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）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的基本出發點總在于在充分利用新技術的同時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發展的隅石。 　　用戶使用IGSS只需點擊敏感區域就能造出模擬圖和圖形，通過模擬圖和圖形可以監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； B、設備狀態，顯示設備的運行，停止，故障狀態； 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。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。可設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，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，變為S5-115U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，然后再將方式選擇器設置為運行（RN）狀態。熱啟動之前，CPU將先執行冷啟動。 注意：應保持后備電源狀態良好。 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； 設備由一個狀態切換至另一個狀態時，應先切換至關閉（“0”）狀態，等待5S再切換至目標狀態。 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給采樣器發送一個信號 采一個樣的延續時間/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給采樣器發送一個信號 采一個樣的延續時間/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。