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西门子6ES7231-7PF22-0XA0使用方式
一、 项目设计背景
因地制宜、审时度势地应用引入、试行推广“四新”技术，是现代企业科技进步和两个效益不断提高及稳步发展的一项重要途径和手段。该项目的增压泵站是为设计能力日产16万吨自来水厂输送原水的配套新建工程，泵站距上游水库取水口1.2公里，距下游自来水生产厂22公里，选用DN1200MM压力输送管。根据输水工程项目设计方案，利用地形自然高差和库容常水位，自流输送能力为10万吨/d，当输送量过10万吨/d时，需通过增压泵输送。该增压泵站设计选用10KV/355KW机组，提升扬程为13米，额定流量为7200吨/h，启动方式为液阻降压启动，配机组两套，一备一用。
泵站自2002年6月投入试运行。但由于实际需求输水总量为10-12万吨/d，所以只能依靠调节出口阀门开度来调节流量，以保证生产厂的处理平衡的需求。这不但操作麻烦、难以控制，而且能源浪费大。同时，根据预测，在近二、三年内还尚未能达到16万吨/d的需求量。鉴此，为了资源的合理利用和能源的节约，保证输水管网的运行，拟考虑安装变频调速装置，并经过经济技术评估，认为是可行的，于2002年9月筹划建设该技改项目。通过社会调查和筛选，决定选用北京利德华福HARSVERT－A10/30变频调速装置。
二、 系统方案
1、 一次结线方案为一控二手动预置及变频/液阻启动运行方式手动预选模式；
2、 系统监控和操作为本机（现场）操作和上位计算机室操作两种模式；
3、 运行控制方式是近期为开环控制，当达到设计生产能要求时，实行闭环控制。
三、 系统功能及说明
通过变频器主界面可以进行变频器的功能设定、参数设定、实时波形显示、运行记录打印、故障查询。
通过主界面可对变频器直接进行启动、设定运行频率、停机、急停和复位等操作。
2、 参数设置功能设定：设置允许和设置禁止
设置允许－－是用于停机状态下对变频器和电机参数的设定、修改和保存；
设置禁止－－是用于不管变频器当前处于运行或停机状态下进行设定参数查看，但所作修改和新设定均无效，系统不予保存。
3、 运行方式设定
用于选择变频器开环或闭环运转方式和远控或本控方式的设定。
4、 频率设定选择
由计算机设定和模拟设定两种方式，即可通过主界面或上位机和接受外部0-10V或4-20MA模拟设定信号。
5、 上位机参数修改
通过远控/本控开关和配合使用“参数设置功能设定”，实现在上位机上进行设定和修改参数有效与否。
6、 上位机控制
通过远控/本控开关和配合使用“参数设置功能设定”，实现在上位机上进行启动、停车、急停、复位、设定运行频率等功能的有效与否。
7、 远程拨号监控
共他计算机通过电话网络在远程对变频器进行控制及运行情况监视。如果该功能“禁止”，则远程拨号失去对变频器的控制权，仅有对变频器运行情况进行监视的功能。
8、 模拟输出
变频器具备两个模拟输入通道，每个通道都可以选择为电流源输出和电压输出。输出物理量可分别设置成频率、电流、电压、功率、功率因素、流量、压力等量。
9、 PID调节器
用于输入调节器的各项参数。PID调节器的比例系数、积分时间常数、微分时间常数在变频器运行时都可以实时修改，同时按下“应用”按钮后，新参数立即有效。
10、 模拟输入信号范围设定
具有四个模拟输入通道。先从模拟输入设置对话框选定模拟输入，然后在界面上对该通道的参数进行设定；先设定通道输入信号的信号源的性质，然后设定传感器输出的大和小输出信号值及其对应的测量范围。变频器可以接收0-20MA或0-10V范围内的任何电流或电压值模拟信号。
11、 参数设定
参数设定窗口用于设定变频器参数、电机参数以及管理参数，由主界面的参数设定按钮进入。在运行过程中，除了管理参数修改有效外，其余参数仅在停机时才能修改。
在参数设定窗口中，变频器参数、电机参数可按各参数对应的按钮，由弹出的软件键盘进行设定。参数修改后，按“取消”键，则所作修改无效；按“设定”键，则保存修改后的参数值，系统将按新设定的参数运行。
12、 恢复出厂设定
系统将出厂设定参数文件拷贝到当前参数文件。“确定”后，系统将按出厂设定运行；“取消”则恢复原参数设置。
13、 参数设定备份
将当前所设定的参数作为数据文件保存在硬盘中，以备需要时方便调用。系统总共可保存从save0到save16共17个备份。
14、 故障信息查询
变频器具有的故障定位及查询功能。任何情况下都可以通过故障查询窗口及时获知系统的当前状况及发生过的历次故障信息，包括故障发生时间、原因及位置。
15、 故障查询窗口
故障查询窗口在系统出现重故障时自动弹出，当前的故障处于闪烁状态。故障信息包括功率单元、整流变压器、电机、控制器、功率柜冷却风机及现场等各个部分的状态。当柜门、UPS、电机、变压器、风机等出现不影响运行的轻度故障时，将在主界面上实时显示，故障时，显示也随之消失。轻度故障不弹出本窗口。
16、 故障信息处理
故障查询窗口对故障种类及发生位置作出定位后，可以返回后通过主界面的帮助菜单寻求解决方案。
17、 运行波形显示
变频器利用波形显示窗口可以实时显示输入或输出的电流、电压波形，同时提供输入输出的功率和功率因数计算值显示，并具有通道选择，波形缩放、波形实时显示及保持功能。
18、 运行数据记录
变频器具有自动记录运行参数的功能。变频器发生的每一次操作以及对应时刻也相应记录在案。
19、 运行记录设定
变频器运行时自动记录的参数包括给定频率、输出频率、输入电流、输出电流、输入电压、输出电压、输入功率、输出功率、输入功率因数、输出功率因数、实际压力、累计运行时间等。以上所有运行参数连同记录的时刻一起同时被记录，而与参数前的选项无关。所有记录的运行参数按文本文件格式存放于工控机硬盘之中，每天作为一个文件，以日期作为文件名。
20、 记录查看和报表打印
可根据需要选择显示参数，没有选择的参数，系统将不予显示和打印。本窗口提供打印的时间段选择，显示该时间段内所记录的运行参数以便打印输出，并可将记录参数复制到软盘上。
21、 远程/本机控制方式
变频器具有本机和远程控制两种方式。当选择“远控”时，可通过DCS系统对变频器进行控制，也可在现场或集中控制室的远程监控计算机对变频器进行控制。变频器主界应的软件控制按钮失效；当选择“本控”时，变频器主界面的软件控制按钮生效，而远程监控计算机的控制功能同时失效。
22、 运行模式
变频器具有开环运行、闭环运行、软启动、正常停机、急停等多种运行模式。
23、 报警和复位
当系统在发生故障时，提供音响报警。可用“报警解除”按钮报警的音响。变频器运行时，“系统复位”按钮无效。其他情况下，“系统复位”按钮可对工控机和控制器发出复位命令。
24、 上位机监控界面
在“远控/本控”开关处于“远控”位置时，变频器不仅可通过远程操作开关按钮进行控制，还可通过上位计算机进行远程集中监控。上位机可直接对其实现起停控制、频率设定、功能设定、电机参数设定、变频器参数设定、故障查询、DA设定等各种监控功能。上位计算机的远程监控界面如下：
四、 安装和试运行
该技改项目于2002年10月上旬开始安装调试，于10月下旬投入试运行。至今运行时间并不长，仅仅5个月左右。自投入试运行至今，运行平稳，整个系统、、监控系统清晰、，操作便捷，控制自序灵活。
五、 效益评估
作为一个高科技的产品或设备，都应具有一定的节能降耗这一项重要的技术经济指标和的要素。而对某一项技改项目的效益要进行总结和评价，应该说是一个十分严肃认真的科学问题，按贯例应申报项目，由专职部门经过实地科学测试和各种试验、计算、复核、审查、确认等环节。所以我们在此谈效益，讲成果，只是对企业自身的切身利益而言的效益和评价。就此而言，该系统在未安装变频调速装置前，输水量在10-13万吨/d，按供电部门计费计量表计为准，其运行平均电耗为500kw·h/万吨，而安装试运了变频调速装置后，输送水量也为10-13万吨/d，其运行平均电耗为300-320kw·h/万吨。根据输水需求预测，近两年内，年、日平均输水量为13万吨和15万吨。按上述对比值和预测量，经推算，按每万吨180kw·h和120 kw·h计算，两年可节电量149万kw·h；若按0.6元/kw·h计算为89.4万元。也就是说两年内能全部收回投入资金，可见其经济效益十分明显。同时，由于该系统的投运，提高了供水的性和的保证性。、正常、不间断的恒压供水是社会民众对供水行业服务质量基本的要求。所以说，该系统的投运对企业两个效益不断提高可谓是锦上添花。
啤酒机是啤酒生产过程中一项重要的设备，啤酒的目的是为了杀灭啤酒中的微生物，保证啤酒的生物稳定性，延长啤酒的保质期，效果直接影响成品啤酒的质量。
挑战
，机中一个重要的受控工艺指标――强度即PU值， PU值偏低会造成强度不够，而PU值偏高又会引起啤酒的口感变差，因此PU值的计算控制是考验啤酒机的质量好坏的重要指标。（PU单位：时间下的温度对数的函数值，其公式为：PU=Z×1.393e（T-60），Z—时间，T—温度），以往传统的可编程逻辑控制器较难实现复杂的算术指数对数运算。其次，机中有六个区域需要实现准确的温度控制，实现节能节水指标。再次，终端用户希望机方便地连接到现有的啤酒生产线中，但不允许中断其现有生产。如果中断其现有的正常生产，会导致和时间的大地损失。
解决方案
与OEM客户技术交流后，罗克韦尔自动化提出了基于CONTROLLOGIX平台的解决方案。由于LOGIX拥有常规PLC不具备的运算指令，如：灵活的算术运算指令（CPT）以及指数运算指令（XPY），因此这些指令可以帮助用户非常简单快速地计算出PU值，而常规的PLC做不到这一点。
另外，增强型PIDE采用了基于速率的算法，控制温度稳定准确，编程和调试效。
后，LOGIX平台上几乎支持所有的通用现场总线，根据现场客户的实际情况，罗克韦尔自动化提供了DH＋网络与现有生产线连接，同时也预留了以太网通讯接口。
成果
实践证明，OEM客户在Heineken机中采用了CONTROLLOGIX平台后，
1.算术运算指令的运用﹑标签化编程大地简化OEM用户程序，PLC与HMI共享一个数据库，缩短编程时间约40％。
2. 罗克韦尔自动化的增强型PIDE的AUTOTUNE及其Faceplates功能块帮助现场调试工作快速有效，此次现场调试时间比以往缩短了近一半，此外，PIDE基于速率的算法也使得温控准确，为用户降低了能耗和水耗。
3．DH＋网络在不影响客户现有正常生产的条件下，简便地将新设备在线连接到了其已有的生产线中，同时，预留的以太网络为用户今后上位机通讯提供了硬件，啤酒生产厂家对CONTROLLOGIX这种灵活的可扩展通讯功能赞叹有加。
一、前言
由于居民生活习惯的差异，季节的交替使污水处理厂的进水水质和水量昼夜不断变化，很难达到稳态操作。一旦污泥生物活性或沉降性能发生变化，需要很长的时间才能恢复正常。这不但造成了污水处理的效率低下，处理效果的不稳定，还造成了一些处理设施及能耗的浪费，因此污水处理过程迫切需要新技术的应用。
随着城市污水处理厂工艺模型的发展，尤其是活性污泥模型的发展，为污水处理厂工艺优化改造、工艺设计提供了一个很好的平台。利用成熟的活性污泥模型可以对各种污水处理工艺方案进行比较，对现有的运行工艺进行优化，指导污水处理厂的运行，从而能达到预期的排放目标并可以节省曝气量，减少运行能耗费用。
计算机系统和各类分析检测仪表在功能和性上的持续发展，提供了很好的机遇，使这些组件能集成到一个自动化的污水处理设施中。通过使用在线校准模拟程序来动态地优化曝气系统，当污水流过处理设施时，在线校准模拟程序利用实时监测获得的水质数据进行工作。生物池曝气优化控制系统不仅提高了污水厂的处理能力，改善了处理工艺的出水水质，同时也节省了污水厂运行和维护的费用。
二、工程简介
1、工程概述
竹园二污水处理厂选址在长江竹园地区，城市污水处理厂发展备用地内，在原合流一期输水箱涵的南侧、沿塘路的西侧、规划航津路的北侧、黄洞港的东侧，污水厂设计规模为50万m3/d，占地面积约29.66ha，污水处理为二级生物处理。
2、污水处理工艺
竹园二污水处理厂采用改良的A/O脱氮工艺，即从好氧池中后部引出一根出流管，与好氧池末端的出流液汇合后进入折流式沉淀池。池中后部出流的混合液在好氧池内停留时间较短，泥龄较短，没有发生硝化反应，从池末出流的混合液在好氧池中停留时间较长，泥龄较长，达到硝化，实现了NH3-N的部分硝化，二股出流混合后，即能达到NH3-N的排放标准。
由于出水及污泥含有部分硝化后的硝态氮，需设置缺氧池，将硝化的这部分混合液回流至缺氧池进行反硝化脱氮，由于只反硝化经硝化的那部分混合液，降低了反硝化量，缩小了缺氧池池容，实现了部分硝化。这样既可改善污泥的沉淀性能，还能得到一部分氧的补偿，有利于节能。
由于该工艺为一种改良型工艺，故在工程设计时需有一定的灵活性，在厌氧池及缺氧池设计时要考虑切换功能。考虑到现状进水BOD 可能浓度过低及进水中TP的波动，仅通过细胞同化作用可能还不能去除足够的磷致使出水TP无法达标排放，可将混合液回流至缺氧池中后段并减少回流量，将上述缺氧池前后分为厌氧池及部分缺氧池使用。通过内回流系统的切换，将缺氧池分为厌氧池及部分缺氧池，使该改良工艺方便地按常规A2/O脱氮除磷工艺模式运行。为了兼顾不硝化及硝化，该工艺的污泥龄在不硝化部分为4d，硝化部分为10d。本工程综合总泥龄为10.1d，MLSS=3000mg/l，污泥回流比75％，部分反硝化内回流130％～200％。
改良型A/O生物脱氮工艺流程图
三、A/O生物池曝气优化控制系统
1、系统描述
竹园二污水处理厂A/O生物池曝气优化控制系统包括在线仪表和活性污泥模拟系统。在线检测仪表安装在A/O生物池，监测生物池内的曝气状况和水质变化，从而反映出活性污泥性能，主要有DO检测仪、SS检测仪、在线氨氮(NH3-N)硝态氮(NO3-N)综合分析仪组成。在线活性污泥模拟系统内嵌于置于控制室的A/O生物池曝气量控制工作站，系统通过中控室以太环网获得污水处理厂的污水排放目标值及相关的在线仪表数据后，计算出生物反应池优化控制参数，包括曝气池溶解氧DO控制值、内回流IRQ、外回流、排泥量WAS、曝气池鼓风量等，然后由控制系统通过现场控制站实现这些优化参数的控制。
A/O生物池曝气优化控制系统以污水厂每天进水的水质、水量变量进行在线计算(检测计算周期为15min)，实现对整个生物反应池的水力和活性污泥反应的在线模拟，包括碳氧化、氨氮硝化，盐反硝化的在线模拟，从而给出优化的污水厂处理运行操作条件。过程控制软件专为污水处理厂设计，应符合污水厂处理工艺，该控制系统应具有应用时间越长，积累数据越多，在线计算越准确，具有自我学习功能，具有工艺运行预警作用和帮助工艺恢复作用，能增加污水厂处理量和节省基建费用。
2、系统功能
A/O生物池曝气优化控制系统软件应用水力和生物模型对硝化、反硝化进行在线模拟，从而给出优化的操作条件。系统主要功能概述如下：
a、模型以水协ASM2D为基础，数据来源为工艺SA数据(包括进水量、温度从、COD等)、化验室分析数据，生物池在线分析仪器，进行活性污泥模型在线模拟，给出生物反应池的优化控制参数。
b、系统给出的优化参数包括生物反应池各个控制区的溶解氧DO控制目标值、内回流IRQ控制目标值、外回流RAS和排泥量WAS的控制目标值等。
c、系统给出的优化参数目标值的频率应达到15min，其中DO给出的控制目标值精度范围在±0.3mg/L，IRQ精度范围在±10％。
d、系统根据进水流量和进水污染物浓度实时计算出的各个好氧控制区的溶解氧浓度分布，能保证适度的碳氧化及氨氮硝化反应，既能达到排放标准要求，又可降低曝气量。
e、系统计算出的IRQ控制目标值既能满足反硝化脱氮目标，又能充分利用盐中的氧，降低曝气能耗，另外，还可防止沉淀池盐浓度过高，反硝化后氮气逐出，影响沉降效果。
f、系统根据混合液浓度，进出水流量和污泥性质实时优化排泥过程。
g、系统还具有处理工艺预警功能、处理工艺恢复协助功能、数据存储功能等。
h、控制主系统软件安装在中控室内曝气量控制工作站内。
根据该系统给出的优化参数包括生物反应池各个控制区的溶解氧DO控制目标值、内回流IRQ控制目标值、外回流RAS和排泥量WAS的控制目标值，在计算机软件正常运行的过程中，通过控制环境及控制系统的模拟，计算出在鼓风机总管压力恒定不变的条件下，鼓风机合适合理的供气量及A/O生物池内各个曝气干管上电动调节阀的开启度。综合所有控制回路的实际空气流量信号及阀位信号，通过计算，给出一个所需的压力设定，来重新调整鼓风机的操作压力（调节出口导叶），以达到按实际所需供应空气的目的。
3、系统组成
根据竹园二污水处理厂的工艺，土建，机械设备，进出水水质，水量等参数和要求，以水协ASM2D模型为基础，使用GPS－X开发软件，建立其设计工艺的活性污泥模型。这部分工作是模拟论改造设计工艺可行性的基础，也是生物池曝气优化控制系统的基础。
Ø 软件部分，为A/O生物池曝气优化控制系统的运行软件控制部分。该软件以竹园二污水处理厂的污泥活性模型为基础；
Ø 硬件部分，主要是指A/O生物池曝气优化控制系统的控制箱，即生物池曝气优化控制系统软件运行的硬件平台——PLC和工业计算机
随着中国国力不断的增强，人民生活水平的不断提高，现在在中国许多城市的广场上都能看到音乐喷泉。音乐喷泉，顾名思义，就是指喷泉的水形根据播放音乐的旋律有规律的进行变化，在人的视觉和听觉上形成和谐的统一，使人在精神上有愉悦的感受。音乐喷泉涉及到的非常的广泛，包括音乐分析、给排水、电气、通讯、和计算机自动控制。所以说，音乐喷泉这个行业是一个综合性非常强的行业。一个音乐喷泉工程的成功实施需要以上方面的人员紧密的配合才能完成。
以往的水景控制方案多是利用下位PLC编程进行控制，往往不能实现实时音乐与水景动作的紧密配合，PLC的编程方式也加大了使用者的日后维护难度。在这样的一个行业背景下，我们亚控科技针对行业提出了组态王+软逻辑的行业解决方案，在天津水上公园的项目中获得了很好的控制效果。得到了施工方的一致认可。
天津水上公园的水景工程总体控制点多达1400多点，如使用传统的PLC编程控制，不但编程量，日后维护新困难，而且很难做到整体与音乐协调配合。相比PLC的控制方案，组态王+软逻辑的控制方式好的解决了传统PLC的诸多弊端，组态王友好的人机界面使得系统的操作加便捷，性化，音乐的分析加直观；软逻辑的强大的编程语言及自定义C函数使得水景的逻辑控制的实现加简洁。PC机强大的运算处理功能使得音乐的分析加。
该系统的特点是：复杂的音乐分析和水型设计由具有人机界面的组态王提供；下发控制指令至软逻辑，软逻辑对下发指令进行分析后，以10MS左右的执行频率通过总线对下位设备进行控制，以达到水景系统中的所要求的高速控制要求。
同传统PLC编程方式的优势比较：
在该系统中继承了传统PLC编程中的一些优势，工程人员通过软逻辑的梯形图编程实现逻辑性、连续性较强的功能，如跑泉灯、火龙的跑动。在此基础上，通过组态王的人机界面设定一些无规律，随意性强，逻辑关系凌乱的水型，以实现水型的艺术化，化。人机界面的菜单式的设定方式使得水型设定为简单，编程知识，终客户一样可以根据个人喜好和对音乐的理解进行基本水型的设计和组合。对新加入曲库的音乐计算机经过程序分析，自动进行生成分段和控制文件，实现了真正意义上的曲库免维护，无限扩充功能。
总线的驱动方式与传统485驱动方式的比较：
传统的控制系统采用继电器或PLC控制，现场信号的连接采用点对点的放线方式，这样就需要敷设大量的控制电缆。另外传统的485总线速度和性也难以满足高速系统的应用要求。而现场总线系统的使用正好解决了这几个问题。一根通讯总线贯穿现场将分散在现场的模块子站联成一个网络，总线的高速通讯能力使得喷泉的跑动效果成为可能，在本系统中软逻辑与硬件设备的通讯全部通过INTERBUS总线来实现，现场运行效果良好。
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