西门子模块6ES7222-1BD22-0XA0诚信经营

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1 工业以太网技术发展现状

所谓工业以太网，一般来讲是指技术上与商用以太网（即IEEE802.3标准）兼容，但在产品设计时，在材质的选用、产品的强度、适用性以及实时性、可互操作性、性、抗干扰性和本质等方面能满足工业现场的需要。

随着互联网技术的发展与普及推广，Ethernet技术也得到了的发展，Ethernet传输速率的提高和Ethernet交换技术的发展，给解决Ethernet通信的非确定性问题带来了希望，并使Ethernet应用于工业控制领域成为可能。目前工业以太网技术的发展体现在以下几个方面：

1.1 通信确定性与实时性

工业控制网络不同于普通数据网络的大特点在于它满足控制作用对实时性的要求，即信号传输要足够的快和满足信号的确定性。实时控制往往要求对某些变量的数据准确定时刷新。由于Ethernet采用CSMA/CD碰撞检测方式，网络负荷较大时，网络传输的不确定性不能满足工业控制的实时要求，因此传统以太网技术难以满足控制系统要求准确定时通信的实时性要求，一直被视为非确定性的网络。

然而，快速以太网与交换式以太网技术的发展，给解决以太网的非确定性问题带来了新的契机，使这一应用成为可能。，Ethernet的通信速率从10M、100M增大到如今的1000M、10G，在数据吞吐量相同的情况下，通信速率的提高意味着网络负荷的减轻和网络传输延时的减小，即网络碰撞机率大大下降。其次，采用星型网络拓扑结构，交换机将网络划分为若干个网段。Ethernet交换机由于具有数据存储、转发的功能，使各端口之间输入和输出的数据帧能够得到缓冲，不再发生碰撞；同时交换机还可对网络上传输的数据进行过滤，使每个网段内节点间数据的传输只限在本地网段内进行，而不需经过主干网，也不占用其它网段的带宽，从而降低了所有网段和主干网的网络负荷。再次，全双工通信又使得端口间两对双绞线（或两根光纤）别同时接收和发送报文帧，也不会发生冲突。因此，采用交换式集线器和全双工通信，可使网络上的冲突域不复存在（全双工通信），或碰撞机率大大降低（半双工），因此使Ethernet通信确定性和实时性大大提高。

1.2 稳定性与性

Ethernet进入工业控制领域的另一个主要问题是，它所用的接插件、集线器、交换机和电缆等均是为商用领域设计的，而未针对较恶劣的工业现场环境来设计（如冗余直流电源输入、高温、低温、防尘等），故商用网络产品不能应用在有较高性要求的恶劣工业现场环境中。

随着网络技术的发展，上述问题正在得到解决。为了解决在不间断的工业应用领域，在端条件下网络也能稳定工作的问题，美国Synergetic微系统公司和德国Hirschmann、JetterAG等公司专门开发和生产了导轨式集线器、交换机产品，安装在标准DIN导轨上，并有冗余电源供电，接插件采用牢固的DB-9结构。闽台四零四科技(MoxaTechnologies)在2002年6月推出工业以太网产品—MOXAEtherDeviceServer（工业以太网设备服务器），特别设计用于连接工业应用中具有以太网络接口的工业设备（如PLC、HMI、DCS系统等）。

近刚刚发布的IEEE802.3af标准中，对Ethernet的总线供电规范也进行了定义。此外，在实际应用中，主干网可采用光纤传输，现场设备的连接则可采用屏蔽双绞线，对于重要的网段还可采用冗余网络技术，以此提高网络的抗干扰能力和性。

1.3 工业以太网协议

由于工业自动化网络控制系统不单单是一个完成的通信系统，而且还是一个借助网络完成控制功能的自控系统。它除了完成之外，往往还需要依靠所传输的数据和指令，执行某些控制计算与操作功能，由多个网络节点协调完成自控任务。因而它需要在应用、用户等高层协议与规范上满足开放系统的要求，满足互操作条件。

对应于ISO/OSI七层通信模型，以太网技术规范只映射为其中的物理层和数据链路层；而在其之上的网络层和传输层协议，目前以TCP/IP协议为主（已成为以太网之上传输层和网络层“事实上的”标准）。而对较高的层次如会话层、表示层、应用层等没有作技术规定。目前商用计算机设备之间是通过FTP（文件传送协议）、bbbnet（远程登录协议）、SMTP（简单邮件传送协议）、HTTP（WWW协议）、SNMP（简单网络管理协议）等应用层协议进行信息透明访问的，它们如今在互联网上发挥了非常重要的作用。但这些协议所定义的数据结构等特性不适合应用于工业过程控制领域现场设备之间的实时通信。

为满足工业现场控制系统的应用要求，在Ethernet+TCP/IP协议之上，建立完整的、有效的通信服务模型，有效的实时通信服务机制，协调好工业现场控制系统中实时和非实时信息的传输服务，形成为广大工控生产厂商和用户所接收的应用层、用户层协议，进而形成开放的标准。为此，各现场总线组织纷纷将以太网引入其现场总线体系中的高速部分，利用以太网和TCP/IP技术，以及原有的低速现场总线应用层协议，从而构成了所谓的工业以太网协议，如HSE、PROFInet、Ethernet/IP等。

(1)HSE(HighSpeedEthernet，高速以太网)

HSE是现场总线基金会在摒弃了原有高速总线H2之后的新作。FF现场总线基金会明确将HSE定位成实现控制网络与互联网Internet的集成。由HSE链接设备将H1网段信息传送到以太网的主干上并进一步送到企业的ERP和管理系统。操作员在主控室可以直接使用网络浏览器查看现场运行情况。现场设备同样也可以从网络获得控制信息。

HSE在低四层直接采用以太网+TCP/IP，在应用层和用户层直接采用FFH1的应用层服务和功能块应用进程规范，并通过链接设备(bbbbingDevice)将FFH1网络连接到HSE网段上，HSE链接设备同时也具有网桥和网关的功能，它的网桥功能能用来连接多个H1总线网段，使不同H1网段上的H1设备之间能够进行对等通信而主机系统的干预。HSE主机可以与所有的链接设备和链接设备上挂接的H1设备进行通信，使操作数据能传送到远程的现场设备，并接收来自现场设备的数据信息，实现监控和报表功能。监视和控制参数可直接映射到标准功能块或者“柔性功能块”(FFB)中。

(2)PROFInet

Profibus组织针对工业控制要求和Profibus技术特点，提出了基于以太网的PROFInet，它主要包含3方面的技术：①基于通用对象模型(COM)的分布式自动化系统；②规定了Profibus和标准以太网之间的开放、透明通信；③提供了一个包括设备层和系统层、立于制造商的系统模型。

PROFInet采用标准TCP/IP+以太网作为连接介质，采用标准TCP/IP协议加上应用层的RPC／DCOM来完成节点之间的通信和网络寻址。它可以同时挂接传统Profibus系统和新型的智能现场设备。现有的Profibus网段可以通过一个代理设备(proxy)连接到PROFInet网络当中，使整套Profibus设备和协议能够原封不动地在PROFInet中使用。传统的Profibus设备可通过代理proxy与PROFInet上面的COM对象进行通信，并通过OLE自动化接口实现COM对象之间的调用。

(3)Ethernet/IP

Ethernet/IP（以太网工业协议）是主推ControlNet现场总线的RockwellAutomation公司对以太网进入自动化领域做出的积响应。Ethernet/IP网络采用商业以太网通信芯片、物理介质和星形拓扑结构，采用以太网交换机实现各设备间的点对点连接，能同时支持10Mbps和100Mbps以太网商用产品，Ethernet/IP的协议由IEEE802.3物理层和数据链路层标准、TCP/IP协议组和控制与信息协议CIP(ControlInbbbbationProtocol)等3个部分组成，两部分为标准的以太网技术，其特色就是被称作控制和信息协议的CIP部分。Ethernet/IP为了提高设备间的互操作性，采用了ControlNet和DeviceNet控制网络中相同的CIP，CIP一方面提供实时I/O通信，一方面实现信息的对等传输，其控制部分用来实现实时I/O通信，信息部分则用来实现非实时的信息交换。

2 工业以太网技术的发展趋势与前景

由于以太网具有应用广泛、价格低廉、通信速、软硬件产品丰富、应用支持技术成熟等优点，目前它已经在工业企业综合自动化系统中的资源管理层、执行制造层得到了广泛应用，并呈现向下延伸直接应用于工业控制现场的趋势。从目前、国内工业以太网技术的发展来看，目前工业以太网在制造执行层已得到广泛应用，并成为事实上的标准。未来工业以太网将在工业企业综合自动化系统中的现场设备之间的互连和信息集成中发挥越来越重要的作用。总的来说，工业以太网技术的发展趋势将体现在以下几个方面：

2.1 工业以太网与现场总线相结合

工业以太网技术的研究还只是近几年才引起国内外工控的关注。而现场总线经过十几年的发展，在技术上日渐成熟，在市场上也开始了推广，并且形成了一定的市场。就目前而言，代替现场总线还存在一些问题，需要进一步深入研究基于工业以太网的全新控制系统体系结构，开发出基于工业以太网的系列产品。因此，近一段时间内，工业以太网技术的发展将与现场总线相结合，具体表现在：

(1)物理介质采用标准以太网连线，如双绞线、光纤等；

(2)使用标准以太网连接设备（如交换机等），在工业现场使用工业以太网交换机；

(3)采用IEEE802.3物理层和数据链路层标准、TCP/IP协议组；

(4)应用层（甚至是用户层）采用现场总线的应用层、用户层协议；

(5)兼容现有成熟的传统控制系统，如DCS、PLC等；

这方面比较典型的应用有如法国施耐德公司推出“”的概念，即将工厂的商务网、车间的制造网络和现场级的仪表、设备网络构成畅通的透明网络，并与Web功能相结合，与工厂的电子商务、物资供应链和ERP等形成整体。

2.2 工业以太网技术直接应用于工业现场设备间的通信已成

随着以太网通信速率的提高、全双工通信、交换技术的发展，为以太网的通信确定性的解决提供了技术基础，从而了以太网直接应用于工业现场设备间通信的主要障碍，为以太网直接应用于工业现场设备间通信提供了技术可能。为此，电工IEC正着手起草实时以太网(Real-timeEthernet,RTE)标准，旨在推动以太网技术在工业控制领域的应用。针对这种形势，以浙江大学、浙大中控、中科院沈阳自动化研究所、清华大学、大连理工大学、重庆邮电学院等单位，在国家“863”计划的支持下，开展了EPA(EthernetforPlantAutomation)技术的研究，是研究以太网技术应用于工业控制现场设备间通信的关键技术，通过研究和攻关，了以下成果：

(1)以太网应用于现场设备间通信的关键技术获得重大突破。

针对工业现场设备间通信具有实时性强、数据信息短、周期性较强等特点和要求，经过认真细致的调研和分析，采用以下技术基本解决了以太网应用于现场设备间通信的关键技术：

①实时通信技术

其中采用以太网交换技术、全双工通信、流量控制等技术，以及确定性数据通信调度控制策略、简化通信栈软件层次、现场设备层网络微网段化等针对工业过程控制的通信实时性措施，解决了以太网通信的实时性。

②总线供电技术

采用直流电源耦合、电源冗余管理等技术，设计了能实现网络供电或总线供电的以太网集线器，解决了以太网总线的供电问题。

③远距离传输技术

采用网络分层、控制区域微网段化、网络小时滞中继以及光纤等技术解决以太网的远距离传输问题。

④网络技术

采用控制区域微网段化，各控制区域通过具有网络隔离和过滤的现场控制器与系统主干相连，实现各控制区域与其他区域之间的逻辑上的网络隔离。

⑤性技术

采用分散结构化设计、EMC设计、冗余、自诊断等性设计技术等，提高基于以太网技术的现场设备性，经实验室EMC测试，设备性符合工业现场控制要求。

(2)起草了EPA。

以工业现场设备间通信为目标，以工业控制工程师（包括开发和应用）为使用对象，基于以太网、无线局域网、蓝牙技术+TCP/IP协议，起草了“用于工业测量与控制系统的EPA系统结构和通信标准”（草案），并通过了由TC124组织的技术评审。

(3)开发基于以太网的现场总线控制设备及相关软件原型样机，并在化工生产装置上成功应用。针对工业现场控制应用的特点，通过采用软、硬件抗干扰、EMC设计措施，开发出了基于以太网技术的现场控制设备，主要包括：基于以太网的现场设备通信模块、变送器、执行机构、数据采集器、软PLC等成果等。

在此基础上开发的基于EPA的分布式网络控制系统在杭州某化工厂的联碱碳化装置上成功应用，该系统自2003年4月投运一直稳定运行至今。

2.3 发展前景

据美国调查机构ARC(AutomationRebbbbbbCompany)指出，今后Ethernet不仅继续商业计算机网络通信和工业控制系统的上层网络通信市场，也必将未来现场总线的发展，Ethernet和TCP/IP将成为器件总线和现场总线的基础协议。美国VDC(VentureDevelopmentCorp.)调查也指出，Ethernet在工业控制领域中的应用将越来越广泛，市场占有率的增长也越来越快，将从2000年的11%增加到2005年的23%。

由于以太网有“一网到底”的美誉，即它可以一直延伸到企业现场设备控制层，所以被人们普遍认为是未来控制网络的解决方案，工业以太网已成为现场总线中的主流技术。

目前，在上有多个组织从事工业以太网的标准化工作，2001年9月，我国科技部发布了基于高速以太网技术的现场总线设备研究项目，其目标是：应用于工业控制现场的高速以太网的关键技术，其中包括解决以太网通信的实时性、可互操作性、性、抗干扰性和本质等问题，同时研究开发相关高速以太网技术的现场设备、网络化控制系统和系统软件

一、引言
随着城市发展以及人民生活水平的不断提高，城市污水排放量也在逐年增加，这给城市环境造成了严重污染，基于此需求，各地都在积建设污水处理厂，以实现城市可支持性发展、美化和治理城市环境。本文以一个污水处理厂为例，结合工艺流程，介绍污水处理厂实施自动化控制的解决方案。该污水处理厂采用水解－SBR（UNITANK）好氧处理工艺，一期工程进口预处理段提升泵站配水井、变配电系统、集泥池浓缩池按二期12万立方米／日的处理能力装备。水解池、SBR池按6万立方米／日的处理能力先上一组。鼓风机、脱水机各先上两台。二期工程再上6万立方米／日处理能力的一组水解池、SBR池及各两台鼓风机、脱水机。
二、工艺及系统要求
整个系统分进口预处理段提升泵站配水井、水解池和污泥处理、SBR反应池和鼓风机房、变配电系统及脱水机房、井房等四大部分组成。
需要自动化控制的共有5个站，包括泵房、水解池、变电所、SBR池、鼓风机房。泵房负责控制进泥阀、出泥阀、潜污泵进水闸、除砂机、格栅井和行走式吸砂、砂水分离装置。北水解池负责控制14个排泥阀。变电所负责监测高、低压系统的相关电压、电流、有功和无功等模拟量信号，进行效益核算。SBR池负责控制整个好氧工艺的流程。鼓风机房负责控制鼓风机导叶开度并监测鼓风机的各个重要参数。同时在中控室，上位机软件要实时反映各个工段的具体情况，包括设备的各种状态、各种仪表的数据和工艺的设定参数等等，计算和查询各种参量，例如温度，液位，PH值，泥位值，多普勒流量计等，可以让操作员进行分析并能在上位控制现场的各个设备。
拓扑图如下：

三、自动控制系统的实施
考虑使整个系统加灵活，将整个系统控制分三层：层现场手动，二层上位机软件控制，三层上位机脱网PLC自动运行。现场手动--便于设备的维护和调试，当某个设备切换到现场手动模式下，该设备就不受和PLC的控制，只接受现场的操作命令；上位机软件手动控制--有利于调度室的操作，可以针对每个设备，让它脱离PLC的自动运行状态，由中控室的计算机直接对其进行操作。PLC自动运行—对现场所有设备进行自动控制，它负责整个污水处理工艺的控制，并且对故障，也会有响应。即使PLC和上位机脱离了通讯，它也能自己的工作。
根据以上的需求，硬件我们选用西门子的S7-300系列PLC，变频器和软启动器，软件选用通用软件。考虑到有5个控制站和通讯的数据量大，而且各个站之间有一定的距离，远的站到中控室有300米，所以采用了Profibus-DP和Profibus-FMS 相结合的现场总线,既可以保数据的高速传输，也可以实现大容量数据的完整性。采用变频器与软起动器组合运行拖动潜污泵电机，追踪液位，保证液位恒定与设定值一致。
中控室由一台PC机完成操作员站、工程师站的任务，平时以值班长、操作员操作为主，操作员应在授权后才能进入操作。工程师能打开相应的功能设定界面，其他人不得进入该层面。操作员站采用八屏多屏显示，可任意调入各运行图，并可自动翻屏，翻屏的时间可调（默认为15分钟）。在公司调度室设一个远程监控站，利用市话线路采用拨号方式与污水厂中控室通讯，该站采用四屏多屏显示，可实现拨号时间间隔设定、可任意调入各运行图，并可自动翻屏，翻屏的时间可调。
用户界面以平面图形式为主，局部反映一些剖面，与相应画面有关的功能（手动自动、运行状态设定、时间设定、参数设定、上下限、报警等）。报警信息、自动运行条件能否满足的信息及解析方案可以即时弹出，并有语音提示。运行状态表中反映主要设备的开关状态、机泵电流电压、现场仪表的参数、累计值（电量、水量、泥量、气量等）、综合运行参数（单位提水电耗、单位供气电耗、全厂处理单位水的电耗等）。界面主要包括：污水处理厂自动控制系统结构图，污水处理厂工艺流程图，污水处理厂厂区平面图（动态），进水预处理段、泵房运行平面图（动态），水解池、污泥处理运行平面图（动态），SBR池、鼓风机运行平面图（动态），脱水机房、井房运行平面图（动态），高低压配电平面图（动态），污水处理厂运行状态总表（动态），进水预处理段、泵房运行状态表（动态），水解池、污泥处理运行状态表（动态），SBR池、鼓风机运行状态表（动态），变电所、脱水机房、井房运行状态表（动态）。
四、总述
整个自控系统很好地实现了建厂之初的设想，已顺利运行，稳定性和方便性经历了考验。已经达到即使无人值班的情况下，也可正常运行。因为采用了标准Profibus总线和成熟的方案技术，使系统日后扩充和维护方便得到保证。以上对整个系统做了介绍，希望能起到抛砖引玉的作用，给其他的污水处理项目提供一个选择方案。

一、引言

以来，我国的纺织机械行业的自动化技术有较明显的提高，纺织设备的大部分机器采用了变频调速技术、可编程控器(PLC)技术，也已有相当一部分的产品采用了工控机、单片机、交流伺服系统、触摸屏人机界面以及现场总线技术，实现了机械产品的机电一体化，为纺织机械的自动化、高速化、连续化铺平了道路。

二、电脑绣花机的原理

，用刺绣软 先件制版，生成样版后，将载有刺绣程序及花样的盘片先后分别放入电脑磁盘驱动器中，在程序控制下，电脑将花样坐标值换成与绸框X、Y方向位移量量相当之电信号，送到X、Y单片机系统进行电机升降速处理后，输出三相六拍信号，线电机的功放箱进行功率放大，两个X、Y步进电机，带动绸框完成X、Y间的进给运动；同时变频器驱动变频电机，带动机针作上下运动，从而使刺绣连续地进行下去。

变频电机通过皮带等驱动机头传动机构旋转，机头的特定机构使引线机构和机针着面线作出上、下运动，穿刺面料；钩线机构中的旋梭旋转，使面线绕过藏有底线梭壳；挑线机构运动，输送面线，收紧线迹，准备下一个线迹的面线线段。X、Y步进电机通过同步齿形带等机构带动绸框和面料作平面运动。将面料上每个待绣线迹点送往机针刺绣，机针上下运动的速度与绸框移动的方向、移动量以及移动速度的协调配合运动，使面线和底线绞合，在面料上作出双线锁式线迹。当刺绣连续地进行下去，完成花样的电脑刺绣。

三、中源变频器ZY-G800系列在电脑绣花机上的应用

ZY-G800中源变频器应用于电脑绣花机，有良好的运行特性，这是因为矢量控制型变频器本身具有良好的产品性能。

1）高速处理器提供快的频率响应

ZY-G800变频器采用32位电机驱动CPU，提供高控制精度、快速频率响应及良好的动态特性。电脑绣花机要求通过LCD设定主轴的转速，经过单片机处理后，由D/A转换模块输出0-10V的模拟量信号到变频器，变频器根据模拟量信号的大小，快速响应到达所设转速，满足刺绣时多变的要求。

2）空间电压矢量控制提供低频时高转矩输出

电机与主轴之间采用1：3的带传动，在基频以下改变频率为恒转矩输出。以往使用V/F控制的变频器，由于考虑到负载的启动转矩大，要设定相应的转矩提升准位，如果转矩提升设置过高，在低频时轻载时会过激磁，引起电流过大，电机发热，严重影响到设备的正常运行。

采用ZY-G800变频器，可以通过参数设置，保证电机在低频时具有良好的转矩输出，满足绣花机在低速时连续走线。

3）良好的刹车能力实现的准停

由于在刺绣过程中，需要移动绸框和面料来完成整幅画面。移动过程中，要求停留在位。这一要求就需要用变频器的直流刹车能力来实现。ZY-G800变频器的直流刹车准位从0—300%，给使用者提供了一个很宽的调节范围，使用者可以根据负载惯性的大小调整参数设置，实现动作要求。

ZY-G800变频器参数设定如下：

调速方式F204=3，模拟量调速参数设置F111=75.00Hz、F114=0.3S、F115=0.3SF502=8、F800=8

四、结束语

中ZY-G800变频器与其他电器设备相配合的绣花机控制系统，能够满足刺绣的工艺要求，达到刺绣画面的整洁、美观。同时变频器运行稳定，给广大客户和使用者明显的经济效益。

(1)密云取水厂工艺：密云水库调流阀调节流量加氯送水至清河净配水厂。其中主要设备为DN1 600调流阀和电动蝶阀各2台，加氯机3套等。

(2)怀柔取水厂工艺：怀柔水库隔网隔栅拦污加氯取水泵送水至清河净配水厂。其中主要设备为两种调速取水机组共3套，取水机组3套，液压球阀6台，两种加氯机共6套。

(3)一期净水主要工艺：配水井加药反应、沉演(机械加速澄清池)砂滤(虹吸)炭滤( 虹吸)加氯清水池出水泵房。其中主要设备为排泥阀60个，气动隔膜阀192个，(一、二期共用一个加药加氯间和一个配水泵房)。

(4)二期净水主要工艺：配水井加药反应、沉演煤滤炭滤加氯清水池出水泵房。其中主要设备为炭电动调节进水堰14台，刮泥机4台，搅拌机8台，煤、炭滤池各24个( 采用电动执行装置)，反冲风机3套，反冲泵3套；一、二期共用一个加药加氯间和一个配尿泵房，采用加氯机13台，两种加药泵共14套，调速配水机组4套，定速配水机组2套，液压转芯阀5台，加氨机6套等。

(5)三期净水主要工艺：配水井加药反应、沉演煤滤炭滤加氯清水池出水泵房。其中主要设备为电动调节堰8台，电动进水堰8台，吸泥机8魇，搅拌机10台，煤、炭滤池各24个(采用气动执行装置)，反冲风机3套，反冲泵3套，加药泵6套，加氯机7套，调速配水机组2套。定速配水机组3套，液压转心阀5台，加氨机5套等。

九水厂运行人员根据供水集团公司调度室下发的调度指令，通过设置在各控制室的自控装置，控制有关设备，进行取水、配水、净水等一系列的自动控制、调节、监视操作。

2　自控系统构成及控制原则

北京九水厂自动控制系统采用日本横河cenrum、μ XL和CS3000系统；二、三期滤池控制部分采用modicon PLC控制。整个自动控制系统的监控量为：DI4 300点、DO1 500点、AI1 2 12点、AO210点、PI30点。本着九水厂是一个整体的原则，一、二、三期只有一个调度室，集中管理、控制全厂的生产运行。

所有运行设备的控制层次分为两级：现场电器控制盘操作(现场级)、远方计算机监控(级)。控制原则为：现场级、电器设备的继电保护由现场电器盘自行完成。

2.1密云取水厂

密云取水厂采用日本横河μ XL系统，由一个操作站和两个控制单元构成，监控数据通过通讯管理机、电台与净配水厂控制室进行双向传输。

运行人员根据净配水厂控制室的水量要求，通过调节2台调流阀控制取水量。夏季进行加氯，以防输水管道内的藻类滋生。同时监测原水水质，并与密云水局进行。

图1　净配水厂监控系统结构示意

2.2怀柔取水厂

怀柔取水厂采用日本横河CS3000系统，由一个工程师操作站、一个现场控制站和4个RI/O 组成，监控数据通过通讯管理机、电台与净配水厂控制室进行双向传输。

运行人员根据净配水厂控制室的水量要求，通过启/停取水泵(3调3定)控制取水量。夏季进行加氯，以防输水管道内的藻类滋生。同时监测原水水质，并与怀柔水利局进行。

2.3净配水厂

整个净配水厂有操作监视站21个、控制站18个、远程I/O(RI/O)10个，通过HF总线、V net 、 E net网连接在一起，各监控站均可互相监视、互相控制(由于运行的要求，采用分组方式进行监控限制)。净配水厂监控系统结构见图1。

2.3.1预处理

净配水厂预处理设备基本采用CRT手动控制方式，运行人员根据运行要求在监控站处对调

节堰、进水堰、搅拌机、刮泥机等进行调控，同时监视原水水质参数和设备运行状态。

2.3.2加氯和加药

加氯控制采用按水量比例投加，人工设定加氯率，计算机控制加氯机自动调节，随时监视各处余氯值，以判定加氯量是否合适。

根据加药池状态自动进行输、配控制，加药量采用比例投加方式，通过调整加药计量泵的转速、冲程实现。监视有关浊度参数，以确定加药量是否合适。

2.3.3滤池

二、三期滤池为均质滤料微膨胀气水反冲滤池，采用modicon PLC控制，通过modbus总线接口与横河空制系统相连，进行。

二、三期滤池各有24个煤滤池、24个炭滤池，个煤滤池有6个闸、阀(进水闸、出水阀、进气阀、排气阀、反冲进水阀、排水闸)，每个炭滤池有4个闸、阀(进水闸、出水阀、反冲进水阀、排水闸)；二期滤池闸阀使用linitoq电动执行装置，三期滤池闸阀使用keystone气动执行装置；煤滤池、炭滤池均为恒水位运行，煤滤池滤程为48小时，炭滤池滤程为6天。

滤池控制系统所控设备有闸阀的电动(气动)执行装置、反冲风机、反冲泵及相关仪表(液位、水头损失、浊度、余氯、水量等)，二期、三期滤池监控点数各1600点左右；滤池控制方式采用现场手动和自动控制。

Modicon PLC模块安装于现场控制柜中，柜面上装有现场显示控制器；每个现场控制柜负责2个滤池的控制；PLC模块采用Modicon120系列。

滤池控制室内设有2套Modicon800系列PLC，以双机热备方式工作，800系列RI/O负责滤池运行公共设施(风机、水泵)的控制及单个滤池么冲排队、、运行参数的调整等。

二期滤池PLC编程软件使用美国taylor,三期滤池PLC编程软件使用modsoft,人机接口软件使用FIX。

2.3.4回流设备

回流设备运行采用CRT手动控制方式，根据均匀回流的原则，监视回流池液位，人工控速、调速回流泵的运行。

2.3.5配水泵

配水泵的控制听从调度室的命令。调度室根据集团公司中调的水量要求，下达定速、调速配水泵的组合指令，以调速泵运行为主。配水泵的启/停一步化过程由自控系统完成，也右用CRT手动操作。

2.4污泥处理厂

污泥处理厂采用日本横河μ XL系统，由一个操作站和三个控制单元构成，通过门电路单元与横河HF总线连接。

板框压滤机采用PLC控制，自成系统，其运行状态通过上位处理机送μ XL系统。排泥池、提升泵房、浓缩池、脱水机房设备、仪表状态均由操作站CRT手动操作、监视。

3　自控系统运行维护的一些体会

十几年来，北京九水厂的自控系统在建设、运行、改造、管理的过程中，有收获、有教训，体会很多。

(1)在招投标过程中，要有自控系统人员参与，着重注意招标的设备要求和投标的设备提交是否能满足工艺对自控功能的要求，及时修正那些不能提供控制功能的设备及电器盘柜，避免造成与自控系统衔接不上的问题。在九厂工程中，我们曾在这方面进行了大量的工作，包括修改远方/现场无扰动切换、控制保持等等。

(2)在自控系统建立的过程中，要有自控维护人员参与，着重注意系统的构成及软、硬件配置，在配合承包商按设计要求进行软件编程的同时，深入了解控制系统，以便进行投运后的维护管理。事实证明，再完备的系统调试也有遗漏的地方，甚至在运行了几年以后不会发现系统程序中的错误之处，别提由于合同规定的现场工作时间的限制，一些外商根本来不及将程序一一测试。为了自控系统的及时、正常运行，很多调试工作就由我们来完成。

(3)不能盲目追求系统的、设备控制上的万一，而应根据工艺运行的特点进行自控系统构建。从供水集团公司对九水厂一、二、三期工程自控系统构建要求的变化，就可看到这个弃繁从简的过程。一期控制系统的控制层次有：现场设备、现场电器控制盘、综合盘、自控系统控制柜，运行人员在设备处、现场电器盘、综合盘、计算机等处均可操作，实际运行中有些地方的操作基本不用，而无形中却增加了许多故障点，造成许多不必要的问题。二期控制系统就减少了控制层次，只有二级：现场设备(或现场电器盘)、计算机，系统明显简化，维护量明显减少。三期控制系统吸收了二期的优点，进一步提出简单、实用、、的指导思想，减少了费用，满足了运行要求，利于系统的维护和善。以前为了一个万一，要从工艺管道、系统软件等各方面做大量的设置改，造成工艺控制系统的繁杂；现在我们对于这样的情况均退到计算机手动状态，由运行人员进处理，待正常后再投入自动运行，一切清晰明了，反而提高了运行效率。

(4)不能盲目追求仪表的精度、产地和种类。要根据本厂所处理原水的特点，定出所需仪表类型和精度。对于关键性的监控设备和仪表，采用稳定的监控设备，例如进、出水流量计等，而对一般监测仪表则不必强求精度或进口。二期工程中，我厂也购置了美国Chem trac公司的流动电流仪，准备用于加药控制，但实际应用效果却不理想。经过分析测试发现，我厂水源属于低温低浊，且一年中温度、浊度变化不大。经过加药处理后，繁花形成不大，游动电荷的形成也很小，因此使得流动电流仪。的监测误差较大，不易据此对加药量进行稳定控制调节，而采用流量比例投加即可由到预期的效果。如果将流动电流仪用于高温高浊，且水质变化较大的水处理厂，可能会理想的效果。另外，在一、二期工程时，我厂均采用德国E+H的流量计，三期工程时，通过调研发现开封仪表厂的E-mag流量计性能已有很大改进，质量也很稳定，就全部采用了开封流量计，经过两年来的运行，效果不错。

(5)建设部颁布的《城市供水行业2000年技术进步发展规划》主要指导思想就是：促进供水事业，缩短与国内外的差距，确保供水，努力降。但技术进步绝不是以购置了多少技术设备、仪表为标准的，应主要看其是否发挥了的作用，是否促进了供水运行，是否降低了成本，是否提高了经济效益。为此加强对进口设备、仪表的消化吸收工作，重视进口设备关键部件的国产化问题，完善文档资料，规范维修过程，以减少故障时间，保证运行。

(6)加强对运行人员和系统维护人员的培训，这是保证系统运行的关键。九厂的设备来自各个国家，设备、仪表种类繁多，各有特点。对于自控系统维护人员来讲，决不能只关心软件，各种设备的状态直接影响自控系统的运行。在运行中，软件程序一般是稳定的，而造成不可控的原因多数据是受控设备的问题，例如状态信号没反馈回来、设备控制回路故障等。所以我们要求自控系统的维护人员掌握所控设备的原理、性能、与控制系统的连接关系，以便及时、准确地判断故障点。而加强对运行人员的培训，既提高运行水平和巡视观察的准确性，也提高了处理意外事故的能力。

(7)不断注意对软件的后期维护工作。由于初的软件制作只是对自控设计的基本满足，在运行中肯定会有工艺行方式的改动，自控维护人员按新的需求作相应的修改，以保运行。尤其在贯彻建设部《城市供水行业2000年技术进步发展规划》提出的二提高三降低 (即提高供水水质、提高供水性，降低能耗、降低漏耗、降低药耗)，优化运行的过程中，会遇到净水工艺的调整、运行设备的改造、运行程序的修改。

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