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安全玻璃、节能玻璃。公司专注于玻璃深加工技术装备研发，具有完整产业链和持续自主创新能力，位居玻璃深加工装备行业的。钢化炉年产量300多台，所生产的玻璃深加工设备出口到世界多个国家和地区，包括欧美市场。
图1 办公大楼 图2 钢化设备
二、系统介绍
1．简要工艺介绍
水平辊道式玻璃钢化炉（图2），是既是北玻的发家产品，也是其主要产品之一。简单框图如下：
玻璃在加热段加热到指定温度后，采用冷却介质快速冷却的过程。普通的平板玻璃经上片辊道输送进加热炉，在加热炉中由加热辊道带动其往复摆动，均匀加热至工艺温度后送入风栅辊道用强风淬冷，再经定时冷却后，送至卸片辊道，即完成一个周期的生产过程。
2、系统硬件架构
钢化炉的控制系统主要分两大部分：温度控制、玻璃输送控制，温度控制目前我们采用的方式主要有板卡和模块，在次不再赘述。主要介绍一下玻璃的输送控制，输送控制系统主要由PLC和相应的执行机构组成。
从上述的简要框图来看，玻璃的输送控制并不复杂，但是本系统安全性和稳定性要求极高，另外钢化炉属非标设备，种类繁多，由于我们的产量又很大，就又要求程序的标准化程度高。OMRON一直是我们的合作伙伴，早我们使用的是OMRON的C200HG PLC，为了进一步tigao程序的标准化程度，又升级为OMRON CJ1系列PLC,其中某一个型号的钢化炉硬件配置如下：
1）、PLC配置：电源：CJ1W-PA205R 1个，CPU;CJ1G-CPU43H 3.0版1个，高速计数：CJ1W-CT021 1个，模拟量单元：CJ1W-DA08C，输出：CJ1W-OC211 2个，输入：CJ1W-ID211 2个。
2）、编码器2个，传感器数个，变频器6台。
三． 控制系统的功能
1、工艺动作过程
玻璃钢化炉主要是由上片段、加热段、成型段（包括风冷部分）、取片段四大部分组成，各段都配置变频器由PLC自动控制，进行无极变速，以便各段速度完全同步。系统采用PLC为中心控制器完成对系统运动的时间顺序逻辑控制、以及状态报警显示等任务。在加热辊道和风冷辊道上各装一个旋转编码器，以检测玻璃在加热辊道和风冷辊道运动位置，确保玻璃在整条生产线上的运动定位准确，系统的操作控制、实时数据采集和动作过程监视、各种参数的显示和设定，由工控机来实现。见图3和图4
图3 PLC控制柜 图4 变频器控制柜
玻璃经由上片台输送到上片光眼处进行等待，当进炉条件满足时，上片和炉体传动同步运行将玻璃输送到炉膛内。玻璃在加热段进行均匀加热，启动加热计时器，进行加热计时。由于炉膛长度有限，且玻璃不能停顿，因此在加热计时未到之前，玻璃在炉膛内进行往复摆动，直至出炉。加热计时到，打开后炉门，准备出炉。出炉时，加热段和成型段进行同步传动，将玻璃输送到成型段。在玻璃输送进成型段的过程中，根据成型工艺不同，启动冷却系统并进行冷却计时，玻璃在成型段内和在炉体内一样，也要进行往复摆动，直至冷却结束。冷却结束后，由成型段和取片段共同将玻璃输送到取片段，然后由工人取走。即完成一个生产周期。
2、工艺特点
从工艺过程来看输送控制很简单，但是有几点要求还是很高的：1）.当将玻璃从上一段输送到下一段时，两段的速度同步性要求很高，否则会划伤玻璃的接触面的，因此输送的速度控制要；2）、当玻璃进入加热段，加热段的运动一定要可靠，不能有任何差错，否则玻璃会软化后粘在辊道，从而损坏辊道，加热段辊道使用的是陶瓷辊道，价格比较昂贵，所以加热段的运行一定要稳定可靠；3）.成型段既有平板，也有曲面的，当非平板玻璃时，要求定位精度要高，重复精度也要高，否则生产的产品就不能满足要求。
3、编程
CJ1 PLC具有任务编程和功能块编程，根据设备结构可以将设备分成多个任务，如上片、加热、成型、风冷和取片等。这些任务可以一个人完成，也可以多个人完成，后按照条件调用各个任务。这是根据设备结构进行任务划分，同时根据各个功能进行功能块编程：输送功能、往复功能、计时功能、计数功能、传动报警等，功能相同或类似的可以编写一个功能块，在不同的任务中需要执行相同或类似功能时只需调用编好的功能块即可，避免了重复编程。见图5
图5 程序的工程区和编程区
可以人为地指定IO地址，不局限于硬件槽位，而且还可以为预留的空置槽位设置一个虚拟地址，以后增加模块时，将需要增加的模块再添加上即可。这样在考虑程序框架时无需考虑硬件的变化，编程时提前确定好IO地址，当硬件确定好后，只改变IO表即可，没有的模块设置为虚拟地址，无需改动程序。这对非标设备，不仅大大节省了程序开发时间，也不会因硬件的变化修改程序，进而实现程序的标准化；而且由于在空置的位置不需要增加什么占位模块，更不需要放置备用模块，从而大大降低硬件成本。见图6
图6 IO表
四﹑项目运行
项目由C200HG升级为CJ1系统已经六年多了，使用CJ1系统的设备有一千多台，还有多台设备出口国外，运行非常稳定，使用和维护十分方便，得到国内外客户的。
五﹑应用体会
1．CJ1体积小巧，节省空间；指令高速且灵活；
2．任务化编程、虚拟地址编程和功能块编程，既简化了编程过程，也避免了相同功能重复编程，节省了开发时间，同时还tigao了程序的标准化程度；
3．使用CJ1系统后大大地tigao了设备定位准确行，运行稳定性，可靠性，从而tigao生产效率。
1 引言
进入21世纪以来，我国人口数量快速增长，用水需求量明显加大，是我国城市可持续发展的主要矛盾之一，因此解决城市水资源缺乏和水环境恶化问题刻不容缓。而随着自动化技术在各行业的不断发展，污水处理行业的自动化水平也在快速tigao。目前，在污水处理行业中多采用PLC控制器进行自动控制，上位计算机进行工艺参数监视和设置的系统控制模式[1]。本文以海兴县污水处理厂为例进行系统组成、功能等介绍。
海兴县污水处理厂设计规模为日处理污水二万吨，出水标准为一级A。水厂工程采用CASS+深度处理工艺，厂区主要由格栅及沉砂系统、tisheng泵房、CASS池生物反应系统、曝气生物滤池系统、V型滤池系统及污泥浓缩系统构成。
2 污水处理控制系统的硬件设计
2.1 控制系统整体结构
污水处理厂自动化控制系统分为三级管理，包括生产管理级(中央控制室)、现场控制级(PLC控制站)及就地控制级。现场各种数据通过PLC系统进行采集，并通过主干通讯网络——工业以太网传送到中央控制室监控计算机集中监控和管理。同样，中央控制室监控计算机的控制命令也通过上述通道传送到PLC的测控终端，实施各单元的分散控制。
(1)生产管理级(中央控制室)
中控室管理层是系统的核心，完成对污水处理过程各部分的管理和控制，并实现厂级的办公自动化。通过高分辨率液晶显示器及投影仪可直观地动态显示全厂各工艺流程段的实时工况、各工艺参数的趋势画面，操作人员可及时掌握全厂运行情况。
(2)现场控制级(PLC站)
控制层是实现系统自动控制的关键。按照自动控制工艺要求，控制层的PLC通过程序控制整个污水处理厂的设备，实现对现场设备运行状态以及参数(如压力、liuliang、温度、PH值等)的采集，以及执行管理层的命令。
(3)就地控制级(设备层)
将现场控制箱上的“就地/远程”旋钮切换至“就地”位置，通过箱上的“启动/停止”按钮实现设备的就地启停控制。
海兴县污水厂控制系统的拓扑结构与功能配置如图1 所示：
2.2 下位PLC系统配置
海兴县污水厂自动控制系统采用北京和利时公司的LK系列PLC作为主控制器对生产过程进行监视和控制。模块式PLC控制系统的硬件部分主要包括CPU模块、I/O模块、通讯模块、电源模块、接口模块等，根据控制功能的复杂程度和控制对象的点号统计进行相应的配置。据统计，整个污水厂需要PLC控制的I/O点共829，共分四个PLC控制站：1#PLC站仅有一个主站；2#PLC站仅有一个主站；3#PLC站包括主站和一个远程从站；4#PLC站包括主站和两个远程从站。各个控制站的功能和分别如下：
(1)污泥脱水机房工作站——1#PLC控制站
负责采集水厂进水水质数据，以及格栅系统、旋流沉砂系统、污泥浓缩系统设备的状态采集和设备的控制。
(2)鼓风机房工作站——2#PLC控制站
负责采集CASS池水质数据，以及搅拌系统、滗水系统、曝气系统设备状态的采集和设备的控制。
(3)曝气生物滤池工作站——3#PLC控制站
负责采集曝气生物滤池水质数据，以及二次tisheng系统、曝气系统、反冲洗系统设备状态的采集和设备的控制。
(4)V型滤池工作站——4#PLC控制站
负责采集V型滤池水质数据，以及反冲洗系统、出水系统设备状态的采集和设备的控制。
总而言之，PLC 控制系统实现了主站与从站的数据交换及数据处理，主站对各个从站的监控和人机交互的可视性。
2.3 上位监控系统硬件配置
工程师和操作员站设立在中控室，其主要由两套互为冗余的操作站、一套投影仪、一台故障打印机、一台图表打印机、一套UPS电源组成。
中控室的两台监控操作站，其中一台为系统监控管理计算机，可对在污水处理厂的各类设备状态、工艺过程参数进行实时检测和监控，提供给操作人员、管理人员进行运行管理的人机界面，另一台为信息监控管理计算机，负责实时和定时记录以及报表的生产和打印。
3 污水处理控制系统的软件设计
3.1下位PLC控制程序开发
PLC程序设计采用北京和利时公司推出的Powerpro 下位机软件，根据工艺要求，编写格栅、tisheng泵房、旋流沉砂池、CASS池、二次tisheng泵、曝气生物滤池、V型滤池等子程序。污水处理工艺流程图如图2所示：
(1)格栅系统控制
格栅系统主控对象为格栅机组、螺旋输送机以及超声波液位计。其控制可在监控计算机上设置液位控制和定时控制，当采用液位控制时，是靠格栅的前后液位差来控制格栅机的启停，当液位差达到设定的水位上限时，PLC控制器会发出命令启动格栅设备；当水位差小于设置的下限时，格栅机组将接受到PLC控制器发出的停止的信号。操作人员可以在上位机上设定设备的启停液位或者运行周期。
(2)tisheng泵控制
tisheng泵的控制工艺要求是根据液位的高低来自动控制tisheng泵的启停，项目现场采用两用一备方式。当其中的泵出现故障时，故障泵会自动切出自控程序，备用泵会自动切入自控程序。这样长期运行能保证泵的运行时间大致相同。
(3)旋流沉砂池系统控制
旋流沉砂系统主控对象为搅拌器、罗茨风机和砂水分离器。系统工作原理如下：污水从沉砂池的切向进入，具有一定的流速，从而对沙砾产生离心力，使较重的沙砾沿池壁沉降到池底集砂槽。搅拌器的桨叶旋转形成轴向涡流，产生一个轻微的上升流动，从而带动污水排出，流入下一道工艺流程进行处理。罗茨风机为旋流沉砂池提供空气，达到气提的作用，另外气提直接将沉砂输送到砂水分离器，实现沙砾与污水的彻底分离[2]。其控制工艺要求如下：搅拌器、风机和砂水分离器以一定周期运转，通过工程师站可以设定运行时间。
(4) CASS池系统控制
CASS池系统操作周期分为四个步骤：曝气阶段，鼓风机向反应池内充氧，此时有机污染物被微生物氧化分解；沉淀阶段，微生物利用水中剩余的DO进行进一步氧化分解，活性污泥逐渐沉淀到池底，上层水变清，污泥回流泵将部分活性污泥送回预反应区，剩余污泥泵则将反应池多余污泥抽到污泥脱水间；滗水阶段，沉淀结束后，置于反应池末端的滗水器开始工作，自上而下逐渐排出上清液；闲置阶段，滗水器上升到原始位置阶段，等待下一周期滗水。根据上述工艺要求，对CASS工艺的各个阶段编写控制子程序。
(5)曝气生物滤池系统控制
曝气风机其控制工艺要求：曝气风机为24小时运转，每天中午12点更换一台风机，这样可以保证三台风机运行的时间大体相等。
反冲洗系统控制主要是控制反洗风机、反洗泵以及阀门来实现反冲洗的功能，每两天进行一次反冲洗。
(6)V型滤池系统控制
V型滤池系统的自动控制主要是滤池的自动反冲洗功能。子程序控制的主要设备有反洗泵、反洗风机、阀门以及仪表工艺参数，每两天进行一次反冲洗。
3.2上位机监控系统的实现
本控制系统上位监控系统采用北京和利时公司的上位机软件FacView。监控软件将现场各分系统的运行状态形象、直观、实时地显示在中控室的工控机上，使操作员在中控室能实时获得现场数据和信息并对污水处理厂的运行进行管理。友好的人机界面把分散的、单回路的测控系统进行了统一的管理，另外还有数据报警、历史数据存储、报表显示、趋势显示等多种功能。
计算机监控画面主要包括全厂工艺图、格栅及沉砂系统、CASS工艺、曝气生物滤池、V型滤池、仪表数据图、趋势图、报警图、报表，各个画面之间可以实现自由切换，全厂工艺图如图3所示：
4 结语
该自动控制系统实行集中控制，分散管理的方式，把管理层和控制层分开，通过对全过程的监控，实现了污水处理整个过程的全自动化运营，保证了污水生产运行的安全可靠，大大tigao了污水处理的自动化控制水平和管理水平，减轻了劳动强度，从而tigao了生产效率，降低了水厂能耗。其中，PLC 控制器发挥了相当重要的作用。自投产运行以来，控制系统运行平稳，处理水质达到排放标准，不仅改善了人们的生活环境，而且为社会的可持续发展发挥了积极的作用，取得了社会和经济双重效益。
