某污水處理廠中 PCS 7 過程控制系統的應用

網絡是構成各類電力自動化系統，實現“四遙”或“五遙”的基本環節和紐帶；網絡也是智能功能延伸的基礎。根據電力系統的應用實際，該網絡需要具有以下特點：開放性，互操作性（兼容性）；高速化，具有較高的穩定性；協議簡單可靠，易于集成；適應通信介質（媒體）的多樣性。具體地談，較為理想的網絡要求是：采用對等方式組成網絡，可方便地實現各節點間的直接數據交換。有效數據的傳遞速度要大于 1Mbps；傳遞延遲時間要小于 5ms；應采用短數據包傳輸，大傳輸數據量應加以限制；協議形式要簡單化?，F有的網絡主要采用的現場總線為：PROFIBUS、CAN、FF、LONWORK、DIVCESnet、AS-I、INTERNET 等幾種，而在這方面，SIEMENS 自動化系統充分地發揮了自身的優勢。

該工程設計規模為日處理污水 6.8 萬立方米, 主要收集某市區的城市污水及市郊極大部分的工業廢水和生活污水，為該市環境治理重點工程的一部分，在改善和治理該市水質，滿足該地區 17 萬居民生活，提高工業污水處理能力上占據重要地位。該工程由預處理工段、生化處理工段、物化處理工段、污泥堆埋場和公用工程工段組成，管網總長度達 26 公里，預期 2003 年竣工。

工程要求為該污水處理廠建立全廠自動化控制系統。工程范圍包括：硬件供貨，系統集成，技術支持,客戶培訓等。與此同時，還要負責高壓配電系統的數據采集工作，其中使用了具有聯網通信功能的西門子智能繼電保護器 7JS6。

一  控制對象

控制現場設備(泵、閥門等)的開、關、停、運轉; 電動閥門的開啟、關閉；關鍵設備的連鎖;實現污水/穩流格柵池/調節池/提升泵房/厭氧池/中沉池/曝氣池/二沉池/凝聚沉淀池/污泥濃縮池/污泥脫水/填埋場整個污水處理過程的生產自動化。 

二 系統配置

采用目前 SIEMENS 公司先進的 PCS 7 過程控制系統作為全廠的自動化系統硬件平臺。整個系統由 5 套 PCS7 現場控制器（其中一套為 AS417H 冗余系統），4 臺操作員站，1 臺工程師站組成。在中央控制室，設置一臺大型模擬控制屏，通過串行接口由掛接在光纖以太網上的一臺 S7-400 可編程控制器驅動，提供動態顯示生產流程實時信息以及全部報警功能。 

系統功能及實際應用情況：

·PCS7 擁有良好的用戶界面及強大的系統功能塊庫，能大大節省系統編程組態的時間和費用。 

·系統的所有硬件都基于統一的硬件平臺, 所有軟件也都全部集成在 SIMATIC 程序管理器下, 具有同樣統一的軟件平臺。 

·系統大量采用了新技術, 在網絡配置上使用標準的工業以太網和 PROFIBUS 網絡，PROFIBUS 是當今歐洲開放型現場總線的標準，他共有三種方式：PFIBUS-FMS, ROFIBUS -DP, PROFIBUS-PA。 

·PCS 7 過程控制系統消除了 DCS 和 PLC 控制系統的界限, 真正實現了儀控和電控的一體化。 

·通過冗余的 10 Mbps 光纖環網(工業以太網)相連接,分別將信號傳送至中央控制室, 全廠主要機泵等運轉設備的開、停和故障信號都將在過程控制系統和中央控制室的大型模擬屏上顯示。 

·采用 SIEMENS 高速以太網光纖通信模塊 OSM, 大大加強了網絡抗電磁干擾的能力, 省去了采用普通雙絞線連網所必須考慮的防雷擊及過電壓保護的措施, 使得控制系統安全可靠, 風險系數大大降低。 

·自動化系統的現場控制站采用帶有帶電熱插拔特性的 SIMATIC ET200M 分布式輸入/輸出控制站,允許控制站中的信號模塊在系統運行的情況下插拔, 而無需停止系統,大大提高了系統的可靠性。 

·系統所有的分布式遠程 I/O 分站和 170 多套 SIPOS 電動執行機構通過PROFIBUS-DP 現場總線與系統控制器進行通信，高通信速率可達 12Mbps。 

·PROFIBUS-PA 使得用一對雙絞線即可完成儀表數據上傳及供電。 

·系統開放性強，易于連接到企業管理網，可與常見的辦公軟件進行數據交換，可大幅度地降低工程設計，維護費用。 

·在本系統中每個就地操作站都配有一臺上位監控機，這臺上位機不僅能操作本地站，在一定的授權下還能對其他站進行監視和控制。中控室配有二臺上位監控機，他們能同時控制所有四個就地控制站，向其發送命令。這六個上位監控機之間的關系是互為功能備用的，   這就是說這六個監控站中只要有一個發生故障，另外的五個監控站通過一定的授權就能代替該站的工作。

·系統中所有設備的電源均由 UPS 提供，每個儀表的電源都由開關型端子控制，能獨立開關。保證了系統安全性，和調試的方便性。

·整個自控系統體現了西門子全廠一體化的先進自控理念，并且網絡結構完全符合現場總線的國際標準。