西门子S7-300在污水处理工程中的应用方案

一、设计依据及设计范围

1、设计依据

1)自控仪表设计依据工艺推荐方案及工艺对自控系统的要求并考虑污水厂运行管理的具体运行情况，结合自控仪表行业的特点进行设计。

2)依据相关的设计规范：

    《自控仪表选型规定》(HG20507-2000)

    《仪表配管、配线设计规定》(HG20512-2000)

    《仪表系统接地设计规定》(HG20513-2000)

    《控制室设计规定》(HG20508-2000)

    《仪表供电设计规定》(HG20509-2000)

    《分散型控制系统工程设计规定》(HG／T20573-2012)

    《电子计算机房设计规范》(GB50174-2008)

    《建筑物防雷设计规范》(GB50057-2010)

    《电力工程电线设计规范》(GB50217-2007)

2、设计范围

    工艺要求完成自控系统的设计，范围如下：

     1)工艺流程配置必要的液位、流量等检测仪表。

     2)全部检测仪表及电气设备的运行信号的传送和显示。

     3)根据电气设备的运行要求及主要工艺参数的控制要求，设置自动控制和自动调节系统。

     4)污水厂现场级、管理级的数据传输及通讯系统。

二、系统概述

    根据污水处理工艺过程特点和现代化生产管理要求，本工程自动控制系统采用计算机监控系统，其主要功能是将污水处理厂工艺过程的预处理、生化处理、污泥处理等过程参数及设备运行状态纳入计算机监控系统，进行在线集中监测、计算机管理。通过该系统来保证污水处理过程工艺稳定和高效运行。

三、硬件及软件

    选用SIEMENS公司的过程控制器CPU315和分布式I/OET200M组成系统控制站。SIMATICS7-300具有多种突出特点，其模块化结构、易于实现分布式的配置以及性价比高、电磁兼容性强、抗震动冲击性能好  扩展能力高、通讯及系统功能完善、简洁的集中或分布式I/O连接等。

    模块为通道隔离，适合水处理系统的运行安全。监控系统选用DELL主机，DELL22寸液晶彩色显示器构成其工程师站和/操作员站。全系统操作站是联网、协调工作的。系统运行稳定、数据分布合理、操作速度快、人机界面友好、使用方便。标准的以太网络、SIEMENS SIMATIC NET 工业以太网络、PROFIBUS过程现场总线所构成的三级网络的体系结构保证了系统数据通讯的高可靠性、无阻塞和高速度。系统各操作站是全透明、全容错的。它们之间可以实现互相替代。网络部分采用双环容错光纤网络的应用保证了网络系统数据传输的抗现场干扰能力和高可靠性。

                              控制系统图

四、系统组成

    计算机监控系统由操作站、控制站、现场仪表三个层面组成。

    1、操作站：采用工业级计算机。通过软件组态编程，完成监视、操作、控制功能；报警信息和各种报表通过打印机输出。在彩色液晶显示器上通过翻页显示流程图、实时记录、历史记录、仪表棒图、操作指导信息、报警信息等画面。

系统采用客户/服务器结构，设置一台服务器和一台客户机。客户机分为监控、操作、维护三个操作等级，设有不同的操作者名称和密码。

客户机与服务器、服务器与可编程控制器(PLC)之间、客户机与其他客户机之间通过以太网通信。

    2、控制站：采用可编程控制器(PLC)。组态程序通过操作站下载，控制站可以独立于操作站实现控制功能。现场仪表来的各种信号通过I/O模块转换。控制站通过以太网与操作站通信，通过现场总线与I/O模块通讯。

    3、现场仪表：由超声波液位计、电磁流量计、各位在线监测分析仪、浮球开关等组成。

五、计算机监控系统内容

    1、现场主要电气设备运行状态和故障信息在计算机系统显示，并在上位机上能控制主要设备启停，更改相关参数。为了保证全厂安全、可靠地运行，并及时掌握全厂生产动态，在该污水处理厂装设必要的检测仪表，在格栅渠/集水井装设超声波液位计、在线COD监测仪、在线pH监测仪、电磁流量计；在中间水池装设电磁流量计、在线pH监测仪；在曝气池装设在线溶氧仪；在初沉池储泥池装设超声波液位计；在二沉池储泥池装设超声波液位计。

    2、格栅渠/集水井液位显示、出水COD显示；pH(酸碱度)显示；出水流量显示、累积。

    3、中间水池出水流量显示、累积；

    4、曝气池溶解氧(DO)显示；

    5、初沉池储泥池液位显示；

    6、二沉池储泥池液位显示；

六、自控设备布置

    计算机、PLC及控制柜、箱根据需要采取控制室集中布置、就地布置两种方式。其中计算机布置在控制室，PLC控制柜布置在低压配电室，现场控制箱布置在现场。

    控制室位于综合楼内。

    控制室设空调及抗静电活动地板。

七、系统电源

    1、采用低压配电提供的220VAC，50Hz单相三线(带PE)电源。

    2、UPS电源由用户提供，24VDC电源，随控制柜提供。

    3、一些现场仪表220VAC，50Hz的电源，为了节省电缆，就近由现场电力动力箱提供。

八、系统接地

    1、系统接地包括保护接地和工作接地，均接至电力的联合接地系统。接地电阻≤1Ω。

    2、仪表信号电缆采用铜丝编织屏蔽电缆，在PLC柜侧接地。

九、仪表选型

    1、所有现场仪表均采用电动仪表。

    2、露天安装的变送器采用防护等级为IP66的仪表。

所有的仪表（除开关以外）均具有表头现场就地显示功能，且输出4—20mADC信号，以便于信号上传并在中控室集中显示。

十、自控施工

    严格依据施工图纸进行现场施工，个别修改或补充图纸由现场代表补充设计。