括下列内容: 实时钟和日历、继电器和锁存继电器、过渡触点、计时器、计数器、算术运算、逻辑功能、移位寄存器等。智能化的诊断功能连续监控系统工作是否正常，并记录错误和特殊系统事件。
　　 （2）接口模块采用IM153-2,共6块，用于多机架配置中主机架和扩展机架之间的连接，可扩展多个机架，各机架之间的大距离为10米。
　　 （3）配备有三个机扩展机架，扩展机架上有电源模块、接口模块和信号模块，其中数字量输入模块11块、输出模块5块，模拟量输入模块7块、输出模块1块。数字量输入/输出模块能自动诊断无编码器电源、无内外部辅助电压、模块参数错误、看门狗错误、EPROM故障、过程报警信息丢失等；模拟量输入模块能自动诊断无外部电压、组态参数错误、共模故障、短线、测量范围溢出等故障；模拟量输出模块能自动诊断无外部电压、组态参数错误、对地短路等故障。
　　2．3软件配置：
　　（1）PLC编程软件是西门子公司新推出的SETP7 V5.3，组态软件选用的是北京三维力控科技有限公司新开发的PCAuto 3.62 SP2。由于是在标准的bbbbbbs操作系统下运行，又有在线帮助功能，学习掌握方便。
　　 （2）口令保护，多机口令保护可以使用户高度、有效的保护其技术秘密，防止未经允许的复制和修改。
　　PLC控制系统组态图：
　
　　
　　3．PC工控机
　　PC工控机在系统中是PC站，它即可作为工程师站对PLC和组态软件进行编程，编程完毕后，又可作为操作员站监控系统的运行。PC工控机选用的是台湾研华产品，配置为P4/1.7G/40G/256M，三星21”彩显（CRT），PC机上装有（bbbbbbs2000、CAD2002、WORD、EXCEL等基本软件，还装有编程软件SETP7 V5.3、通讯软件SIMATIC NET 6.2和组态软件北京三维力控PCAuto 3.62。工控机系统由1000VA UPS供电，它的232串口通过MPI适配器连接S7-400PLC的编程口。打印机使用是惠普公司的LaserJet 3500 型彩色打印机。
　　4．网络结构
　　工厂采用的是联网集中控制,本工程是工厂整个系统控制网络的一个子系统，工业污水处理站控制系统作为整个系统控制网络的一个子站，因此留有满足上层网络要求的软、硬件通讯接口（如以太网和PROFIBUS DP接口）,并提供了联网所需的软件（如通讯软件SIMATIC NET 6.2）和硬件（如以太网交换机）。