西门子S7_400在污水处理中的应用
西门子S7-400冗余系统在火电厂水区域控制系统中的设计与运用
1 系统简介该系统采用Siemens公司的S7-400冗余系列P LC 作下位机,上位机采用GE 公司生产的iFIX5.1软件;控制站同远程I/O站之间采用Profibus-DP冗余网络,PLC同上位机之间采用冗余以太网通讯。
本工程水区域系统,包括以下几个部分。
(1)工业废水集中处理系统。
(2)汽水取样系统。
(3)化学加药系统。
(4)循环水加药系统。
(5)含油废水系统。
(6)机组排水槽系统。
(7)除盐水系统。
1.1硬件配置及网络结构系统采用分散控制,集中监控(DCS控制),设置一套S7-400冗余控制器,作为水系统的主控制站,根据工艺布置设置3个远程I/O站,分别为汽水取样系统、化学加药系统、机组排水槽系统。
主站和各远程I/O站通过Profibus冗余总线进行通讯。
采用IM 153-2接口模块实现冗余网络通讯。
控制系统配置2台操作员站,其中1台工程师站。
两台操作员站配置双1000Mbps 以太网网卡（图1）。
1.2上位机HMI 软件上位机软件采用GE公司的iFIX 5.1,iF IX 是全球最领先的H MI /SC A DA 自动化监控组态软件。
工程师站安装加强型iFIX软件(iFIX Plus SCADA Pak Unlimited Developer Ver 5.1 Chinese),可实现数据采集,人机界面维护、历史数据调用及查询、趋势图显示、报表等众多功能。
操作员站安装客户端iFIX软件(iFIX iClient Runtime Ver 5.1 Chinese),以客户端服务器模式(C/S结构)访问工程师站数据库,并且在画面显示实时数据,趋势图显示、报表及各种操作和设定。
通过在上位机iF IX 上安装西门子的S7A驱动程序,可以实现与下位机PLC的数据通讯并可实现同西门子PLC的网络冗余切换。
2 基本原理化学加药系统主要作用是:为防止热力系统的二氧化碳腐蚀及维持碱性水工况,对机组给水加氨处理;为防止热力系统氧腐蚀,对机组给水采用加联氨处理;为防止锅炉受热面沉积水垢及提高炉水P H 值,炉水采用低磷酸盐处理。
基于西门子PLC技术的污水处理厂控制系统设计与实现
基于西门子PLC技术的污水处理厂控制系统设计与实现西门子PLC技术在我国各行业生产中运用广泛，在日常生产、生活中占据愈加重要的地位。
随着我国水资源污染加剧，污水处理已经成为近几年国家重点关注的问题，在污水处理中，利用西门子PLC技术，在提高水处理效率上有非常大的作用。
对此，本文具体探讨了西门子PLC技术在污水处理常控制系统中的应用详情。
标签：西门子PLC技術；污水处理厂；控制系统设计随着城市化进程的加快，城市污水排放量日益增多，水污染形式也逐渐严峻，成为制约城市发展与威胁人们群众健康的因素。
因此，现代城市建设中，逐渐加大了污水处理厂的建设，系统采取合理的水处理方法，使得水排放达到环境允许标准。
然而，从当前污水处理厂建设情况上来看，存在控制系统落后、污水处理效率低等情况，对此，本文结合目前最新的西门子PLC技术，探讨该技术在污水处理厂控制系统中的设计与实现。
1 污水处理工艺分析（1）污水处理。
污水处理厂常用的处理方法主要有化学法、物理法与生物法，按照处理程度划分可以将分为一级、二级、三级处理[1]，处理程度主要根据水污染的程度选择。
其中一级处理主要采取物理方法，除去污水中悬浮状的固体污染物，经过一级处理后的污水，其中的BOD含量下降30%左右。
二级处理主要除去污水中的胶状物体以及溶解性的有机物质，常使用化学分解的方法，去除率能达到80%～90%左右，出水效果好。
三级处理能够进一步对污水难以降解或者的氮、磷等有机元素进行处理，主要使用的方法包括生物脱氮除磷法、混凝沉淀法、活性炭吸附法、电渗析法等。
（2）工艺流程。
污水处理按照一整套的处理流程进行，图1为某处理厂建立的污水处理流程：由流程可以看出，需要处理的污水通过原格栅间及泵房，将较大的杂质进行过滤操作，然后进入沉砂池去除砂砾。
次后分成两个流程。
流程1：6×104m3/d的污水经过细格栅，然后通过生物池，之后进入MBO 反应器，清除掉污水中的COD、BOD5、N、P等物质，让后经由清水池，清水池中投入适量的二氧化氯，通过配水泵房实现水质再生功能，另外104m3/d的MBR膜反应物经过紫外线消毒后，进入清水池，然后进入配水泵房实现再生，最后输出。
西门子PLC产品在污水处理中的应用
西门子PLC产品在污水处理中的应用引言在钢铁厂污水排放中，水中含有大量的废渣和油，如果将废渣和油从水中分离出来后，水就可以进行第二次利用控制工程网原创安全所有，提出的废渣还可以送到下一个工序进一步将里面的铁提炼出来，这样就大大地节约了水资源，又防止了环境污染;利用GLM-8 型行架式刮油刮渣机是对钢铁厂污水处理方法中的一种。
下面将对该污水处理系统做简要论述。
一、工艺流程GLM-8 型行架式刮油刮渣机主要由驱动机构、行架、刮油耙，刮渣耙、自动控制系统、定位器组成。
沉淀在平流池池底的泥渣在刮渣耙的带动下，逆水由平流池出水尾端向进水首端行驶，将泥渣带入首端的集泥坑CONTROL ENGINEERING China 原创安全所有，刮渣机行到首端时，自动控制系统指导抬落耙机构的电动推杆进行工作cechina，由于刮油耙和刮渣采用联动，当刮泥耙抬出250mm 高度时，刮油耙自动下降250mm，刮油刮渣机实行反向行驶，将浮在平流池上的油由平流池首端向尾端推动，将油刮入设在尾端的集油槽内排出平流池。
从而实现一次全过程工作，刮油刮渣还可根据平流池的沉降过程进行半程工作两到叁次再进行一次全程工作，具体运行轨迹见图一，该系统可以根据需要通过面板上的选择开关选择三种运行轨迹CONTROL ENGINEERING China 原创安全所有，图一中只画了一个周期。
图一：运行轨迹图自动控制系统设有现场手动、自动和远程控制接口。
当刮油刮渣机出现故障时，设备现场声报警装置进行报警，并通过信号通信系统将信号送到中控室报警。
设备的输电系统采用电缆输入电源和信号控制电缆输出信号，电缆在运行过程中悬挂在空中的电缆滑车上，电缆滑车在行架式刮油刮渣机的带。
浅谈西门子PLC和WINCC在污水处理中的应用
浅谈西门子PLC和WINCC在污水处理中的应用摘要：针对污水处理站自动控制系统及污水工艺设备安全运行的重要性，说明污水自动控制系统的组成及实现，总结西门子PLC和WINCC工业组态软件在污水控制系统中的应用。
关键词：污水处理控制系统可编程控制器PLC 工业组态软件WINCC0 引言伴随着我国环境污染治理力度的日益加大，对生产和生活污水的治理工作越发重要。
而高效稳定的污水处理系统就是做好这一工作的保障。
近几年来，我国新建城市污水处理厂和新增污水处理站大都采用了PLC和组态软件技术在污水处理项目应用的经验，取得了很好的污水处理效果。
本文以实际污水处理站为例，说明污水处理控制系统的组成及实现，总结西门子PLC和WINCC工业组态软件在污水控制系统中的应用。
1 系统简介1.1 工艺流程上海某设施项目污水处理站工艺流程图，如下图所示：1.2 控制系统结构结合实际工艺情况，设计采用了三级集散控制系统，实现全厂范围的污水处理工艺流程的监测以及相关工艺设备的运行状态的监控：第一级：现场手动控制。
在各电气站点设置就地控制箱，可单独启停各操控设备及各执行机构。
第二级：PLC逻辑联动控制。
由PLC根据现场各测试设备采集的数据及系统设备运行逻辑关系，自动控制各站点内的电气设备运行状态。
第三级：中央控制计算机监测、修改PLC控制参数、上位机点动控制，实现实时监控。
手动控制及自动控制可以分别通过机房或中央控制室的“手自动转换开关”进行切换。
这样的控制方式能最大限度地保证污水处理装置安全操作的需要。
1.3 PLC测控模式本污水处理控制系统检测信号开关量多，模拟量少，以逻辑控制为主，闭环控制为辅。
整套污水处理流程有多种监控点，包括液位、压力、流量、PH值、泵运行状态等等。
PLC由电源、处理器、扩展接口、输入输出模块和通讯模块组成，各模拟量参数通过相应的变送器输出4~20mA的标准信号，通过屏蔽电缆接至PLC的AI模块。
各模拟量输出控制信号是以4~20mA的标准信号，从PLC的AO模块通过屏蔽电缆接至相应设备。
浅谈西门子PLC和WINCC在污水处理中的应用
针对污水处理站自动控制系统及污水工艺设备安全运行的重要性说明污水自动控制系统的组成及实现总结西门子plc和wincc工业组态软件在污水控制系统中的应用
浅谈西门子PLC和WINCC在污水处理中的应用
浅谈西门子PLC和WINCC在污水处理中的应用
针对污水处理站自动控制系统及污水工艺设备安全运行的重要性,说明污水自动控制系统的组成及实现,总结西门子PLC和WINCC工业组态软件在污水控制系统中的应用.
基于S7-400PLC工业废水处理系统设计
基于S7-400PLC工业废水处理系统设计
王志兰
【期刊名称】《科技创新导报》
【年(卷),期】2011(000)008
【摘要】本文针对某个污水处理自动控制系统进行研究.文中对系统的功能、硬件的配置和软件的编写连行描述.系统采用了西门子S7-400 PLC作为下位机控制,WINCC软件作为上位机的监控.该系统实现了某钢厂污水处理的全自动控制,实际运行稳定,效果良好.
【总页数】1页(P148-148)
【作者】王志兰
【作者单位】江苏核工业格林水处理有限责任公司,江苏南京,210003
【正文语种】中文
【中图分类】X703
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西门子PLC控制系统在污水处理控制中的应用
设施设备Facilities & Equipment一、在污水处理中西门子PLC控制系统的构成以及系统控制的内容（一）污水处理中西门子PLC控制系统的构成在污水处理中西门子PLC控制系统中，有多个组成部分，根据西门子PLC控制系统的硬件构成来看，控制系统中发挥着关键作用的主要是控制单元，在控制单元中拥有不同型号的CPU，并且负责远程I／O站，在控制单元中，CPU通讯、数据量输入输出卡件以及模拟输入输出卡件都是重要的构成部分。
在系统的硬件组成当中较为关键的部分属于人机接口单元，而人机接口单元主要是通过工控计算机组成，通过将相应的MPI通行卡进行安装，从而达到实现PLC通信以及上位机通信的目的。
在计算机中安装监控软件，从而对数据进行监控，通过应用控制单元，从而达到对人机接口单元下达命令的执行目的。
除此之外，在PLC控制系统的软件构成方面，其组成的内容相对较多，例如历史数据库软件内容，在历史数据库软件中，主要是对污水处理厂的历史数据进行储存。
确保PLC控制系统能够灵活运行的重要保障就是计算机操作系统，想要充分发挥操作系统的监控功能，上位机监控软件就是一项重要的软件组成部分。
（二）污水处理中西门子PLC控制系统的控制内容在污水处理工作中应用西门子PLC控制系统，该控制系统的内容具有一定的多样性，同时多样性也是西门子PLC控制系统的功能得到充分发挥的一种体现。
净水泵自动控制在西门子PLC控制系统中属于较为关键的部分，在发挥控制功能的过程中，确保进水泵能够最佳运行以及自动换轮，在干运转保护水位开关动作时，进水泵需要停止运行。
在应用西门子PLC控制系统的过程中，充分发挥曝气沉砂池自动控制功能，也具有十分重要的作用，工作人员通过时间程序对除砂机以及气体装置运行进行控制，从而使气体后砂水分离工作能够得到有效的完成。
在电力监控、膜反冲化学清洗自动控制以及污泥回水流量自动控制等方面都实现了自动化，从而使污水处理工作的效率得到了极大的提升[1]。
关于西门子PLC在污水处理控制中的应用
关于西门子PLC在污水处理控制中的应用污水处理事关环境保护和水资源的重复利用，是当前城市运转所必备的环节之一。
但因污水处理的环节多、工况差，依靠人工处理不仅不安全还效率低下。
西门子PLC功能强大、适应性好，被广泛应用于各行各业。
文章首先阐述西门子PLC的发展历程和工作原理，接着以污水处理的具体环节为依托，分析西门子PLC在其间的应用。
文章的研究为推进污水自动处理起到抛砖引玉的作用，具有一定的实践意义。
标签：西门子PLC；污水处理；自动控制城市污水脏度高，利用人工处理不但有损工作人员健康，还影响处理效率，因此，推行污水自动处理势所必然。
西门子PLC在自控领域有着非常重要的地位，将其应用到污水处理的控制意义重大。
1 西门子PLC概要西门子PLC，是德国西门子公司生产的可编程二进制控制器，被广泛应用在生产生活的各个层面。
截止当前，其发展已经历了SIMATIC S3→SIMATIC S5→SIMATIC S7→TIA等阶段。
西门子PLC的特点是：（1）活动元件少，因而工作可靠；（2）各类保护齐全，设备安全性高；（3）编程简单，错误率极低。
西门子PLC的工作原理[1]：（1）输人采样。
在该阶段，PLC以扫描方式对数据或状态进行读取，在初步处理后输入至后续阶段。
（2）程序执行。
在该阶段，PLC以梯形方式自上而下进行程序扫描（对每一梯级执行从左向右扫描），进行运算后产生执行指令。
（3）刷新输出。
即PLC的CPU通过输出锁存电路将命令传达到相应设备中。
2 污水处理流程就污水处理方法来说，主要有物理法、生物法和化学法等，各种方法各有优缺点。
当前的趋势是将这三类方法综合运用以达成最优效果。
文章以某城市污水处理工艺为例，扼要说明污水处理流程。
2.1 预处理分三步走：（1）首先将污水送入粗格栅除污机；（2）接着由污水提升泵将污水送入回旋式细格栅除污机进行细筛；（3）最后将污水注入旋流沉砂池中进行沙泥沉淀。
2.2 污水净化将预处理后的污水先送入一次分配井，再通过氧化沟进入二次分配井，最后再到污泥泵房中进行二次沉淀、消毒等。
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西门子57一400在污水处理中的应用APPlieationofSIEMENS57一 400duringtheSewageDISP0sal
天津联维乙烯工程有限公司赵艳涛郝报张询Zhao粕 ntaoHaoBaoZhangXun摘要:本文充分考虑污水硫化氢浓度高的特殊性,阐述57一400高性能pLC在生产污水和生活污水控制中的应用盘柜设计和用STEp7编程软件进行程序编制井进行网络组建,主机架和其它机架采用 pROFIBUS一p总线连接,协议为西门子自带的总线协议关键词:pLC以太网MPIpRO 1BUS一DP联锁 Abstract:AccordingtotheParticularityofhighconcentrationsofhydrogensulfideinsewage,thisPaPerintrodueesaPPlicationofhighPerformancePLC57一 400sewage treatmentcontrolSystem.EnclosuredesignandProgramWithSTEP7andCOnstructne七~ork,thehOSt aCkandother aCkusePROFIBUS一DPbustoeonneot,theP olocol15the fieldbusProtocolofSiemens.Keywords:PLCEthemetMPIPROFIBUS一 DPInterioek[中图分类号]TM571[文献标识码!B文章编号1606一5123(2010)06-0039一3
1引盲天津石化烯烃部1994年投入生产的污水处理装皿采用的是退市多年的西门子55系列PLC,至今该套系统已经连续运行十多年,按照西门子公司提供的产品元件更换周期,大部分元件(如:UO卡,通讯卡等)均已经超过使用寿命,而且部分元件已出现明显老化现象,由于PLC故障引发的生产事故近年不断增加,时常给环境保护工作带来运行风险;另外原污水控制系统留有的硬件冗余,近年来随着技改技措,增加了许多监视∀控制点,已经基本利用上,新的改造或增加监视控制点已基本没有空间,为污水装皿今后的扩容带来难度最后,由于该型号产品已经退市,备件数量少∀价格高∀采购周期长例如,操作站与PLC通讯的通讯卡故障和工控机硬盘故障,不得不现场手动操作控制工况,因此企业决定升级改造该套控制系统经过综合考虑决定,控制系统采用西门子57一400系列中大规模PLC,监控系统采用西门子WINCC监控软件,实现安全便捷操作
2系统设计 2.1控制系统硬件配置方案由于PLC具有通用性强∀使用方便∀适应面广∀可靠性高∀抗干扰能力强∀编程简单等特点它采用可编程序的存贮器,用来在其内部存贮执行逻辑运算∀顺序控制∀定时∀计数和算术运算等操作的指令,并通过数字的∀模拟的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程可编程序控制器及其有关设备,都应按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩充其功能的原则设计采用以57一400为核心的控制系统使系统更加安全∀可靠而且易操作∀易管理∀易维护,可以进行优化控制和先进控制另外从价格因素考虑,改造用的PLC控制系统利用污水车间原来闲置的一套控制系统,不用重新购皿57一400的硬件设备,大大节省了资金,而且日后维护∀检修的费用都较低经过对该套装置的控制点数统计以及对复杂回路∀联锁回路的系统分析,改造后系统由一个主机架 (CPU机架)和扩展机架构成:其中数字量输入
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图1系统硬件组态结构图2系统硬件组态结构
粼&,∗喻峭翌到巨聆到亘到图3系统硬件组态结构图4控制系统57一400网络组态图模板为 6Es7421一IBLoo一oAAO,D132*24VDC;数字量输出模板为6ES7422一IBL00一OAAO,DO32*24VDC/0.5A;模拟量输入模板为 6ES7431-IBL00一OABO,^08*13Bit;模拟量输出模板为 6Es7432一IHFoo一oA^o, A08*l3Bit;PLC系统供电由一个20A的sIEMENs电源提供,以保证系统良好运行系统硬件组态结构如图1∀图2∀图3所示2.2控制系统软件配置方案本系统在软件上用 sTEP7v5.3用于PLC的编程和硬件及网络的组态;控制室上位机采用DELL产品,系统软件采用WINDOWS2000,人机界面采用叭江NCC完成组态,中空可以完成开∀停车及控制的所有操作,上位机CRT显示装置开停车状态∀压力∀温度∀液位∀等参数,显示报警状态∀历史趋势图∀调节阀开关状态,并具有报表打印功能 2.3网络结构及网络协议配置本系统57400主机架和其它机架ET200M以及触屏采用PROFIBUS一DP总线连接PLC与上位机的通讯采用MPI网,通过主机架上的网卡连接,便于以后的网络扩展CPU上的MPI(多点接口)用于和编程器以及其他的CPU通讯控制系统57一400网络组态如图4所示3项目难点与特点3.1自主软件开发软件上需要将55一1巧U程序转换为57一400的程序,初始尝试用软件的方式将s5一 115U程序转换为57~4(X)的程序,但转换出来的程序S7一400不能识别,没有成功,软件编写只能重新自己编写,地址需要重新定义,另外工期特别紧,只给了半个月的工期,因此工作量比较繁重3.2综合故障监控系统因其是全场的污水处理装置是核心生产设备,它的安全运行至关重要,其运行参数如压力∀温度∀液位∀分析参数等必须严格监控,否则会对环境造成影响,因此有必要设置综合故障监控系统需要指出是,上述控制系统不是孤立的,它们应该相互联系起来,才能实现整个系统的协调控制为了使该系统安全可靠,主要选用AB∀SIEMENS和HONEYWELL等国际著名公司的产品作为系统硬件,将所有的监控点和控制回路组态成画面,组成较DCS更灵活∀经济,而且速度更快∀更安全可靠的控制系统;具备参数监视∀历史记录∀各控制回路调节∀报警联锁∀联锁切除∀工作点运行状态显示:故障分析提示∀与上位机通讯∀自诊断(包括线路诊断)以及各种打印功能等PLC控制和手动控制双重控制系统,即在PLC断电或不能正常工作的情况下,用手动控制系统来操纵主要系统阀门,保证污水的安全运行3.3系统构成特点(l)安全可靠,系统机柜内的220V交流电源和24V直流电源都接入UPS电源外部电源故障断电后可维持40分钟不间断供电,不会对PLC系统供电产生影响(2)组态方便,可在线修改工程师站和操作员站即可进行离线编程组(下转第42页)
40#PLC乙FA∃用4X6X9的矩阵控制电路来完成脉冲电磁阀的控制,KAI~KA4分别控制各层的接通,KAS一KA10分别控制各层清料仓的接通,KAll~KA19分别控制各清料仓内脉冲电磁阀的接通,当选择1层1号清灰仓内脉冲电磁阀动作时,KAI∀KAS接通,KAll一KA19依次接通,同理1层2号清灰仓脉冲电磁阀动作时,KAI∀KA6接通, KA11- KA19依次接通依次类推当4层6号清灰仓216只脉冲电磁阀全部工作后,进入下一个循环周期以上电路只需要(4+6+9)19个输出点便完成了对216只电磁阀的控制,大大节约了成本,因此在本系统中我们选用台湾永宏的FBS一40MAT型PLC,触摸屏选择FV080ST一T30图2中,KAI为层1控制,KAS为清灰仓1控制, KA11一KA19为清灰仓内脉冲电磁阀控制触摸屏控制画面如图2所示脉冲电磁阀矩阵控制电路能有效地减少PLC的FO点数,大幅度简化控制线路,降低了设备改造的成本,维护方便,可靠性高,具有推广应用价值
作者简介鲁泽峰(1983一)工学士∀工程师,电气自动化领域系统集成工程
图2触摸屏控制画面4结束语本项目已经投入济钢脉冲除尘系统中实际应用,运行结果表明,系统工作稳定可靠,得到最终用户认可
参考文献l]永宏可编程控制器使用手册I和使用手册H.+2]永宏PLC编程软件使用手册.+3]王硕禾,万健如,蔡承才.矩阵电路实现PLC输出口的扩展.电气应用,2005.14,沈裕钟.电工学.北京:高等教育出版社,1995.
(上接第40页)态和流程图修改,也可进行在线编程组态,并采用软连接的方式对组态控制方案进行动态显示和模拟操作所有组件可在线插拔,在线增减110卡件,在线修改控制组态并下装及在线修改流程图并下装(3)易于维护性二组态专有功能块可对各个部件进行测试,诊断和维护,一旦卡件损坏,系统检测到以后立即以声光报警形式报警并启动打印机打印设备名称∀故障类别及发生时间等与此同时故障设备也有发光二极管亮灯提示,维护人员可及时处理软件组态体现了很高的性价比由上述可见当今高性能的PLC完全可以完成顺序控制∀复杂回路控制和高级运算功能,而且方式灵活,安全可靠有着广泛的应用前景4结束语该套控制系统经调试后机组于2008年7月一次开车成功,57一400系歹OPLC控制系统运行良好,人机界面直观,流程图美观大方,运行设备的启动条件和停机联锁一目了然,操作简单方便,控制系统合理∀可靠获得了操作和管理人员的一致认可,控制系统的硬件配置和作者简介赵艳涛男仪表工程师,负责维护夭津石化100万吨大乙烯和天津石化乙烯厂的自动控制系统和现场仪表的技术支持郝报男仪表专业经理,负责管理夭津石化100万吨大乙烯和天津石化乙烯厂的自动控制系统和现场仪表维护人员和技术支持张询男总工程师,负责管理夭津石化100万吨大乙烯和夭津石化乙烯厂的自动控制系统和现场仪表维护人员和总技术支持
参考文献[l]西门子(中国)有限公司 .SIEMENS57-300可编程控制器手册.2002.+2]西门子电气传动有限公司.SIMATIC