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北京和利時自動化驅動技術有限公司，北京，100176，遲曉暉，梁銘元，馬慧璟
摘 要 本文介紹了大同市黃河給水工程40×104m3/d淨水廠綜合自動化控製係統，描述了基於“沉澱過濾+臭氧活性炭”淨水處理工藝和“重力濃縮池+板框壓濾機”廢水處理工藝下的淨水廠工藝、自控係統設計及自控係統特點等，並著重介紹了和利時LK係列PLC在此淨水廠自控係統中的應用特點。
Abstract This paper describes the Datong City, the Yellow River Water Supply Project 40 × 104m3 / d water purification plant integrated automation and control systems, and describes the precipitation filtration-based the ozone activated carbon water treatment process and gravity thickening tank + frame filter wastewater treatment waterworks process technology, automatic control system design and automatic control system features, and focuses on the application characteristics and when LK series PLC in this waterworks automatic control system in
關鍵詞 淨水廠綜合自動化；控製係統；LK係列PLC
Keywords Waterworks integrated automation; control system; LK Series PLC
1 引言
大同市黃河給水工程淨水廠設計規模為40×104m3/d，廠chang址zhi位wei於yu大da同tong市shi南nan郊jiao區qu口kou泉quan鄉xiang堡bao子zi店dian村cun和he辛xin寨zhai村cun。根gen據ju城cheng市shi集ji中zhong供gong水shui和he服fu務wu城cheng市shi生sheng活huo和he生sheng產chan用yong水shui的de性xing質zhi，水shui質zhi目mu標biao執zhi行xing國guo家jia頒ban布bu的de現xian行xing標biao準zhunGB5749-2006《生活飲用水衛生標準》，為滿足用戶終端水質低於1.0NTU的濁度要求，此水廠的出廠水濁度要求低於0.5NTU。和利時公司作為自控係統承包商，不僅要配合其他專業達到淨水廠的出水要求，完成此水廠的綜合自動化控製係統，還要將LK係列PLC與其他品牌PLC、控製軟件和儀表充分融合，達到無縫銜接。
2 淨水廠的水處理工藝
大同市黃河給水工程淨水廠淨水處理工藝為“沉澱過濾+臭氧活性炭”，處理後水泵送至城市管網。如圖1所示。廢水處理工藝為“重力濃縮池+板框壓濾機”，脫水後含水率低於40%的泥沙由車輛運輸至12km外已經建成的城南垃圾處理廠集中處理。淨水廠內主要設置調流及安全閥間、格柵配水車間、混合絮凝沉澱池、V型濾池、鼓風機及反衝洗水泵房、清水池、送水泵房、加氯間、加藥間、粉末活性炭和高錳酸鉀投加間、沉澱池排泥水調節水池、泥沙濃縮車間、泥沙脫水間及變配電間、濾池回收水池等構建築物。淨水廠內同時考慮中間提升及臭氧接觸池、炭濾池車間、臭氧發生車間等深度處理係統構建築物。
圖1 淨水處理工藝
3 淨水廠自控係統的設計
大同市黃河給水工程淨水廠綜合自動化控製係統由中央監控計算機、服務器、工業以太網及各控製子站組成，如圖2所示。中央監控計算機通過通訊適配器與工業以太網相連，配置實時監控軟件，實現對生產現場設備狀態的實時監測、遠程控製、生產過程數據存儲分析、報表報警打印等功能。
中央監控室配置2套冗餘熱備的中控監控主機、3台操作員站，光纖網通訊接口適配器、生產過程數據服務器、管理主服務器、管理數據服務器、工程師站、報表打印機和事故報警打印機，DLP投影組合，中央控製台，不間斷電源(UPS)等。
通訊網絡采用10M/100Mbps工業以太網，主幹網為光纖環網，控製站下一級為鏈型分支。
各控製子站采用PLC控製係統，根據水廠的生產管理、工藝流程和構築物位置分布特點，在生產現場設置8個現場PLC控製站（1#PLC~8#PLC），59個現場ECU控製單元（ECU101、ECU201~ ECU234、ECU401~ ECU424）。 各現場PLC控製站分配如表1所示。
表1 PLC控製站功能分配
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控製站序號 |
構築物位置 |
功能分配 |
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1#PLC |
加藥間 |
監控範圍為調流及安全閥間、格柵配水車間、加藥間、鍋爐房的設備及儀表。 |
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ECU101 |
格柵配水車間 |
監控範圍為調流及安全閥間、格柵配水車間設備及儀表。 |
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2#PLC |
淨水車間 |
監控範圍為淨水車間的設備及儀表。 |
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ECU201 ~ECU203 |
淨水車間綜合用房 |
監控範圍為1#~3#反衝洗離心水泵、電動蝶閥及壓力變送器。 |
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ECU204~ECU206 |
淨水車間綜合用房 |
監控範圍為1#~3#氣反衝鼓風機及壓力變送器。 |
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ECU207~ ECU210，ECU221~ ECU224 |
1#~8#單座沉澱池 |
監控範圍為1#~8#單座沉澱池的設備及儀表。 |
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ECU211~ ECU220，ECU225~ ECU234 |
1#~20#單格濾池 |
監控範圍為1#~20#單格濾池的設備及儀表。 |
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3#PLC |
臭氧車間 |
監控範圍為臭氧車間、中間提升及臭氧接觸池、炭庫的設備及儀表。 |
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4#PLC |
活性炭濾池車間 |
監控範圍為活性炭濾池車間的設備及儀表。 |
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ECU401~ ECU403 |
活性炭濾池車間 |
監控範圍為1#~3#反衝洗離心水泵、電動蝶閥及壓力變送器。 |
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ECU404~406 |
活性炭濾池車間 |
監控範圍為1#~3#氣反衝鼓風機及壓力變送器 |
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ECU407~ ECU424 |
1#~18#單格炭濾池 |
監控範圍為1#~18#單格炭濾池的設備及儀表。 |
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5#PLC |
送水泵房 |
監控範圍為清水池、吸水井、送水泵房、出廠水流量計井等設備及儀表。 |
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6#PLC |
加氯間 |
監控範圍為加氯間的設備及儀表。 |
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7#PLC |
高錳酸鉀和粉末活性炭投加間 |
監控範圍為高錳酸鉀和粉末活性炭投加間、進廠水流量計井的設備及儀表。 |
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8#PLC |
泥沙脫水間 |
監控範圍為泥沙脫水間變配電間、泥沙濃縮車間、沉澱池排泥水調節池、濾池反衝洗回收水池等的設備及儀表。 |
圖2 係統結構圖
4淨水廠自控係統的特點
大同市黃河給水工程淨水廠的自控係統融合了和利時公司的LK係列PLC、AB公司的ControLogix係列PLC、亞控科技的KingSCADA3.0上位組態軟件及哈希、 E+H 、科隆等廠家的在線儀表等。PLC控製係統作為整個自控係統的核心部分，具有以下特點。
（1）高性能
係統組件的設計符合真正的工業等級，控製係統能在嚴格的工業環境下長期、穩定地運行，盡可能降低控製係統故障風險，保證能源收益，確保水廠7×24小時的不間斷供水服務。
LK係列PLC配置了工業級的處理器，其主頻可以達到533MHz，同時具有納秒級的處理速度，單條指令最快可以達到13ns的處理速度；具有大容量的內存，程序容量可以達到16M，數據容量可以達到64M，而掉電保持數據的存儲則可以達到1M；還擁有非常大的係統I/O容量，數字量I/O可達57344點，模擬量I/O則可達3584點；LK係列PLC的定時器和計數器是超長不限點的，隻要在程序容量允許的範圍內用戶可以隨意使用。
（2）高可靠性
PLC控製站一般設於高電磁幹擾環境，如提升泵房、鼓風機房等。
LK係列PLC的控製係統具有較強的電磁兼容性，係統采用各種隔離、抗幹擾設計，保證係統能在強電磁幹擾環境中穩定運行；還具有通訊事故時的輸出保持或輸出預置功能，並且采用低功耗無風扇的設計結構。
（3）易用性和易維護性
PLC控製係統一經安裝完畢，控製係統便可進入自動運行狀態。 在自動運行過程中需要PLC控製係統在不影響整個係統運行的情況下進行模塊的更換及係統維護。
LK係列PLC的模塊支持帶電插拔，更換模塊時無需中斷係統運行，新模塊將會自動進行數據的初始化設置，並快速與CPU建立通信；背板上設計有防混淆，以避免插錯模塊；靈活的SD存儲卡，可進行工程恢複及備份複製，使係統維護更加方便、快捷。
（4）開放性和兼容性
基於標準協議的通訊網絡可非常方便地將第三方設備接入，如加藥係統、加氯係統及泥沙脫水係統等，允許大量過程反饋信息傳輸，支持設備參數訪問功能，可提高係統的性能與診斷能力。
LK係列PLC不僅支持與各種品牌PLC的通訊，例如西門子、GE、AB、施耐德等公司的PLC，此工程完成了與AB公司的ControLogix係列PLC的通訊；而且支持與上位監控軟件的通訊，例如iFIX、INTOUCH、組態王、MCGS、力控等，此工程完成了與亞控科技的KingSCADA3.0上位組態軟件的通訊；還支持與主流品牌觸摸屏的通訊，例如Pro-Face、HITECH、eView、Weinview、nTou。隻要HMI支持標準的通訊協議，都可以很方便的進行連接。
強大的擴展功能可為遠期擴容、升級改造預留接口及容量。
（5）過程診斷和在線維護
提供的強大診斷功能，能夠方便、gaoxiaofangwenxiangguanxinxi，faxiandaozhiguzhangdegenbenyuanyinyijixuyaoxiuzhengdeguochengcanshudeng，yibiantiqianfaxianshengchanguochengzhongcunzaidewenti，keyibimianshebeiyiwaitingji，congerjiangdiyunyingchengben。
LK係列PLC支持在線下載、在線修改以及離線仿真調試等功能。
5結束語
和利時公司作為整個廠區綜合自動化控製係統承包商，將LK係列PLC與其他品牌PLC、監控軟件、在線儀表等控製設備在工程實施中充分融合，完成了綜合自動化控製係統的自動監視與控製、計算機管理網絡、綜合布線、閉路電視監控、安防門禁等係統。LK係列PLC配置靈活、控製可靠、開放性強和在線維護方便等優點，為整個控製係統的安全穩定運行提供了可靠保障。
參考文獻
[ 1 ] 《大同市黃河供水工程淨水廠》工程設計要求
[ 2 ] 和利時公司.HOLLiAS LK係列大型可編程控製器硬件手冊.2011
作者簡介
遲曉暉（1979-），女，工程師，主要從事PLC產品市場推廣工作，並對關鍵項目給與必要的技術支持工作。
About the author
Chi Xiaohui (1979 -), female, engineer, mainly engaged in the work of the PLC product marketing and key projects to give the necessary technical support work.
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