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臺達整合解決方案在某水廠中應用
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【摘要】本文主要介紹了臺達為某水廠提供的控制系統，該系統是整合臺達自動化產品的一套整合解決方案，實踐應用中達到用戶需求。
【Abstract】This article mainly introduces the control system for a water plant..
【關鍵詞】參數收集；污水沉淀池；PLC；狀態監控
【Keywords】parameter collection; sewage settling tank; PLC; condition monitoring
1 項目概述
福建某水廠建設規模為3萬噸/天，其生產系統包括原水管道，線路長約372m，凈水廠一座，出廠輸水管道DN800，線路長約5.24km，主要采用了投加固體聚合氯化鋁及（PAC）、折板反應斜管沉淀池、V型濾池、加氯等工藝。生產設施由一級泵房、折板反應斜管沉淀池、V型濾池、吸水井、清水池、二級泵房、加藥間、高配間組成。
2 臺達方案
該水廠生產系統的控制方案采用了臺達提供的設計方案，包括3套AH500-EN、1套AH510-EN、6套28SV+EN01以及臺達的7寸和10寸的人機界面、二泵房6臺CP2000變頻器（90kw+160kw）。整個系統拓撲圖（主干網采用光纖環網）如圖1所示。
圖1 系統拓撲圖
3 系統配置
取水泵站控制站（1PLC）：1PLC站設置在取水泵站控制室。
監控范圍：取水泵站各主要設備及相關工藝儀表參數等。
主要設備：用于自動控制、工藝參數采集和網絡連接的PLC系統，包括CPU模塊（28SV+EN01）、電源模塊、DI、DO、AI模塊和各種網絡通訊接口適配器等；一臺現場顯示觸摸屏；主要采集進水泵的循環控制及液位的監視等數據，程序中設置了泵控制的功能塊，方便調用模擬量轉換的功能塊。
主要功能：監視和控制取水泵站各主要用電設備自動、運行、故障等狀態；收集在線檢測儀表等相關信號。
表1 一泵配置
加藥間控制站（2PLC ）：
監控范圍：加藥間、加氯間、反應沉淀池各主要設備及相關工藝儀表參數等。
主要設備：用于自動控制、工藝參數采集和網絡連接的PLC系統，包括CPU模塊、電源模塊、DI、DO、AI、AO模塊和各種網絡通訊接口適配器（510EN+5塊16AM+4個16AN+2塊08AD+2塊08DA+10SCM）等；一臺現場顯示觸摸屏；主要使用SCD檢測值來控制加壓泵的沖程和頻率來控制加藥量，以及切換各種出口電動閥等。
監視和控制加藥間、加氯間、反應沉淀池各主要用電設備自動、運行、故障等狀態信號。由于二氧化氯加氯采用西門子控制系統S7-226CN系統，所以采用10SCM完成Modbus通信跟S7-200通訊控制加氯設備；收集在線檢測儀表等相關信號。
2PLC站I/O點： DI：57；DO：51；AI：15；AI：4。
圖2 2PLC站I/O配置配置
圖3 控制柜
濾池控制站（3PLC）：
監控范圍：濾池各主要設備及相關檢測儀表信號等。主要設備：3PLC站的主要設備是用于自動控制、工藝參數采集和網絡連接的PLC系統，包括CPU模塊、電源模塊、DI、DO、AI模塊和各種網絡通訊接口適配器等；一臺現場顯示觸摸屏；電源、信號防雷器以及各種隔離器；UPS不間斷電源。濾池控制主站采用10SCM和底下4個28SV濾池子站通過485進行PLC-link通信，讀取及控制各個濾池。
監視和控制濾池各主要用電設備自動、運行、故障等狀態信號。
收集在線檢測儀表等相關信號。
3PLC站I/O點： DI：27；DO：7；AI：3。
圖4 3PLC站I/O配置
二級泵站控制站（4PLC）：5PLC站設置在二級泵站控制室。
監控范圍：二級泵站、清水池、吸水井各主要設備及相關工藝儀表參數等。
主要設備：用于自動控制、工藝參數采集和網絡連接的PLC系統，包括CPU模塊、電源模塊、DI、DO、AI、AO模塊和各種網絡通訊接口適配器等；一臺現場顯示觸摸屏；電源、信號防雷器以及各種隔離器；UPS不間斷電源。臺達6臺出水變頻器（90kW+160kW）通過模擬量（4~20ma）控制水泵的頻率及啟停，監控水泵的運行狀態，及清水池位置和出水壓力等參數。
監視和控制二級泵站、清水池、吸水井各主要用電設備自動、運行、故障等狀態信號；收集在線檢測儀表等相關信號。
4PLC站I/O點： DI：52；DO：12；AI：17；AI：4。
圖5 4PLC站I/O配置
圖6 二級泵電控柜
配電間控制站（5PLC）：PLC站設置于水廠配電間。
監控范圍：變壓器、高壓開關柜、低壓開關柜、軸流風機及相關工藝儀表參數監測等。
主要設備：用于生產過程自動控制、工藝參數采集和網絡連接的PLC系統，包括CPU模塊、電源模塊、DI、DO模塊和各種網絡通訊接口適配器等；一臺現場顯示觸摸屏；電源、信號防雷器以及各種隔離器，UPS不間斷電源。
主要功能：檢測（顯示）變壓器、高低壓柜的運行狀態；以MODBUS總線方式將高壓柜微機繼保接入PLC，由觸摸屏顯示高壓柜微機繼保系統采集的參數、報警信號及有關圖形畫面，記錄有關數據。
PLC站I/O點：DI：54；DO：10。
圖7 5PLC站I/O配置
CD1A~3CD1D站：設置于單格濾池。
監控范圍：單格濾池各主要設備及相關檢測儀表信號等。
主要設備：3CD1A~3CD1D站的主要設備是用于自動控制、工藝參數采集和網絡連接的PLC系統，包括CPU模塊、電源模塊、DI、DO、AI、AO模塊和各種網絡通訊接口適配器等；一臺現場顯示觸摸屏；電源、信號防雷器以及各種隔離器。采用28SV內部的PID進行恒水位控制，控制出水清水閥門開度進行水位控制，采集水位、阻塞值、清水閥等開度及各種電動及啟動閥門的開關及狀態。
主要功能：監視和控制單格濾池各主要用電設備自動、運行、故障等狀態信號；收集在線檢測儀表等相關信號。
3CD1A~3CD1D站I/O點：DI：19；DO：7；AI：3；AO：1。
4 項目運行情況
以上各個主站SV+EN01及4臺AH500-EN通過光纖環網進行以太網通信，中控的中央控制計算機通過組態軟件Intouch通過modbus-TCP協議，將現場的數據進行匯總和控制，然后生成各種需要的生產報表，方便操作人員及調度人員進行數據匯總和控制查詢。經過幾個月的試運行，各種出廠水的濁度、余氯等指標都達到國家標準及業主的標準，同時各PLC及各種臺達的元件都正常運行。
【Abstract】This article mainly introduces the control system for a water plant..
【關鍵詞】參數收集；污水沉淀池；PLC；狀態監控
【Keywords】parameter collection; sewage settling tank; PLC; condition monitoring
1 項目概述
福建某水廠建設規模為3萬噸/天，其生產系統包括原水管道，線路長約372m，凈水廠一座，出廠輸水管道DN800，線路長約5.24km，主要采用了投加固體聚合氯化鋁及（PAC）、折板反應斜管沉淀池、V型濾池、加氯等工藝。生產設施由一級泵房、折板反應斜管沉淀池、V型濾池、吸水井、清水池、二級泵房、加藥間、高配間組成。
2 臺達方案
該水廠生產系統的控制方案采用了臺達提供的設計方案，包括3套AH500-EN、1套AH510-EN、6套28SV+EN01以及臺達的7寸和10寸的人機界面、二泵房6臺CP2000變頻器（90kw+160kw）。整個系統拓撲圖（主干網采用光纖環網）如圖1所示。
圖1 系統拓撲圖
3 系統配置
取水泵站控制站（1PLC）：1PLC站設置在取水泵站控制室。
監控范圍：取水泵站各主要設備及相關工藝儀表參數等。
主要設備：用于自動控制、工藝參數采集和網絡連接的PLC系統，包括CPU模塊（28SV+EN01）、電源模塊、DI、DO、AI模塊和各種網絡通訊接口適配器等；一臺現場顯示觸摸屏；主要采集進水泵的循環控制及液位的監視等數據，程序中設置了泵控制的功能塊，方便調用模擬量轉換的功能塊。
主要功能：監視和控制取水泵站各主要用電設備自動、運行、故障等狀態；收集在線檢測儀表等相關信號。
表1 一泵配置
|
1PLC控制柜
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DI:16,DO:4,AI:4
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套
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1
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DVP28SV11R
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28點主機,16DI/12DO(繼電器),SRAM
|
塊
|
1
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DVP08SM11N
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8點擴充機，8DI開關量輸入
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塊
|
1
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DVP06AD-S
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6路AI，14bit，通道之間不隔離
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塊
|
1
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TCP/IP主站
|
塊
|
1
|
|
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DOP-B10S615
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10.1"寬屏/65536色TFT，USB下載/打印/U盤//鼠標
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個
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1
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監控范圍：加藥間、加氯間、反應沉淀池各主要設備及相關工藝儀表參數等。
主要設備：用于自動控制、工藝參數采集和網絡連接的PLC系統，包括CPU模塊、電源模塊、DI、DO、AI、AO模塊和各種網絡通訊接口適配器（510EN+5塊16AM+4個16AN+2塊08AD+2塊08DA+10SCM）等；一臺現場顯示觸摸屏；主要使用SCD檢測值來控制加壓泵的沖程和頻率來控制加藥量，以及切換各種出口電動閥等。
監視和控制加藥間、加氯間、反應沉淀池各主要用電設備自動、運行、故障等狀態信號。由于二氧化氯加氯采用西門子控制系統S7-226CN系統，所以采用10SCM完成Modbus通信跟S7-200通訊控制加氯設備；收集在線檢測儀表等相關信號。
2PLC站I/O點： DI：57；DO：51；AI：15；AI：4。
圖2 2PLC站I/O配置配置
圖3 控制柜
濾池控制站（3PLC）：
監控范圍：濾池各主要設備及相關檢測儀表信號等。主要設備：3PLC站的主要設備是用于自動控制、工藝參數采集和網絡連接的PLC系統，包括CPU模塊、電源模塊、DI、DO、AI模塊和各種網絡通訊接口適配器等；一臺現場顯示觸摸屏；電源、信號防雷器以及各種隔離器；UPS不間斷電源。濾池控制主站采用10SCM和底下4個28SV濾池子站通過485進行PLC-link通信，讀取及控制各個濾池。
監視和控制濾池各主要用電設備自動、運行、故障等狀態信號。
收集在線檢測儀表等相關信號。
3PLC站I/O點： DI：27；DO：7；AI：3。
圖4 3PLC站I/O配置
二級泵站控制站（4PLC）：5PLC站設置在二級泵站控制室。
監控范圍：二級泵站、清水池、吸水井各主要設備及相關工藝儀表參數等。
主要設備：用于自動控制、工藝參數采集和網絡連接的PLC系統，包括CPU模塊、電源模塊、DI、DO、AI、AO模塊和各種網絡通訊接口適配器等；一臺現場顯示觸摸屏；電源、信號防雷器以及各種隔離器；UPS不間斷電源。臺達6臺出水變頻器（90kW+160kW）通過模擬量（4~20ma）控制水泵的頻率及啟停，監控水泵的運行狀態，及清水池位置和出水壓力等參數。
監視和控制二級泵站、清水池、吸水井各主要用電設備自動、運行、故障等狀態信號；收集在線檢測儀表等相關信號。
4PLC站I/O點： DI：52；DO：12；AI：17；AI：4。
圖5 4PLC站I/O配置
圖6 二級泵電控柜
配電間控制站（5PLC）：PLC站設置于水廠配電間。
監控范圍：變壓器、高壓開關柜、低壓開關柜、軸流風機及相關工藝儀表參數監測等。
主要設備：用于生產過程自動控制、工藝參數采集和網絡連接的PLC系統，包括CPU模塊、電源模塊、DI、DO模塊和各種網絡通訊接口適配器等；一臺現場顯示觸摸屏；電源、信號防雷器以及各種隔離器，UPS不間斷電源。
主要功能：檢測（顯示）變壓器、高低壓柜的運行狀態；以MODBUS總線方式將高壓柜微機繼保接入PLC，由觸摸屏顯示高壓柜微機繼保系統采集的參數、報警信號及有關圖形畫面，記錄有關數據。
PLC站I/O點：DI：54；DO：10。
圖7 5PLC站I/O配置
CD1A~3CD1D站：設置于單格濾池。
監控范圍：單格濾池各主要設備及相關檢測儀表信號等。
主要設備：3CD1A~3CD1D站的主要設備是用于自動控制、工藝參數采集和網絡連接的PLC系統，包括CPU模塊、電源模塊、DI、DO、AI、AO模塊和各種網絡通訊接口適配器等；一臺現場顯示觸摸屏；電源、信號防雷器以及各種隔離器。采用28SV內部的PID進行恒水位控制，控制出水清水閥門開度進行水位控制，采集水位、阻塞值、清水閥等開度及各種電動及啟動閥門的開關及狀態。
主要功能：監視和控制單格濾池各主要用電設備自動、運行、故障等狀態信號；收集在線檢測儀表等相關信號。
3CD1A~3CD1D站I/O點：DI：19；DO：7；AI：3；AO：1。
4 項目運行情況
以上各個主站SV+EN01及4臺AH500-EN通過光纖環網進行以太網通信，中控的中央控制計算機通過組態軟件Intouch通過modbus-TCP協議，將現場的數據進行匯總和控制，然后生成各種需要的生產報表，方便操作人員及調度人員進行數據匯總和控制查詢。經過幾個月的試運行，各種出廠水的濁度、余氯等指標都達到國家標準及業主的標準，同時各PLC及各種臺達的元件都正常運行。
