一、系統(tǒng)概述
本系統(tǒng)采用PROFIBUS現(xiàn)場總線,它是德國于90年代初制定的國家工業(yè)標準，它在眾多總線中居于前列，廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)，PROFIBUS系列有三個兼容部分組成：PROFIBUS-DP,PROFIBUS-FMS,PROFIBUS-PA。PROFIBUS以開放 互聯(lián)參考模型OSI以基礎(chǔ)，由物理層，數(shù)據(jù)鏈路層，應(yīng)用層以及考慮到現(xiàn)場裝置的控制功能和具體應(yīng)用而添加的用戶層。
根據(jù)污水處理的實際控制要求，我們在系統(tǒng)中使用PROFIBUS總線中的分布式I/O總線，即PROFIBUS-DP，主站和從站采用輪循的通信方式，主要應(yīng)用于自動化系統(tǒng)中單元級和現(xiàn)場級通信，最高通信速率可達12M。
二、控制系統(tǒng)組成
控制系統(tǒng)主要由低壓控制柜和西門子可編程控制器PLC通信系統(tǒng)組成，另外還有作為過程監(jiān)控的上位機－工控機。
1、低壓控制柜
現(xiàn)場主要有七個低壓控制柜，主要控制污水處理過程的動力設(shè)備。
APW1動力設(shè)備：放空泵，軸流風(fēng)機，1-2號水解酸化池液位計；
APW2動力設(shè)備：1-4號曝氣機，1號氧化池液位計；
APW3動力設(shè)備：5-8號曝氣機，2號氧化池液位計；
APW4動力設(shè)備：9-12號曝氣機，3號氧化池液位計；
APW5動力設(shè)備：1號刮泥機，1號污泥回流泵，1號二沉池液位計；
APW6動力設(shè)備：2號刮泥機，2號污泥回流泵，2號二沉池液位計；
APW7動力設(shè)備：1-3號中水回用泵，中水池液位計。
2、PLC控制系統(tǒng)
工控機，工控機主要用于現(xiàn)場動力設(shè)備工作狀況的監(jiān)視，及其控制參數(shù)的設(shè)定。工控機擴展槽中有CP6511總線卡，用于和PLC CPU的通信，PLC中所有的數(shù)據(jù)都可以在其組態(tài)界面中察看。
PROFIBUS主站由西門子S7-300CPU和兩個32輸入模塊6S7-321-1BL00-0AA0,兩個32點輸出模塊6ES7-322-1BL00-0AA0和一個16點輸入模塊6ES7-321-1BL02-0AA0,主要用于操作臺的控制輸入和指示燈的輸出。
PROFIBUS從站位于現(xiàn)場低壓柜中，采集各個動力設(shè)備的運行停止信號、參數(shù)信號和各個污水處理池的液位信號，再通過總線網(wǎng)絡(luò)送給位于控制間的PLC CPU,通過運算，CPU給出回應(yīng)。
其中，進出口流量計的在線監(jiān)測流量模擬量信號送入位于APW6控制柜中的模擬量模塊6ES7 331-1KF01-OAB0,模擬量模塊再將此信號送于PLC CPU，數(shù)據(jù)在組態(tài)界面中顯示，供工作人員在線察看。
3、上位機操作系統(tǒng)
上位機采用西門子的Wincc V6.0 SP3組態(tài)軟件，編輯現(xiàn)場工藝流程，實時顯示各個設(shè)備的運行狀態(tài)。把現(xiàn)場采集來的模擬信號真實地反映在畫面上，并且對其歸檔，讓模擬量以實時曲線和歸檔報表的形式直觀的表現(xiàn)出來，讓操作人員能夠調(diào)出歷史紀錄。
三、操作方式設(shè)計
整個控制系統(tǒng)分三級操作：現(xiàn)場手動；操作臺遠控；全自動。
1、現(xiàn)場手動
操作的人員需有一定的用電安全知識，當出現(xiàn)問題時，需要專業(yè)人員進行檢修。
首先，將各低壓柜遠控旋鈕打回手動檔，此時，中控間遠控和全自動失效，控制柜手動線路接通。
確定旋鈕開關(guān)達到手動檔之后，按下需要運行動力設(shè)備的“啟動”按鈕，相對應(yīng)的設(shè)備就將啟動，此設(shè)備的運行指示燈亮。
達到工作時間后要停止運行設(shè)備，只需按下運行設(shè)備的“停止”按鈕，即可完成操作目的。
2、操作臺遠控
在此操作模式下，工作人員只需在中控間使用操作臺的“啟動”、“停止”按鈕便可控制相應(yīng)的現(xiàn)場動力設(shè)備。
進行操作臺控制之前，現(xiàn)場的低壓控制柜旋鈕開關(guān)需要旋至遠控檔，控制柜上對應(yīng)設(shè)備的遠控指示燈亮，同時，每個DP從站將遠控信號傳送給中控間PLC CPU,操作臺上對應(yīng)設(shè)備的自動指示燈亮。
操作臺每臺設(shè)備對應(yīng)一對“啟動/停止”按鈕，將現(xiàn)場調(diào)至遠控后，即可按通過這些按鈕控制相應(yīng)設(shè)備的運行和停止。動力設(shè)備運行時，綠色的運行指示燈亮；停止時，紅色的停止指示燈亮，工作人員可根據(jù)此指示燈判斷現(xiàn)場動力設(shè)備的運行狀況。
3、全自動
當現(xiàn)場低壓柜的遠控旋鈕開關(guān)轉(zhuǎn)至“遠控”檔，同時，操作臺的“自動/遠控”旋鈕開關(guān)達到自動檔，設(shè)備的相關(guān)參數(shù)進行設(shè)定之后，整個系統(tǒng)進入全自動運行狀態(tài)。
