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产品描述
西门子模块6ES7241-1AA22-0XA0销售
一、前言
随着科学技术的发展和社会的进步，自来水厂也正逐步往降，提高管理，完善服务的方向发展，所以自来水厂提高自动化，智能化，信息化水平显得越来越重要，自来水厂进行技术改造将会大提高企业的经济效益和社会效益。
自来水厂的取水、制水、配水过程和污水处理等过程是一套完整的体系，任何一个流程故障都将直接影响到整个水厂的正常运作，所以对其进行实时的全程监控,实时掌握厂内情况，是非常必要的。并且可以让水厂的工作人员及管理人员不仅可以实时了解水厂的运作情况，也可及时发现并予以制止，减少不必要的损失，从而节约了物力人力又提高了管理效率及防范。
为提高县自来水公司运行的自动化水平，提高供水质量，达到节能、降耗及实现现代化管理，我们本着“、、实用、、经济”的原则，在此提出了一种适合于县自来水公司的监控系统方案。
二、项目概况
县供水公司供水工程由八眼水源井、水厂（供水泵房）、两眼补压井和供水管网构成。
两口补压井及八口水源井，电机功率均为37KW，采用软起动，用10台45KW软启动器，启动柜配有进线断路器，旁路接触器和旁给互接启动器装置，多种电机保护功能。
水源井、水厂（供水泵房）、补压井和供水管网所在地方比较分散。根据水源井较为分散而造成的控制和监测环节不集中的特点，我们通过本地电信公司提供的GPRS无线网络，在总站设立监控系统调度控制室，在本地采用北京硕人时代STEC控制器实现数据采集、水泵开停、阀门控制、数据报警等，以实现对水源井的远程监控。水源井全自动监控系统由总调度控制、单元、数据采集单元、现地控制单元组成，既可在井旁近距离控制，也可在监控室通过电脑监控。
三、控制方案
由于该系统中水源井、水厂（供水泵房）、补压井和供水管网所在地方比较分散，选用水源井（8个）、水厂（所有供水泵房）、补压井（2个）和供水管网控制器并联运行，控制器采用北京硕人时代科技有限公司的STEC系列控制器，通讯方式采用STEC+GPRS。在控制网络中，可通过工业以太网、RS232、RS485、GPRS、ADSL等多种方式进行通讯。STEC系列控制器负责包括供电电压、各井电源电压、电机运行电流、各井电流、水泵出口压力、管网压力、各深井压力、有功电度、无功电度、水池水位、进出水厂输/配水流量、各井出水流量的数据采集，以及对清水池的水质状况监测，水池的水位状态的监测、各种电气的状态的监测、供水管网的状况监测，各种电气的开启、停止、调频、切控及各个设备的联锁控制。各个水源井、水厂（供水泵房）、补压井和供水管网全都带有彩色液晶显示屏，液晶屏合理设计和友好人机界面给操作带来了很大方便，用户可通过液晶面板设定每路的控制方式，实现可根据现场的情况的半自动化的控制。
针对本系统主要控制功能如下：
进出水厂输、配水流量由流量计进行计量。
清水池水源10m安装液位计，采用投入式液位计，输出4～20mA直流标准信号，性高，精度0.5%FS，安装方式为有线接到监控前置机上，由液位计与水源井泵构成清水池液位控制系统。
供水泵房与压力、流量、计量组成恒压供水系统。其中压力选用电容式压力变送器，流量选用插入式声波流量计。供水泵房的信号系统的信号包括：供水总管压力、流量、累计水量；供电电压，每台泵的运行电流；变频泵的运行频率；工频泵的运行状态。供水泵房的控制功能有：供水泵的启、停、调频、切控，有功电度、无功电度及水泵运行的累计时间。供水泵房的监控设备用STEC控制器来实现，负责采集供水泵房的检测信号，实现控制功能，与监控联网。STEC控制器的配置要满足信号采集，控制功能和通讯功能的要求，通讯采用GPRS无线通讯方式。
出水管道安装压力变送器，启、停操作方式为分为：
（1）自动方式，由控制遥控；
（2）半自动方式：现场液晶操作面板控制；
（3）手动方式，现场人工操作。
STEC控制器的控制顺序为：
（1）现场手动控制：现场人工操作；
（2）软手动控制：由主控室通过计算机指令遥控操作/现场液晶操作面板操作控制；
（3）自动控制：通过编制运行程序，由程序控制运行。
水厂采用北京硕人时代的STEC系列可编程控制器及上位机服务器组成的计算机监控及数据采集系统。监控系统由两级组成，上位机为电脑务器构成的控制室的监控系统服务器、操作站级，下位机是由可编程控制器构成的现场控制器级。
监控系统的上位软件为HOMS5.0，可编程控制器的组态软件采用SRDev，这些系统软件和STEC控制器全由北京硕人时代科技有限公司开发提供，可在bbbbbb XP/2000/2003环境下运行。其中STEC控制器的程序编程，可在电脑上完成，下载到STEC控制器上。监控画面实现全中文的界面，下位机程序编程采用人性化的编程语言。
水池
清水池水源安装液位变送器，采用投入式液位变送器，输出4～20mA直流标准信号，由液位变送器与水厂的STEC控制器构成清水池液位控制系统。水池的高低液位控制由液位传感器加二次表实现，具体功能为：下液位时启动水源井水泵向清水池供水；上液位时停止水源井水泵；水至上报警液位时输出高水位报警信号，自动停止水源井水泵；水至下报警液位时输出低水位报警信号，自动停止供水泵。这样，当清水池的液位水位时所有供水泵停运，并输出低水位报警信号；当清水池的液位水位时所有水源井水泵停运，并输出高水位报警信号；收到报警信号要进行人工故障查找。
二级泵房
供水泵采用变频控制，依供水压力决定运行模式。其中压力选用压力传感器，流量选用声波流量计。供水泵房的信号系统的信号包括：供水总管压力、流量、清水池上下限及上、下限报警液位报警；供电电压，运行电流；变频泵的运行频率；工频泵的运行状态。二级泵房的控制功能具备：供水泵的自动启、停、调频、切换。二级泵房的控制由北京硕人时代的STEC来实现，它负责采集二级泵房的检测信号，实现控制功能。STEC的配置满足信号采集、控制功能，摄像监控。通过GPRS无线通讯来完成STEC控制器和控制室的上位机联网，由打印机打印报表。
采用带通讯接口的变频器。由变频器及其他电器元件组成的变频柜能实现（1）现场手动控制：现场人工操作；（2）软手动控制：由主控室通过计算机指令遥控操作/现场液晶操作面板操作控制；（3）自动控制：通过编制运行程序，由程序控制运行。监控参数有：供电电压、电机运行电流、水泵出口压力、水源液位的数据状态采集。水源井控制室的控制功能还具有：深井泵的启、停、切换。变频柜的自动控制以及监控水源井及值班室的摄像头和STEC控制器与监控的HOMS5.0软件相连组成一个的整体，各水源井与值班室的通讯由电信公司提供的GPRS无线通讯实现。
两眼补压井，采用带通讯接口的数字电机软启动器。由软启动器及其他电器元件组成的软启动柜能实现（1）现场手动控制：现场人工操作；（2）软手动控制：由主控室通过计算机指令遥控操作/现场液晶操作面板操作控制；（3）自动控制：通过编制运行程序，由程序控制运行。监控参数有：供电电压、电机运行电流、水泵出口压力、水源液位的数据状态采集。补压井控制室的控制功能还具有：深井泵的启、停、切换。软启动柜的自动控制以及监控补压井的摄像头和STEC控制器与监控的HOMS5.0软件相连组成一个的整体，各水源井与值班室的通讯由电信公司提供的GPRS无线通讯实现，与控制室的通讯采用GPRS无线通讯或TCP/IP的以太网通讯来实现。
管网设测压点，每个压力测量点由压力变送器、可编程控制器、GPRS无线通讯模块、电源等设备组成。当出水管或管网某个测压点压力骤降时，表示该段有故障，系统将立即关闭对应的水泵并同时报警。
、概述
随着工业的发展，人们的物质生活的提高，同时也产生了对我们的生活环境的污染。环境是人类赖以生存的空间，是人类索取基本生活物质的宝库。一旦被破坏，被污染则直接影响人类的生活和发展。因此，对环境污染的治理将是的一项重要工作。
2、系统构成
为了保证系统的稳定性和性，设计中采用了两级控制方案对整套污水处理系统进行监控，上位机选用两台工业控制计算机，下位机可选用硕人时代的PAC，系统构成图如下：
上位机提供一个人机交互界面，使操作人员可以通过CRT和模拟屏直观的了解现场各工艺参数及故障报警，发出相应的控制指令。大容量存储器记录历史数据。控制采用PAC，编程后的PAC能够按照内部程序对系统进行实时监控，程序启停现场设备。
由于现场监控点多、布局分散，且各工序工艺立，为简化电缆铺设、降低系统成本、提高系统稳定性，采用两台PAC对生产工艺进行监控。其中1PAC控制提升泵站、沉砂池、氧化沟、二沉池、回流污泥泵站的所有设备及传感器。从PAC控制剩余污泥泵站、储泥池、加药间、脱水间的所有设备及传感器。1、2号PAC数据通过TCP/IP进行数据交换，实现数据共享。
操作人员通过上位机向PAC发出相应的控制指令后，由PAC对现场进行直接控制。此时即便上位机出现故障（如死机、掉电等），也不会影响系统的正常工作。PAC能够对现场的设备进行欲处理，此时PAC相当于工控机加PLC的优点就表现出来了。
3、测控方式
整套污水处理流程可有多个监控点，包括液位、PH值、溶氧、浊度、频率、泵运行状态等。各模拟量参数通过相应的变送器输出4~20mA的标准信号，通过屏蔽电缆接至PAC的AI模块。信号从PAC的AO模块通过屏蔽电缆接至相应变频器、启闭阀门。数字输入信号为24V直流电信号，通过电缆接至PAC的DI模块。数字输出控制信号为24V直流电信号，从PAC的DO模块通过电缆接至现场设备。每台现场设备原则在其相应现地箱上输出有三个状态信号：故障、运行/停止、手动/自动；和一个启动信号。为了使现场与PAC隔离，PAC所有数字量模块与现地箱中间加辅助继电器。所有输出信号（包括模拟量和数字量）由PAC内部程序或上位机指令控制。
4、软件设计
（1）、上位机软件
上位机软件可采用的是组态软件组为开发平台，整套系统建设有多幅实时监控画面，包括系统总貌、提升泵站与除砂池、氧化沟、二沉池、泥路、加药脱水间。其通过指示灯表明设备运行状态。在电机运行方式为手动时，用鼠标点击画面下排电机启动按钮可远程启动现场设备。传感器的瞬时值依据实际安装位置被分别标注到不同的分布工艺流程图中，其实时数据和历史数据被做成相应分布图的子画面，可在分布工艺流程图中直接点击按钮进入。整个软件界面呈树状排列，查阅、操作简便。数据库是上位机软件的所在，因此依据实际需要将其建设好，然后将各功能模块进行恰当的组合。实际编程过程中在定义变量时，记录可设定为不计录、数据变化时记录和定时记录，要根据实际情况选择相应的设置，从而节省存储空间。报表分为实时报表和历史报表2种。
下面的图形是HOMS5.0在电脑上显示的相关设备的监控画面
1 引言
在许多大型重工企业，冲压是产品成形的主要技术手段，而冲压设备主要包括水压机和油压机，由于油压机投资金额较大，所以水压机就成为企业的，而水压机的动力来源依赖液泵蓄力站，但是在实际生产过程中，液泵蓄力站控制系统存在一定的隐患，为改变这一现状，专门对其控制系统进行设计改进。
2 液泵蓄力站
2.1 液泵蓄力站组成
液泵蓄力站一般由贮液罐、气瓶、卧式三柱塞高压泵、空气压缩机及高压管道等几部分组成，其中各设备的数量由厂家根据生产需要自行确定。本项目建立的液泵蓄力站包括蓄力罐、9台卧式三柱塞高压泵、2台空气压缩机、2个水箱及2条高压主管道，示意图如图1所示。
图1 液泵蓄力站示意图
2.2 液泵蓄力站功能
液泵蓄力站的功能主要是利用卧式三柱塞高压泵将高压水注入气瓶，在压缩空气的作用下将高压水排入主管道，给水压机的运转提供动力能源。液泵蓄力站各种设备的用途如下：四个焊接空气罐(上接有0-40mp电接点抗震压力表，9.9立方，用来贮存压力为20mpa的压缩空气)；9台1300立升卧式三柱塞高压泵，由电动机通过单级减速器传动，用于将具有高压的工作液体供给水压机；2个水箱，用于将水供给高压泵及回收由水压机用过的水；2台空气压缩机，用于定期输送压缩空气给蓄力器。
2.3 液泵蓄力站工作原理
蓄力罐、高压泵、水箱、空气压缩机及蓄力站的液压操纵装置相互之间管道连通，从蓄力站有二条主管道从地沟通入水压机车间，在每条地沟内有一根高压管道和一根回水管，此两根管道使蓄力站与水压机相通。在液泵蓄力站内二根高压管道均与一根总的管道连接，而高压泵和蓄力器就连接在这根总管道上。高压泵开动时水就输入到与蓄力罐相连的总管道内。当高压水泵将蓄力罐的水位到1.8米左右的时候，再将压缩空气注入蓄力罐，直到蓄力罐的压力达到工作压力(180mpa)时，输出高压水，水压机开始工作，但是要根据储能罐的实时水位来控制高压泵的注水阀门状态来保证储能罐的压力和水位，一旦控制系统出现故障，水位不能保证就会使空气进入水压机的管路从而损坏水压机甚至人员伤亡[1]。
3 液泵蓄力站控制系统
为了减少事故发生，延长设备的使用寿命，对液泵蓄力站控制系统进行了改进。
3.1 液位检测及保护系统
液位检测系统是监控的关键环节。系统包括浮漂式液位和电液位检测双保险信号，利用可编程控制器(plc)实现液位检测，改进了原始的继电器、接触器等硬件互锁完成所带来的控制功能单一，故障，维修较为复杂，性能差的问题，而且缩小了控制系统的体积，降低了设备的故障率。
(1) 浮漂式液位检测。漂浮装置系统是一个感应发送系统，在其检查管上设有常开导磁体，此检查管与蓄力罐相连，佛一个大连通容器。在检查管内设有磁分路的浮标。当浮漂在检查管内移动时，在浮漂通过感应器发送器的一瞬间，磁分路就作用于感应发送器上。而感应发送器立即又通过电气仪表作用于控制双阀液压开关的电动液压推器，从而控制高压泵的放液阀和下液面自动阀。在蓄力器正常工作时，蓄力罐内的液面保持在罐内的区域。当罐内的水达到上危险液面时，浮漂装置在该处的发送器就发出脉冲电流，使这一部分高压泵的全部电动机的电流切断，从而关闭高压泵。如蓄力罐内的液面下降到危险液面处时，则浮漂装置在该处的感应发送器就发出脉冲电流使双阀液压开关的电动机的电流切断，使下液面自动阀关闭，这样就不再消耗罐内的水，当水压机不需要大量的水时，罐内的水就开始增加，此时下液面自动阀就起着止回阀的作用，而当罐内的水增到刻度“0”处时，下液面自动阀就又重新打开[2]。
(2) 电液位检测。电液位检测是利用在蓄力罐每一水位线安装监测电，利用水的导电性进行检测。系统工作时，由浮漂式液位检测和电液位检测同时作用，通过对两套装置检测结果的比较与计算，从而得出结论。如果在允许范围之内，则高压泵等设备正常工作；如果结果接近或小于水位低限设定值，则关闭蓄力罐的出水阀门，接通信号灯报警；如果结果接近或水位高限设定值，则开启装置。原理图如图2所示。
图2 检测装置示意图
3.2 保护装置
保护装置由电接点压力表装置和阀泄压装置组成。
(1) 电接点压力表装置。电接点压力表检测是液泵蓄力站控制系统的道屏障，在蓄力罐的下部装有2个0～40mpa电接点抗震压力表，当蓄力罐内的压力达到上，电接点压力表就发出脉冲电流使所有液压开关打开及使空气压缩机断开，并发出报警信号铃；而当压力下降到下压力表关闭报警信号铃。
(2) 阀泄压装置。阀泄压装置是基于机械原理的泄压装置，做为二道屏障，它与高压泵循环阀相连，采用a41y-320弹簧式阀，当蓄力罐内液面下降到危险液面处，而上述两种检测装置失效的危险状态下，系统压力过阀设定的排放压力时，阀打开泄压，当压力减小时，阀自行封闭。
4 系统控制流程
控制系统采用西门子plc实现对装置的保护控制[3-4]。液泵蓄力站液位监测系统及其工作流程如图3所示。
图3 工作流程图
5 结束语
液泵蓄力站控制系统完成后，在生产中进行了调试，经过不断完善已能正常运行。此系统的改进不仅满足了生产的需要，重要的是利用plc程序设计控制系统，使检测灵敏度提高，降低了高压水对设备的瞬时冲击，使工作加平稳，延长了设备的使用寿命，同时降低了维修次数，节约了人力、物力等资源，创造了一定收益。
3、ABB变频器在卧螺离心机上的应用
卧式螺旋卸料沉降离心机（简称卧螺离心机）广泛应用于石油、化工、冶金、、食品、轻工等部门。即可用于固体脱水和分级，也可用于液体的澄清，在离心机领域占有重要地位。
由于这种离心机具有单机处理能力大、操作方便、能连续自动操作、劳动强度低、占地面积少以及维护等优点，所以自五十年代以来，螺旋离心机在污泥脱水中得到广泛应用，逐渐取代其他脱水机械成为大型城市污水处理厂污泥脱水的设备。悬浮液通过在螺旋输送器的进料管进入高速旋转转鼓内，由于离心力的作用，较重或较大的颗粒被抛向旋转的转鼓内壁，通过螺旋小端的喷射孔喷出转鼓，而较轻的固体颗粒及液相通过转鼓大头的溢流孔溢出转鼓。悬浮液由一台可实现无级调速的螺杆泵进料。
从发展趋势看，卧螺的传动已经从能耗严重的涡流制动发展到目前主流的双电机双变频驱动。典型的卧螺离心机中有两个传动轴：一个轴带动筒体转动、另一轴带动筒轴转动，两者的转速需要的配合。变频矢量控制针对不同液体浓度自动适应负载变化，的完成离心分离过程。具体的分离控制功能则被集成在PLC离心机控制软件中。从接线方式看，交流电网接到主变频器的进线端，两变频器的直流母线直接并联辅机传动变频器并不直接接驳进线380V，这样就可以方便而地实现能量共享。在正常运行情况下，辅机都是处在发电状态，主电机则是在电动状态，辅机发电导致母线电压泵升，然后通过母线互联，将泵升电压消耗在主机上，从而减少了从电网吸纳的电能，起到了节能的作用。
在本方案中，由于辅机传动电机需要的无功励磁电流和副电机偶尔作为电动机运行（例如启动阶段和加减渡过程）时的有功电流都要由主变频器提供，因此，选取主变频器的功率时应予以考虑进??电流之和。本设计方案的特点是电路简单，不需要调试，动作性高。本离心机控制的特点：（1）离心机速度的矢量控制方式保了速度控制的正确性；（2）可以使用公共直流母线；（3）速度差控制，取消了编码器，而采用开环的无传感器矢量控制可以解决昂贵的带编码器的反馈控制方案；（4）筒轴传动的负载补偿。
综合看来，卧螺离心机的变频应用具有以下特点：
（1）节能：共母线双电机双变频器驱动在卧螺离心机上广泛应用，即主、副电机各用一台普通变频器驱动，其直流母线用适当的方式并接，较好的解决了这个问题,在能源日益紧缺的今天,有特别重要的意义。现代离心机螺旋与转鼓之间的速差可以根据进料的变化自动调节，变频调速相对于涡流制动和液力耦合制动来说对电能的利用，在耗能方面比较节省。
（2）动态响应快：差转速调节过程从PID调节器的数分钟减小为变频无传感器矢量控制的数秒钟，速差调节（甚至可以达到±0.05转/分），从而大大提高了卸料物中干物质含量（以处理污泥而言在2%左右）。 （3）转矩控制功能：利用ACS550的转矩控制可以非常容易实现速度与转矩切换，并处理突发事件造成的转鼓内物料的堆积，从而提高工作效率。采用ACS550的离心机其有效扭矩大，小持续扭矩为5,000Nm，瞬间负载扭矩可达27,000Nm。
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