1、概述：
铜川市新耀污水处理厂位于铜川市新区。我公司负责污水处理过程的电气控制部分系统的设计、集成及现场设备、仪表和控制系统的调试。
本控制系统采用PLC+上位机的方式对整个污水处理系统及回用水处理系统实现自动控制。控制设备包括：1#PLC柜一套（控制粗格栅间、细格栅间、曝气沉沙池、厌氧池、缺氧池、氧化沟和污泥回流泵池设备）、2#PLC柜一套（控制污泥脱水间设备）、3#PLC柜一套（控制回用水部分设备）、4#PLC柜一套（控制加药间设备）控制台一套、上位监控计算机两台、服务器一台。电源柜及PLC控制柜放置于各设备间内，上位机监控系统服务器放置于控制室。
本控制系统配置两台上位操作员站，PLC采用选用瑞士ABB系列自动化产品，采用光纤环网连接，确保数据稳定传输。
控制系统采用控制室集中监控方式，现场设备的运行状态及工艺参数直接进入PLC，PLC再与本地监控站及上层控制网络监控站进行数据交换，监控站画面上即可显示现场各设备的状态。操作人员根据这些状态参数，通过鼠标和键盘就可向现场设备发出动作命令，PLC接收到这些指令后，再综合输入信号，按预先编制好的程序进行逻辑解算，将结果送到输出模块，通过各输出点信号即可控制现场设备。
通过与PLC的数据交换，上位监控站可显示整个工艺系统的运行状态，包括各测点参数变化、设备的运行状态，且能实时进行语音报警并生成报警记录，从而使操作员在控制室内就可清楚地知道现场工艺系统运行状态及报警状态。通过操作员站监控现场每一设备，不必再去现场直接对设备进行一对一硬手操，减少了操作员的工作量，实现了方便可靠的控制室集中监控。
本控制系统是一套独立的PLC控制系统，通过以太网接口与监控站相联。系统的所有控制程序都储存在PLC的CPU中，由CPU控制程序运行，重要的运行参数都存储在PLC的CPU中，监控站通过以太网从PLC的CPU中读取运行参数，监视其运行状态。当以太网发生故障时，仅会造成在监控站无法再监控系统，但不会影响系统独立的PLC中的控制程序的继续运行，且工艺系统的最新运行参数仍继续存储于PLC CPU的寄存器中，当网络恢复正常后，监控站可立即通过网络读取到最新的运行参数，不会造成数据丢失。

2．工艺流程及控制范围
2.1 格栅系统工艺流程：
如下图（1-1）所示：

（1-1）
2.2 曝气系统工艺流程：
如下图（1-2）所示：

2.3氧化沟系统工艺流程：
如下图（1-3）所示：

（1-3）
2.4沉淀池系统和污泥回流系统工艺流程：
如下图（1-4）所示：

（1-4）
3.控制范围：
3.1 plc1#系统的监控对象：
序号设备名称数量
1 提升泵 4台
2 粗格栅，细格栅 5台
3 螺旋输送机 2台
4 电动碟阀 4台
5 鼓风机 2台
6 表曝机 4台
7 搅拌器，推进器 20个
8 污泥泵 6个
9 浊度表 1个
10 COD仪表 1个
11 氨氮仪表 1个
12 PH表 1个
13 流量计 2个
14 溶氧仪及污泥浓度计 2个
15 液位及液位差计 6 个
16 ORP测定仪 2个

3.2 plc2#系统的监控对象：
序号设备名称数量
1 搅拌器 1台
2 螺旋输送机 2台
3 进泥泵 2台
6 加药泵    2台
7 空压机 2台
8 流量计 2个
9 液位计    3个
3.3 plc3#系统的监控对象：
序号设备名称数量
1 冲洗水泵 3台
2 鼓风机 3台
3 潜水泵 3台
4 电动阀门 44台
5 消防泵 2台
6 浇洒泵 2台
7 生活水泵 2台
8 液位计 9个
9 压力传感器 6个
10 流量计 4个
11 浊度计 1个
12 余氯计 1个
13 PH计 1个
14 出水速度计 1个
15 出水二氧化碳检测仪 1个
3.4 plc4#系统的监控对象：
序号设备名称数量
1 刮泥桥 2台
2 PH计 1个
3 浊度计 1个
6 COD仪表    1个
7 流量计 2个
8 加氯间漏氯报警仪 2个
9 氨氮仪表 1个
4. 程控系统控制设备：
4.1 电源柜：
电源柜（包括所有控制柜）外型尺寸为2000×800×600mm（高×宽×深），前后开门，前后门为双开门。

PLC1#站和PLC3#站为独立电源柜，PLC2#站和PLC4#电源部分和控制部分在同一面柜内。
4.2控制柜：
4.2.1系统控制柜
　　（1）PLC1#站：PLC机架上分别装有以下模块：
序号设备名称规格型号数量
1 CPU PM581-ETH 1
2 开关量输入模块 DI524 7
4 开关量输出模块 DC522 4
5 模拟量输入模块 AI523 2
6 模拟量输出模块 AX522 1
7 扩展接口模块 DC551-CS31 1

（2）PLC2#站：PLC机架上分别装有以下模块：
序号设备名称规格型号数量
1 CPU PM581-ETH 1
2 开关量输入模块 DI524 1
4 开关量输出模块 DC522 1
5 模拟量输入模块 AI523 1

（3）PLC3#站：PLC机架上分别装有以下模块：
序号设备名称规格型号数量
1 CPU PM581-ETH 1
2 开关量输入模块 DI524 3
4 开关量输出模块 DC522 5
5 模拟量输入模块 AI523 1
6 模拟量输出模块 AX521 1
7 扩展接口模块 DC551-CS31 1

（4）PLC4#站：PLC机架上分别装有以下模块：
序号设备名称规格型号数量
1 CPU PM581-ETH 1
2 开关量输入模块 DI524 3
4 开关量输出模块 DC522 2
5 模拟量输入模块   AI523 1
各系统控制柜下部还装有若干个继电器，用来作为输入/输出模块与现场信号的隔离继电器。继电器采用omron MY2N继电器。柜内还装有220V AC照明灯，可开关门亮息
5.连接：
各个柜之间通过电缆连接以提高系统可靠性，减少安装工作量，方便维修。
控制室与现场信号的连接是通过控制柜内接线端子排完成的。
6. 可编程控制器PLC系统设备：
6.1 可编程控制器PlC主机介绍：
可编程控制器PLC的配置详见【系统PLC配置图】
　本程控系统的可编程控制器（PLC）选用ABB系列自动化产品。主机CPU采用Intel处理器，具有更快的处理速度和更大的内存空间，其坚固的结构保证即使在最恶劣的现场环境下也能可靠地工作。本程控系统的控制主机控制污水系统的设备启、停、现场信息的采集与处理，并通过TCP/IP协议同上位机监控系统通讯。
ABB PLC AC500可编程控制器参数

离散量： 64K任组
寄存器： 64K
本地I/O（主底板）
最大I/O字（WORD）： 160入/160出
最大I/O机架数:
远程I/O
最大I/O字（WORD）： 160入/160出
最大远程分支数: 31
扫描时间:  0.1ms/K ~ 0.5ms/K
MODBUS接口: 1
MODBUS PLUS接口: 1
远程通讯距离L（不带中继器）: 最远4.5Km
环境适应性
温度: 0-60℃
湿度: 0-93% 无凝结
海拔: 2000米全功能操
储存条件
温度:  -40-85℃
湿度: 0-93% 无凝结
冲击: ±15g，11ms半正弦波
抗干扰能力: 满足IEEE472
7.2主机控制系统
7.2.1 通讯处理器模块PM581_ETH：
PM581_ETH模块为中央处理单元同时完成通讯功能，远程通讯能力由MODBUS Ⅱ通讯协议支持，每一个I/O分站和主机通讯是RS232电缆为介质实现的。远程I/O分站和主机的最大通讯距离可达4.5km，通讯速率为1.544兆波特。与上位通过以太网接口进行通讯。
7.2.2 I/O模块:
DI524：       32点DC24V开关量输入模块。该模块为正逻辑输入，它将输入的DC24V开关量信号经光电隔离，变为PLC可使用的逻辑电压电平，每个输入的通或断由模块上的LED指示。每个模块均具有通讯故障检测能力。输入电压范围为直流15～30V。
DC522：       16点 DC24V开关量输出模块。正逻辑输出，每路最大输出电流为500mA，工作电压为DC 19.2~30V。
AI531：       16路模拟量输入模块。该模块将现场4~20 mA电流信号转换成PLC可用的数字信号，4~20mA可对应十进制数0~27648，转换精度±0.1%，线性度误差±0.04%，输入阻抗250欧姆（电流模式）。
AX522：      8路模拟量输出模块，用于控制和监视4~20 mA回路电流。该模块将PLC的数字信号转换为现场设备可用的4~20 mA电流信号，分辩率为12位，精度为满量程的±0.20%，回路电压为12~30VDC，使用外接电阻时可达60VDC。
8. 系统的控制方式：
ABB系列可编程控制器PLC选用与之配套的编程软件CoDeSys V2.3 对其进行组态及编程。
本控制系统具有三种控制方式：程控自动方式、上位机软手操方式和就地硬手操方式。程控自动方式是主要工作方式，其余两种为辅助和备用工作方式。控制系统的功能包括控制功能和上位机监控功能。
8.1程控自动方式：
程控方式采用自动控制模式。根据设置的各项参数，在自动方式下控制系统中的各单元。当其中的数据超过参数设置值时，自动停止或启动系统。发生故障时自动报警。
8.2上位机软手操：
操作人员在上位操作员站上，通过鼠标（或键盘）可对每一个参与程控的阀门、水泵和风机等设备的开启或关闭进行一对一手动操作。
8.3就地硬手操
对阀门而言就地硬手操是在就地操作箱上进行的，即可进行电手操。电磁阀箱正面门上有操作阀门开启、关闭的按钮开关，并有显示阀门开关状态的指示灯。电手操就是通过电磁阀箱正门上的旋钮开关来控制阀门。
对泵、风机等设备而言就地硬手操指在就地直接操作各电机的电器按钮来控制电机的启停。
9.控制系统的功能：
控制系统的功能包括控制功能和上位机监控功能。
9.1控制功能：
在程控自动方式下，凡参与程控的设备，如泵、格栅、表曝机等设备，它的运行是由程控系统控制完成的。被控对象的选择、运行的操作是在上位机上实现，程控过程的执行是PLC完成。在程控过程中，上位操作员站进行过程动态显示、各步运行时间显示、故障报警、信息处理存储，起到监控的作用。
各设备在程控状态下有三种工作方式：一种是自动方式，一种是单步方式，另一种是软手操方式。（软手操指对每一个参控设备的一对一上位手动操作）
程控自动功能：程控系统主要是根据时间，等条件控制运行过程的。在程控自动时，可任意设定间隔时间，使控制系统具有操作灵活性和方便性。
9.2上位机监控功能：
上位站监控系统的主要功能如下：
(1). 多种显示功能:
-- 工艺流程的总图及局部分画面显示
-- 工艺流程的动态显示
-- 设备运行状态显示
-- 模拟量等测量参数的数字显示
-- 控制方式的显示
-- 报警显示
-- 系统时钟显示
-- 操作提示显示
-- 实时历史趋势图
(2). 所有图形均为动态显示，能实时、直观地监视系统的运行状态。
(3). 上位站控制功能（通过鼠标及键盘完成）
-- 所有设备的控制
-- 各画面的切换
-- 系统参数的设定
(4). 系统控制可以根据操作员的要求进行程控自动及一对一软手操。
(5). 报警处理功能
-- 系统报警及操作员操作数据的存贮
-- 系统报警及操作员操作数据的更新
-- 系统报警及操作员操作的打印
(6). 管理报表系统
-- 实时显示管理报表，可进行屏幕显示及打印
(7). 打印功能
-- 所有报警信息、操作员操作记录及运行参数都可打印
此外上位机即是上位监控机，又是PLC的编程器。在上位机上运行PLC编程软件，可实现对PLC的组态、编程及在线监测修改程序。
10.上位机监控系统软件：
上位监控软件包选用北京杰控科技有限公司的FAMEVIEW监控软件包来编制，该软件包可对可编程控制器中的大量数据进行实时显示和打印，并直接参与可编程控制器的控制，本程控系统的所有控制操作、工况显示、报警信息、操作记录、报表打印均通过该软件包在上位机上实现, 对可编程控制器的扫描速度没有任何影响。该软件包具有良好的人机界面，强大的组态功能，其界面基于WINDOWS XP操作系统，易学易用，稳定可靠，便于掌握。
上位监控系统图形画面组成及监视内容如下：
10.1监控画面
(1) 主控画面

(2)进水井及粗格栅画面

(3)曝气沉沙池画面

(4)氧化沟画面

(5)污泥回流泵池画面

(6)加药间画面

(7)污泥脱水间画面

(8)滤站画面

(9)参数画面

(10)参数设定画面

(11)趋势画面

(12)报表画面

10.2系统操作提示按键
(1)监控画面选择
(2)控制方式选择
(3)控制操作按键
(4)报警清除
(5)参数设定
10.3监视内容
(1)系统实时运行工况
(2)控制系统电源工作状态
(3)主设备电流值显示
(4)阀、泵、鼓风机、表曝机显示。
(5)测点浊度、压力、溶解氧、氨氮、COD、PH值、流量、液位显示。
(6)设备故障报警显示
11．维护：
本系统PLC 部分维护请参阅：
ABB PLC AC500可编程控制器用户手册。
12．注意事项：
(1).正常情况下请勿切断PLC供电电源。
(2).柜内共二路直流24V电源，请区分清楚，不能混用。
(3).本设备继电器有二种，一种是直流24V继电器(有绿色指示灯)，作为输出模块到现场设备的隔离继电器。一种是交流 220V继电器（有红色指示灯），作为现场设备到输入模块的隔离继电器。在更换继电器时不能插错。
(4).当电池欠压报警时，应及时更换，对失效的废电池要妥善处理。