一、【前言】
為滿足 “系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、管理操作簡便、工程投資成本低，項目運行費用經(jīng)濟”的要求，某公司污水處理工程自控方案將以國際流行的PAC技術為基礎，實現(xiàn)系統(tǒng)全自動化處理、人機一體化管理模式，達到系統(tǒng)運行和維護簡單方便、系統(tǒng)性價比高的目的。
二、【系統(tǒng)需求】
根據(jù)客戶提供的相關資料，本項目共計：
AI（模擬量輸入）點數(shù)：16
AO (模擬量輸出) 點數(shù)：2
DI（開關量輸入）點數(shù)：160
DO（開關量輸出）點數(shù)：32
與上位機通訊方式：以太網(wǎng)
開關量輸出信號多是控制動力設備或閥門，如：水泵、攪拌機、電動蝶閥；
開關量輸入信號則是相關設備手動信號；
模擬量輸入是液位、PH值、溫度等模擬量參數(shù)的采集。
另附系統(tǒng)要求：(均可通過軟件功能實現(xiàn))
（1）所有自控聯(lián)鎖均可人工斷開并采用手動操作；
?。?）所有液位都以各池池內底為0.00M開始計算；
?。?）所有設備運行時間累計并顯示；
?。?）故障詳細內容指示，故障歷史記錄及查詢；
?。?）所有設備運行參數(shù)設定值可變更輸入；
?。?）所有報表可人工輸出；
?。?）系統(tǒng)中“就地操作”指在配電柜選為手動時可以就地手動開停；“配電柜操作”指不符合電氣運行參數(shù)時，配電柜可以停止（優(yōu)先）；“中控室操作”指在滿足工藝、電氣要求時，自動控制。
三、【系統(tǒng)配置】
根據(jù)系統(tǒng)需求，以及現(xiàn)場設備的分布情況，控制系統(tǒng)選用基于泓格科技WinCon-8000系列控制產(chǎn)品，集中式控制模式。本方案所選用的泓格系列產(chǎn)品，均可工作在-25℃～+75℃的極限溫度范圍內，而其儲存溫度可達-30℃～75℃，無冷凝時濕度可達5℃～95℃；工作電源為工業(yè)現(xiàn)場常見的10VDC～30VDC直流電源，并支持電源反接保護；WinCon-8000采用RISC CPU低功耗及無風扇無硬盤設計，具有抗沖擊，抗振動的特點。
3．1 控制系統(tǒng)配置如下：
3．2 系統(tǒng)描述
產(chǎn)品I/O擴展如圖一所示。
整個系統(tǒng)構架如圖二所示：電控設備列于中控室和配電控制室，中控室可通過工控機監(jiān)視現(xiàn)場所有分散設備狀態(tài)，同時以自動或者手動方式發(fā)出控制指令通過WinCon-8000驅動相應設備，進行工藝生產(chǎn)。配電控制室主要放置開關柜和控制柜，控制柜內置泓格的WinCon-8000控制器及相關I/O擴展模塊。各現(xiàn)場的設備通過屏蔽信號電纜與控制柜中的WinCon-8000相連，WinCon-8000則通過以太網(wǎng)將信號傳至中控室的上位機（工控機），供操作人員和管理人員進行監(jiān)控。如圖二所示。
四、【控制流程】
系統(tǒng)運行時，廠區(qū)污水進入到格柵井，WinCon-8000控制器（W-8747）按照工藝流程設計的時間要求（運行1小時停0.5小時）來控制數(shù)字量輸出模塊（I-87064）的數(shù)字量輸出，從而實現(xiàn)對集水井中一級提升泵（J102abc）的控制。同時一級提升泵（J102abc）的啟停還將受到集水井內的液位儀(LIS11)的控制，當液位高于3.2m的時候將高限報警，低于0.6m的時候將底限報警，0.8米的時候兩個一級提升泵低限連鎖，2.5米的時候兩個一級提升泵高限連鎖，3.0米的時候兩個一級提升主泵和備用泵都將高限連鎖。
與此同時，水質在線檢測儀（AIS11）將對集水井中的PH值進行檢測，將檢測得到的值傳入到模擬量輸入模塊（I-87017RC）中。IPAC控制器(（W-8747)對傳入的PH值進行判斷：當PH值﹤5時低限報警，PH值﹥10時高限報警， PH值=9時則通過數(shù)字量輸入模塊（I-8040）啟動出水電動蝶閥(F102)，在PH=6時低限連鎖啟動回流電動蝶閥(F101)。
在集水井的處理過程中，一旦出現(xiàn)了問題，事故池中的事故泵(J110)將根據(jù)集水井中的液位計（LIS11）信息做出啟停動作；為保障此判斷可靠準確，事故池采用同樣原理，設置對應的液位計，從而判斷事故泵的運行狀態(tài)是否準確，并根據(jù)此時的液位做出相應的控制調整。
此后，污水進入預沉池，并有一部分流入調節(jié)池?？刂剖抑械腤inCon-8000控制器同樣根據(jù)時間來控制潛水攪拌機（J103ab）的啟停。而在污水經(jīng)過了調節(jié)池進入酸堿調配池后，池中的水質在線檢測儀（AIS12）會將酸堿調配池的PH值采集并發(fā)送至IPAC控制器中，IPAC控制器根據(jù)PH值的強弱發(fā)出不同的控制指令，如：PH=9的時候高限報警，并通過對數(shù)字量輸出模塊（I-8040）發(fā)出命令停止水泵（J104），PH=8.5的時候高限連鎖并加酸，PH=8的時候中間連鎖加酸堿，PH=7.5時低限連鎖加堿，PH=7時停水泵(J104)；同時,池中的二級提升水泵(J105a-f)也將根據(jù)酸堿池的液位和PH值的信息聯(lián)合控制水泵的啟停：液位為5.8米的時候高限報警，液位為0.6米的時候低限報警，在5.7米時高限連鎖，0.8米時低限連鎖。
當另外一部分污水進入污泥濃縮池，整個池的操作采用全手動的方式。池中裝置有水質監(jiān)測儀，操作人員可以根據(jù)監(jiān)測儀的顯示參數(shù)，通過手動方式控制污泥濃縮池的污泥進料泵等設備和儀器，而過濾的上清液將回流到格柵井中。
當污水進入EGSB反映塔的時，其中的內回流泵（J106abc）與酸堿調配池中的潛水攪拌機（J105a）進行聯(lián)動。此外，由于處理過程中有沼氣的產(chǎn)生所以在反映塔頂部設置的有一個沼氣自動點火燃燒裝置，該燃燒裝置直接受中控室WinCon-8000控制器（（W-8747）直接啟?？刂?。
污水在EGSB反映塔處理后流入到耗氧反應池，操作人員在現(xiàn)場通過手動的方式按鍵，按鍵信息隨后會發(fā)送到中心WinCon-8000控制器（（W-8747），控制器判斷處理以后會發(fā)出相應的指令來啟停鼓風機。
最后，處理過的水流進入二沉池，池中的中心傳動刮泥機將按照控制系統(tǒng)程序中的時間設置對污水進行最后的沉淀處理，最終通過加藥裝置以實現(xiàn)消毒殺菌，達標以后即可以排放。
五、【軟件功能】
5．1開發(fā)軟件
W-8747控制器的開發(fā)模式和傳統(tǒng)PLC開發(fā)方式基本一致，完全符合IEC61131國際標準，編程軟件為羅克韋爾公司旗下的ISaGRAF。它可以同時支持梯形圖、順序功能圖等5種通用編程語言。該軟件與傳統(tǒng)的PLC廠家的編程軟件（如西門子的STEP-7）相比屬于開放類的通用性軟件，是建立在通用平臺之上的軟件，因此軟件的兼容性和可移植性更強，用戶使用ISaGRAF開發(fā)的程序，當其需要移植到其它系統(tǒng)時，只需要更改參數(shù)，拷貝既可；同時軟件程序掌握不再局限于固定的廠家，用戶在使用ISaGRAF后，可以把這種技術掌握在自己手中，而不必再依賴廠家。泓格科技也針對所選用的I/O模塊提供了相應的功能框圖函數(shù)，客戶可以方便的在程序中直接調用，程序編寫將更加方便快捷。此外，ISaGRAF軟件也和傳統(tǒng)的PLC軟件一樣可以支持在線調試和仿真功能，客戶可以方便的對預編的程序進行在線調整。
總之，用戶可以把它當成PLC，來進行系統(tǒng)開發(fā)；但實際效果，它的開發(fā)和使用比PLC更方便。
5．2與上位機軟件的銜接
用戶在PC機上根據(jù)工藝要求編寫好相應的控制程序，將此程序進行編譯并通過PC機上的串口或網(wǎng)口下載到WinCon-8000主控制器（（W-8747）中，開機運行后，IPAC主控制器就可按照此程序，以類似現(xiàn)場總線的方式對廠區(qū)的各種設備進行監(jiān)控。同時，通過modbus或者其他協(xié)議方式與上位機軟件實現(xiàn)通訊，由于上位機組態(tài)軟件通常支持modbus通訊，所以可以很方便的與用戶的組態(tài)軟件聯(lián)接，用戶也可以通過調用泓格提供的功能塊函數(shù)，實現(xiàn)PAC主控制器與上位機的通訊。上位機中用戶可以選擇組態(tài)軟件（如組態(tài)王）或者VB等編程語言開發(fā)的監(jiān)控組態(tài)平臺，從而以圖像化方式顯示和記錄現(xiàn)場的數(shù)據(jù)信息，并將需要的現(xiàn)場信息存入數(shù)據(jù)庫中并保存；同時，中控室中的工作人員也可以根據(jù)現(xiàn)場設備反饋的數(shù)據(jù)，通過組態(tài)軟件來發(fā)出各種命令，命令通過以太網(wǎng)傳后遞給WinCon-8000主控制器（（W-8747）,主控制器通過接收到的不同命令，編譯成相應指令控制各I/O模塊的輸出，以實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的控制。
六、【方案特點】
6．1 軟件開發(fā)、售后維護方便
泓格科技提供所有I/O模塊的函數(shù)功能塊，用戶可以直接使用相應的I/O模塊，而不用單獨對各個模塊進行大量的設置，從而節(jié)省大量初始化時間，使系統(tǒng)在運用和使用上更加容易，同時在系統(tǒng)維護時，也無須單獨對各模塊進行設置，極大的節(jié)省了系統(tǒng)維護的時間和人力。
6．2 標配以太網(wǎng)絡接口，降低通訊成本
WinCon-8000控制器直接實現(xiàn)以太網(wǎng)通訊而勿需另外添加專門的以太網(wǎng)通訊模塊，從而大幅度的降低成本，同時在程序上實現(xiàn)以太網(wǎng)通訊上也更加的方便快捷，而不必再編寫專用的通訊程序。
6．3強大的通訊能力，方便實現(xiàn)與標準設備或非標準設備通訊，或者通訊擴展。
由于W-8747屬于模塊化結構的產(chǎn)品，它除了本身自帶的3串口，一網(wǎng)口外，還可以根據(jù)用戶的需求，進行多串口或者多網(wǎng)口的擴展，而不必去做硬件和軟件大量的更改工作，在通訊上為用戶提供了更大的選擇和擴展空間。
6．4 方便實現(xiàn)系統(tǒng)擴展，為系統(tǒng)變更或升級留有空間
W-8747控制器預留了一個插槽供用戶系統(tǒng)擴展。同時，也可以采用總線的方式來進行擴展，對于由于工藝或設備的更改而導致自控配置變更，優(yōu)勢巨大。
6．5 控制器提供加密功能，保密用戶工藝信息
控制器提供64位唯一的硬件序列號，可以保密客戶程序信息。如水處理中重要的工藝算法，在編譯成程序來計算某些參數(shù)的時候，用戶可以通過硬件序列號的功能，加密此程序，從而有效的保護公司機密。
6．6 本地數(shù)據(jù)保存、掉電保持、實時時鐘、防止數(shù)據(jù)丟失
WinCon-8000有本地存儲的EEPROM、電池后備SRAM，可以保存本地需要存儲的一些數(shù)據(jù)，并且具有掉電保持功能，即使在停電的情況下也能夠將一些重要的數(shù)據(jù)進行存儲，同時配合實時時鐘功能，為后期精確分析事故原因和發(fā)生時間，提供了重要的判斷依據(jù)。
6．7 看門狗功能，加強系統(tǒng)穩(wěn)定可靠性
WinCon-8000控制器和I/O自帶的雙看門狗功能（硬件看門狗和軟件看門狗），能在系統(tǒng)死機情況下，快速自啟，提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。
6．8 可以實現(xiàn)復雜工藝算法的程序開發(fā)，滿足用戶高技術的水處理自動化
WinCon-8000產(chǎn)品由于其軟件平臺的公用性，故它不但可以使用傳統(tǒng)PLC方式進行程序開發(fā)，還可使用如C語言等計算機高級語言進行程序開發(fā)。在水處理工程需要復雜算法的時候，采用C語言進行開發(fā)將比著傳統(tǒng)PLC開發(fā)模式更節(jié)省開發(fā)費用，而且有些程序還是PLC梯形圖所不能編寫的。
七、【小結】
在選取自控產(chǎn)品階段，考慮到客戶以往使用PLC方式進行系統(tǒng)開發(fā)的習慣，以及對于水處理工程可靠穩(wěn)定的要求，再綜合整體性價比的衡量，最終我們選取了泓格科技的W-8747控制器搭配相應I/O模塊的方案。 此方案以PAC控制器件為核心，它除了具備PC強大的控制計算能力、通訊處理、廣泛的第三方軟件支持外，還結合了PLC可靠、堅固、易于使用的特性，同時也為用戶節(jié)省了工程項目開發(fā)時間，簡化了現(xiàn)場布線的麻煩，提高了系統(tǒng)的可擴展性，為現(xiàn)在乃至將來降低了整體成本。
泓格科技的WinCon-8000系列產(chǎn)品，經(jīng)過市政水治理項目以及工廠、工業(yè)園區(qū)生產(chǎn)、生活污水項目的多次成功案例運用，已經(jīng)證明了它在可靠、穩(wěn)定的同時；還以其獨特性能，讓用戶有了一個更具市場競爭力的水處理自控方案。
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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