一、系統(tǒng)概述
本系統(tǒng)采用PROFIBUS現(xiàn)場總線,它是德國于90年代初制定的國家工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，它在眾多總線中居于前列，廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)，PROFIBUS系列有三個(gè)兼容部分組成：PROFIBUS-DP,PROFIBUS-FMS,PROFIBUS-PA。PROFIBUS以開放 互聯(lián)參考模型OSI以基礎(chǔ)，由物理層，數(shù)據(jù)鏈路層，應(yīng)用層以及考慮到現(xiàn)場裝置的控制功能和具體應(yīng)用而添加的用戶層。
根據(jù)污水處理的實(shí)際控制要求，我們在系統(tǒng)中使用PROFIBUS總線中的分布式I/O總線，即PROFIBUS-DP，主站和從站采用輪循的通信方式，主要應(yīng)用于自動(dòng)化系統(tǒng)中單元級和現(xiàn)場級通信，最高通信速率可達(dá)12M。
二、控制系統(tǒng)組成
控制系統(tǒng)主要由低壓控制柜和西門子可編程控制器PLC通信系統(tǒng)組成，另外還有作為過程監(jiān)控的上位機(jī)－工控機(jī)。
1、低壓控制柜
現(xiàn)場主要有七個(gè)低壓控制柜，主要控制污水處理過程的動(dòng)力設(shè)備。
APW1動(dòng)力設(shè)備：放空泵，軸流風(fēng)機(jī)，1-2號水解酸化池液位計(jì)；
APW2動(dòng)力設(shè)備：1-4號曝氣機(jī)，1號氧化池液位計(jì)；
APW3動(dòng)力設(shè)備：5-8號曝氣機(jī)，2號氧化池液位計(jì)；
APW4動(dòng)力設(shè)備：9-12號曝氣機(jī)，3號氧化池液位計(jì)；
APW5動(dòng)力設(shè)備：1號刮泥機(jī)，1號污泥回流泵，1號二沉池液位計(jì)；
APW6動(dòng)力設(shè)備：2號刮泥機(jī)，2號污泥回流泵，2號二沉池液位計(jì)；
APW7動(dòng)力設(shè)備：1-3號中水回用泵，中水池液位計(jì)。
2、PLC控制系統(tǒng)
工控機(jī)，工控機(jī)主要用于現(xiàn)場動(dòng)力設(shè)備工作狀況的監(jiān)視，及其控制參數(shù)的設(shè)定。工控機(jī)擴(kuò)展槽中有CP6511總線卡，用于和PLC CPU的通信，PLC中所有的數(shù)據(jù)都可以在其組態(tài)界面中察看。
PROFIBUS主站由西門子S7-300CPU和兩個(gè)32輸入模塊6S7-321-1BL00-0AA0,兩個(gè)32點(diǎn)輸出模塊6ES7-322-1BL00-0AA0和一個(gè)16點(diǎn)輸入模塊6ES7-321-1BL02-0AA0,主要用于操作臺的控制輸入和指示燈的輸出。
PROFIBUS從站位于現(xiàn)場低壓柜中，采集各個(gè)動(dòng)力設(shè)備的運(yùn)行停止信號、參數(shù)信號和各個(gè)污水處理池的液位信號，再通過總線網(wǎng)絡(luò)送給位于控制間的PLC CPU,通過運(yùn)算，CPU給出回應(yīng)。
其中，進(jìn)出口流量計(jì)的在線監(jiān)測流量模擬量信號送入位于APW6控制柜中的模擬量模塊6ES7 331-1KF01-OAB0,模擬量模塊再將此信號送于PLC CPU，數(shù)據(jù)在組態(tài)界面中顯示，供工作人員在線察看。
3、上位機(jī)操作系統(tǒng)
上位機(jī)采用西門子的Wincc V6.0 SP3組態(tài)軟件，編輯現(xiàn)場工藝流程，實(shí)時(shí)顯示各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。把現(xiàn)場采集來的模擬信號真實(shí)地反映在畫面上，并且對其歸檔，讓模擬量以實(shí)時(shí)曲線和歸檔報(bào)表的形式直觀的表現(xiàn)出來，讓操作人員能夠調(diào)出歷史紀(jì)錄。
三、操作方式設(shè)計(jì)
整個(gè)控制系統(tǒng)分三級操作：現(xiàn)場手動(dòng)；操作臺遠(yuǎn)控；全自動(dòng)。
1、現(xiàn)場手動(dòng)
操作的人員需有一定的用電安全知識，當(dāng)出現(xiàn)問題時(shí)，需要專業(yè)人員進(jìn)行檢修。
首先，將各低壓柜遠(yuǎn)控旋鈕打回手動(dòng)檔，此時(shí)，中控間遠(yuǎn)控和全自動(dòng)失效，控制柜手動(dòng)線路接通。
確定旋鈕開關(guān)達(dá)到手動(dòng)檔之后，按下需要運(yùn)行動(dòng)力設(shè)備的“啟動(dòng)”按鈕，相對應(yīng)的設(shè)備就將啟動(dòng)，此設(shè)備的運(yùn)行指示燈亮。
達(dá)到工作時(shí)間后要停止運(yùn)行設(shè)備，只需按下運(yùn)行設(shè)備的“停止”按鈕，即可完成操作目的。
2、操作臺遠(yuǎn)控
在此操作模式下，工作人員只需在中控間使用操作臺的“啟動(dòng)”、“停止”按鈕便可控制相應(yīng)的現(xiàn)場動(dòng)力設(shè)備。
進(jìn)行操作臺控制之前，現(xiàn)場的低壓控制柜旋鈕開關(guān)需要旋至遠(yuǎn)控檔，控制柜上對應(yīng)設(shè)備的遠(yuǎn)控指示燈亮，同時(shí)，每個(gè)DP從站將遠(yuǎn)控信號傳送給中控間PLC CPU,操作臺上對應(yīng)設(shè)備的自動(dòng)指示燈亮。
操作臺每臺設(shè)備對應(yīng)一對“啟動(dòng)/停止”按鈕，將現(xiàn)場調(diào)至遠(yuǎn)控后，即可按通過這些按鈕控制相應(yīng)設(shè)備的運(yùn)行和停止。動(dòng)力設(shè)備運(yùn)行時(shí)，綠色的運(yùn)行指示燈亮；停止時(shí)，紅色的停止指示燈亮，工作人員可根據(jù)此指示燈判斷現(xiàn)場動(dòng)力設(shè)備的運(yùn)行狀況。
3、全自動(dòng)
當(dāng)現(xiàn)場低壓柜的遠(yuǎn)控旋鈕開關(guān)轉(zhuǎn)至“遠(yuǎn)控”檔，同時(shí)，操作臺的“自動(dòng)/遠(yuǎn)控”旋鈕開關(guān)達(dá)到自動(dòng)檔，設(shè)備的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定之后，整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)入全自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。
