西门子6ES7223-1BF22-0XA8物优价廉

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一、前言
随着二十一世纪的到来，我们进入了一个飞速发展的信息时代，在这个时代计算机的应用将更加深入，对于我们供水行业来说更是面临新时代的挑战。如何面对挑战，如何把先进的技术应用到我们的供水企业中，让计算机技术更好的为我们的各项生产和工作服务，在应用中增加经济效益、tigao工作效率和工作质量。
在城市供水中，对于现代化技术的应用十分迫切。对于生产来说，实现水厂与供水调度系统自动化是保证供水安全、优质的关键，同时又是使供水生产实现科学性、高效性和合理性的有效措施；对于供水管理来说，实现供水企业内部协调一致是供水企业发展的关键，同时又是使供水企业更好地发挥供水作用、保证供水的发展的必不可少的手段。利用当今飞速发展的计算机技术、网络技术、通讯技术、工业控制等先进的技术，把我们的供水现代化生产、管理推向一个新的高度，同时也对我们提出了更加严峻的考验和更高的要求。

二、系统设计要求
1、整个系统设计全面、技术先进可靠，可运行于不同供水企业不同的环境。
2、系统的各部分设计有多种不同的组合，为不同情况的供水企业提供适宜的方案和系统，系统具备充分的适宜性。
3、整个系统能够得到全方位的技术支持，保证系统长期的运行和持续的技术发展。
4、软件设计具有开放式的结构，不仅平台开放，而且数据也采用开放的数据库模式，以保证系统的兼容性。
5、系统中各部分软件、硬件均具有标准化的网络接口或通讯协议，保证网络运行的可靠性和通讯的连续、完整性。
6、系统具有严格的安全性和保密性，从网络安全到数据安全等各方面全面考虑，并经过长时间实际应用的检验。
7、系统能够为供水企业的生产、服务、经营、管理提供各方面的支持，并通过合理地应用系统使企业优化运行，tigao综合效益。
8、整个系统使用方便，同时具有高的性能价格比，保护供水企业的投资利益。

三、上位机监控软件
《世纪星组态软件》是在PC机上开发的智能型人机接口（MMI）软件系统，它以bbbbbbs 98/2000/NT/XP 中文平台作为其操作系统，全中文界面，并充分利用了bbbbbbs的各种便利功能。
《世纪星组态软件》由开发系统和运行系统组成。开发系统是《世纪星组态软件》的集成开发环境，软件开发者在这个环境中完成界面的设计、数据库定义、动画连接、硬件设备安装、网络配置、系统配置等。该系统具有先进完善的图形生成功能；数据库中有多种数据类型，不但能合理地抽象控制对象，而且能非常简单、方便地对数据的报警、趋势曲线、历史数据记录、安全防范等进行操作；开发者利用其丰富的图形控件和自定义图库功能，可以大大减少设计界面的时间；通过简单而实用的编程命令语言，开发者不需要编程经验就可以设计完成实际工程；方便的硬件设备安装向导和全面地支持国内国际工控底层设备，彻底实现工控现场的数据采集和监控功能。
运行系统是《世纪星组态软件》系统的实时运行环境，用于显示开发系统中建立的动画图形画面，并负责数据库与硬件设备的数据交换。运行系统能实时而形象地反映现场的所有参数和实际情况；通过实时数据库管理从工业控制对象采集各种数据；可把数据的变化用动画的方式形象地表示出来，同时完成实时和历史报警、历史数据记录、实时和历史趋势曲线等监控功能；可生成历史数据文件，用于追忆历史事件；灵活方便的组态式报表，可充分满足用户的各种报表需要。

四、生产监控调度系统

生产监控调度系统简称SCADA系统，就是实时生产监测和监控；系统主要是包括：调度中心监控（ 生产监控、客户服务中心 ）、管网监测、水源地监控、加压泵站监控和水厂监控等几个方面的内容。
生产监控调度系统实现如下基本功能：
● 管网压力、liuliang监测；
● 用水重点户、大户计量监测；
● 水源井自动控制、水源井无人职守远程控制；
● 加压泵站自动控制、加压泵站无人职守远程控制；
● 水厂自动控制、水厂远程监控；
● 水处理工艺自动控制；
● 生产调度中心计算机宏观远程控制；

1、调度中心

基本功能如下：
（1） 数据通讯采集：通过无线或有线的方式进行各类调度数据的采集（如：管网压力信号、liuliang信号、水泵运行状况、清水池水位、水质状况等）；
（2） 画面显示：整个供水系统从管网到水源生产的各个环节的全面和局部的图形展示（ 如：整个管网运行图、局部管网运行图、加压泵站和水厂运行模拟实景图等 ），动态的显示各部分运行情况，使整个调度系统更加全面和直观；
（3）报警管理：提供整个管网异常状况的报警，并且对供水生产其他环节的运行情况实施远程监测，提供异常状况的报警；
（4） 实时数据库和历史数据库的生成：保证数据的及时性，同时也保证了数据的连续性，为监控和数据的分析提供了可靠的依据；
（5） 事故追忆：主动实现事故数据的追忆，同时提供事故追忆时间和数据状况等相关数据；
（6） 实时监控：通过无线实现对各级生产环节的直接监控，保证调度命令的及时性；
（7）过程控制：通过软件设定和相应的硬件配合，实现供水生产的过程控制；
⑻ 统计计算和分析：通过采集和存储的实时数据和历史记录进行综合统计和分项分析，比如：管网压力、liuliang、电机的电量等等；
（8） 报表和曲线：具有自由报表和自由曲线，报表可根据要求生成清单、统计报表和分类报表；曲线可生成实时变化曲线、对比曲线、综合曲线和定时曲线等；
（9）人工补录：对于系统中的不完整部分进行人工录入，使整个调度数据更加完整；
（10）系统定义及维护：适用于系统维护人员，维护人员经过短暂培训可以很快地掌握，如何对整个系统进行定义，并能够简便地维护系统；
（11）信号管理：分析信号传输的强弱，同时监视在信号传输中可能遇到的干扰，也可以对终端传递上来的数据进行准确性分析；
（12） 参数设置：使整个调度中的各种变量和功能都通过简单地参数配置实现。
（13）语音服务系统：是一个相对独立的系统，同时也是调度系统的补充，通过电话、网络于用户直接交流。

2、管网监测

基本功能如下：
（1）准确掌握整个城区管网的运行状况，并且在重点管线、重点单位设立管网测压点，以保证供水服务；
（2）了解供水末梢水压情况，同时监测供水不利点的水压状况，为管网平差计算提供数据依据；
（3）采集管网数据，作为测压点来说主要是采集压力信号，可以进行扩充；
（4）调制解调压力数据，并准确地发往调度中心，并接收调度中心指令；
（5）信号适用数据范围广，如：0-5V，4-20mA ,0-10V等类型；
（6）实时对管网压力进行监测，对管网内的压力数据进行存储，并传输到调度中心；
（7）对重点用户及重要管线作远程计量，使中心调度能实时了解用水量变化；
（8）对管网内压力的突变进行分析，排除干扰，对实际情况进行报警，并且将报警传输给调度中心；
（9）具有断电保护功能，保证数据不丢失；同时还数据追补功能，对调度中心未接受到的数据进行追补；
（10）无线通讯采用标准通讯协议，有效防止误码出现，保证通讯质量和准确性；
（11） 具有中继功能，为无线通讯提供有效的延伸，保证远距离（40公里以上）数据的无线通讯；

3、水源地、加压泵站监控

基本功能如下：
（1）实时监控水源地、加压泵站的的运行状况，并且根据管网情况及时地调节，以保证供水服务；
（2）通过调度中心实现对水源地、加压泵站的远程监控；
（3）水源地、加压泵站的各类数据如：压力、liuliang、泵的开停、转速、温度、电度、电流和电压等各类信号，可以进行扩充；
（4）调制解调压力数据，并准确地发往调度中心，并接收调度中心指令；
（5）信号适用数据范围广，如：0-5V，4-20mA ,0-10V，脉冲信号等类型；
（6）实时对水源地、加压泵站进行监控，对各类数据进行存储，并传输到调度中心；
（7）本地控制实现闭环控制功能，使控制的环节更加安全可靠，并且将控制过程记录，连同控制数据一起传输到调度中心；
（8）控制命令执行时采用循环监测，调度中心能够实时监测整个控制过程，并对突发情况进行报警，保证控制命令的贯彻；
（9）具有断电保护功能，保证数据不丢失；同时还具有数据追补功能，对调度中心未接受到的数据进行追补；
（10）无线通讯采用标准通讯协议，有效防止误码出现，保证通讯质量和准确性；
（11）具有中继功能，为无线通讯提供有效的延伸，保证远距离（40公里以上）数据的无线通讯；

4、水厂监测

基本功能如下：
（1）实时监控水厂的运行状况，并且根据管网情况和水源地情况及时地调节，以保证供水服务；
（2）通过调度中心实现对水厂的远程监控，同时可以在水厂设立二级调度中心，以水厂为中心，通过水厂调度中心直接监控管网情况和水源地运行状况，它与调度中心相互通讯；
（3）可集中控制整个水厂的水工艺的全自动过程，比如：加药、加氯和过滤池等水处理环节，使水处理更加准确和完备，同时能够自动对整个处理过程和处理情况进行监测和控制；
（4）二级调度中心可以采取有线和无线两种方式来进行数据采集和控制，水厂监控各类数据如：压力、liuliang、水位、泵的开停、转速、温度、余氯、浊度、PH值、电度、电流和电压等各类信号，可以进行扩充；
（5）调制解调压力数据，并准确地发往调度中心，并接收调度中心指令；
（6）信号适用数据范围广，如：0-5V，4-20mA ,0-10V，脉冲信号，232/485等类型；
（7）实时对水厂进行监控，对各类数据进行存储，二级调度具有与调度中心相类似的功能，所有的数据和信息可以通过无线和有线两种方式传输到调度中心；
（8）二级调度中心对二级调度所属的管网、水厂运行、水源地运行具有统计、汇总和分析的功能；
（9）具有断电保护功能，保证数据不丢失；同时还数据追补功能，对调度中心未接受到的数据进行追补；
（10）无线通讯和采用标准无线通讯协议，有效防止误码出现；有线通讯协议主要是232/485和TCP/IP等通用协议，保证通讯质量和准确性；
（11） 具有中继功能，为无线通讯提供有效的延伸，保证远距离（40公里以上）数据的无线通讯；
（13）调度中心可以和二级调度中心进行无线的文件或数据的传输，这不同于以往的通讯，它能够充分利用无线通讯的容量传输一些数据库文件、文本文件等内容，实现调度中心与二级调度的更加紧密的结合。

一、概述
一般供水方式，多为根据用水量调节开停泵数量，压力偏小时加泵，压力偏高时减泵。传统的控制方式为人工手动控制，存在着如下缺点： 操作方式落后，人为因素很大；管理方式落后，无法建立严格的科学管理体制；设备运行不合理，维修量大，使用寿命短；能耗高、机械磨损大，生产成本高；采用自动恒压供水系统，可以大大改善供水性能，稳定供水压力，节约电能。

二、系统结构

系统采用一台变频器控制多台水泵以循环工作的方式，中心控制器为PLC可编程控制器，以设定压力和反馈压力为控制目标，以PID为控制算法组成闭环控制系统。以降压启动柜或软启动器作为工频运行回路或独立的后备系统。实时采集水网参数、电网参数、电机温度、设备运行状态，达到优化运行、可靠保护、确保供水、节约电耗。

三、控制方式
以出口总管网水压为控制目标，以供水时间、季节为参考值，合理组合开泵台数，减少开停泵次数，达到稳定水压、节电供水之目的。
1、通过调节开、停泵组数量和变频调速泵的转速，达到调节管网水压目的，稳定供水压力。
2、调节精度：-0.1Mpa～+0.1Mpa。
3、以管网水压为控制目标，达到高效节能供水。
4、以24小时为周期，根据用水量不同可上分段设定供水压力，PLC依据设定值自动运行。
5、以“先入先出”为准则，对水泵进行优化组合，循环投切。 通过对变频机组负荷的实时计算，确定各泵的开、停时间，使各泵在高效区段工作并磨损均匀。
6、阀门自动控制。工作程序为：
开泵----检测泵出口水压----压力达到设定值时开阀----检测阀门开尽限位。
关阀----检测阀门关尽限位----停泵。
7、通过PLCjingque控制，使泵组的变、工频运行实现无扰动切换。并保证各泵的磨损均匀，
8、通过对供水量的计算，限制泵组在临界状态的频繁起停。
9、每台泵组后备手动软起控制功能，确保故障的情况下不间断供水。
10、水压异常报警，低水池水位过低自动停机，用水量极小时自动停机。
11、软启动，减少了单泵启动电流、冲击和水泵机械磨损，延长设备的使用寿命。
12、PLC与上位监控站连网功能。
13、自动运行，远程运行，手动运行。手动运行为高优先权。
14、 监测所有设备的相关参数：电机电压、电流、温度、运行时间、运行状态、出口水压、阀门 状态、阀门故障、水池水位、管网水压、水质参数。 中心控制室进行网络通讯，协调生产。
15、 对排污泵进行实时监控和自动控制。

四、技术经济指标分析
1、对于水泵其扬程（H）、流 量（Q）、转速（N）和轴功率（P）之间存在如下关系： Q=K1*N H=K2*N2 P=K3*H*Q=K1*K2*K3*N3=K*N3
由此可见，水泵出口liuliang与转速成正比，扬程与转速的平方成正比，消耗的轴功率与转速的三次方成正比。对水泵进行调速运行，不仅对供水liuliang与压力进行调节，而且有着非常明显的节能效果。当变频泵运行45Hz时。比工频运转节电27%。P（45）/p（50）=（45/50）3=73%
2、应用变频调速可以根据用水需求量对水泵liuliang进行无级调整，减少开停工频泵的次数，减少对电网及水泵机械的冲击，延长设备的使用寿命，大大减少爆管的危险性，减少工程维修费用和跑水的浪费，间接节约了成本。
3、根据供水施工的经验和运行数据分析，一般每天可分为几个档次的压力供水，其直接节电率在10%以上。考虑减少维修费用，延长设备使用寿命，tigao管理水平和自动化监控能力等间接节能效率，总节能率可达18%以上。

五、上位机监控软件
《世纪星组态软件》是在PC机上开发的智能型人机接口（MMI）软件系统，它以bbbbbbs 98/2000/NT/XP 中文平台作为其操作系统，全中文界面，并充分利用了bbbbbbs的各种便利功能。
《世纪星组态软件》由开发系统和运行系统组成。开发系统是《世纪星组态软件》的集成开发环境，软件开发者在这个环境中完成界面的设计、数据库定义、动画连接、硬件设备安装、网络配置、系统配置等。该系统具有先进完善的图形生成功能；数据库中有多种数据类型，不但能合理地抽象控制对象，而且能非常简单、方便地对数据的报警、趋势曲线、历史数据记录、安全防范等进行操作；开发者利用其丰富的图形控件和自定义图库功能，可以大大减少设计界面的时间；通过简单而实用的编程命令语言，开发者不需要编程经验就可以设计完成实际工程；方便的硬件设备安装向导和全面地支持国内国际工控底层设备，彻底实现工控现场的数据采集和监控功能。
运行系统是《世纪星组态软件》系统的实时运行环境，用于显示开发系统中建立的动画图形画面，并负责数据库与硬件设备的数据交换。运行系统能实时而形象地反映现场的所有参数和实际情况；通过实时数据库管理从工业控制对象采集各种数据；可把数据的变化用动画的方式形象地表示出来，同时完成实时和历史报警、历史数据记录、实时和历史趋势曲线等监控功能；可生成历史数据文件，用于追忆历史事件；灵活方便的组态式报表，可充分满足用户的各种报表需要。

六、工艺过程
1、主画面

2、PID 调节

3、打印报表

1 引言

近几年随着我国经济建设的快速发展，在能源供应上很多地区都出现电力资源紧缺的状况，因此许多电厂纷纷进行新建或扩建改造。深圳西部电厂原有4台（#1—#4）300MW 机组，为tigao发电能力又续建#5、#6机组（2×300MW）。西部电厂原有两列化学水处理系统，续建工程的化学水处理系统扩建一列100~140m3/h化学除盐系统，其余设备与已有化学水处理系统共用。原有化学水处理系统使用传统的模拟屏方式进行监控，自动化水平不高并且效率很低。续建2台机组后，废除原有化学水处理系统的控制系统，将原有化学水处理系统和扩建的一列化学水处理系统统一采用一套冗余PLC控制系统进行集中控制。

2 化学水处理系统工艺流程

2.1.化学水处理系统流程

原有化学水处理系统流程为：自来水→蓄水池→升压泵→活性炭过滤器→阳离子交换器→除二氧化碳器→中间水箱→中间水泵→阴离子交换器→混合离子交换器→除盐水箱→除盐水泵。通过对现有系统运行状况的现场调查和对水质分析报告分析，自来水中的悬浮物含量较高，严重地污染了活性炭和离子交换树脂。因此，续建工程增加3台高效纤维过滤器对自来水进行深度过滤处理。

续建化学水处理系统流程为：自来水→蓄水池→升压泵→高效纤维过滤器→活性炭过滤器→阳离子交换器→除二氧化碳器→中间水箱→中间水泵→阴离子交换器→混合离子交换器→除盐水箱→除盐水泵。

2.2. 续建工程与原有系统的连接及运行方式

原有120t/h出力的一级除盐+混床设备2列，续建工程仅再扩建1列出力为120t/h的同样设备。除盐水泵、再生水泵、压缩空气系统、酸碱再生系统和废液处理系统与原有系统共用。

3台高效过滤器采用并联运行方式，正常工况2台运行，1台备用。高效过滤器不仅对续建工程所需的自来水进行预处理，而且对原有系统的自来水也进行预处理。

2台活性炭过滤器和一级除盐设备构成一个系列，采用串联运行方式，正常工况2列运行，一列备用。其中每系列的2台活性炭过滤器，当水质好时1台运行（去除游离余氯），1台备用；当进水水质恶化时2台同时运行（去除有机物）。

混床采用并联，正常工况2台运行，1台备用。

3套一级除盐单元与3台混床之间设有切换阀门，受已有系统的限制，仅#1一级除盐设备和#1混床与#2一级除盐设备和#2混床可以同时交叉运行，#1一级除盐设备和#1混床与#3一级除盐设备和#3混床可以同时交叉运行。机组启动时，上述3列设备同时投入运行，满足大的补给水量。

3 系统配置

系统网络结构图

系统由两台上位计算机和一套冗余PLC系统构成。上位计算机系统采用工业级计算机构成功能强大的监测与控制系统，计算机上安装Inbbblutiong公司的FIX7.0工业监测与控制系统软件，通过合理的系统设计和系统组态，实现对整个化学水处理工艺流程的动态监视和控制。通过上位计算机系统和强大的工业控制传输网络，实现对整个生产工艺工程的自动化管理和控制。

PLC选用德维森公司PPC11冗余控制器，控制系统采用双机热备冗余方式，通过远程I/O的方式连接现场需要监测与控制的点，远程I/O由通讯处理器和PPC11系列I/O模块组成。冗余的主控制站可以保证系统的停机维护时间为零，大限度的减少人对系统的干预。主控制系统热备系统和远程I/O控制站之间采用高性能的工业以太网总线传输网络，实现信息的可靠、安全、稳定的传输。

上位计算机系统安装与PLC控制单元之间采用工业以太网传输网络。以太网属，工业以太网已达到高传输安全性和可靠性要求，现已广泛用于程序维护、向MIS和MES系统传递工厂数据、监控、连接人机界面、记录事件和告警。工业以太网具有高传输速率（目前达到100M）、集线器技术的确定性、不需考虑网络的拓扑结构、传输物理介质多样（双绞线、光纤、同轴电缆）、集线器的应用可不考虑网络的扩展等优点。

通过以太网络将上位计算机系统和现场监测与控制点紧密的结合为一个整体，构成一个完整的系统。在这样高速传输网络上，可以很方便的利用PLC系统所特有的功能，实现对整个控制系统的计算机在线远程诊断功能。

4 控制功能

水处理系统所有控制阀采用就地和远程控制方式，即使在程控系统完全故障的情况下还可以通过就地控制实现手动制水，保证机组锅炉的可靠用水。控制箱上选用3位选择开关，分别为就地开、就地关、远程控制。选择远程控制时，控制阀由操作员在操作站上控制。操作员可以在操作站对控制阀进行状态监视和动作控制，对控制阀的控制可分选择自动和手动方式。在自动方式时控制阀受PLC逻辑程序控制，在手动方式时控制阀由操作员直接在操作界面上点击控制。

操作界面图例

一级除盐设备的投运和再生由PLC实现自动控制，也可通过键盘和鼠标在控制室内的操作站上进行远方操作。一级除盐设备的出水导电率超过规定值或周期制水量达规定值时，自动解列并报警，然后自动投入再生程序。混合离子交换器的投运和再生由PLC实现自动控制，或者通过键盘和鼠标进行远方操作。当混合离子交换器出水导电率和二氧化硅超过规定值，或周期制水量达规定值时，自动解列并报警，然后自动投入再生程序。高效过滤器和活性碳过滤器由PLC实现自动控制，也可采用键盘和鼠标在控制室内的操作站上进行远方操作。当其进出口压差超过规定值，或周期制水量达规定值时，自动解列并报警，然后自动投入反洗程序。以上操作以前都由操作人员执行，执行新系统后上述操作都可以不需要操作人员干预。

中间水箱水位由PLC实现自动控制（通过调节阳床入口调节阀），使一级除盐系统投运时中间水箱水位稳定在正常位置。中间水泵启停与中间水位联锁，低液位启泵、高液位停泵，保证中间水泵的安全使用。

阀门、泵等的控制状态显示，自动／手动／就地操作和选择联锁。系统所有liuliang、压力可在操作界面上实时监视，原水liuliang、阴床出口liuliang、混床出口liuliang显示积算并作历史纪录，可分别查看一级除盐、混床再生制水量。

系统控制每列除盐装置的投运、停止和再生程序、自动加酸加碱程序、自动/半自动启动另一列除盐装置程序等。对于顺控设置必要的分步操作、成组操作或单独操作等，并有跳步、中断或旁路等操作功能。系统投运以及活性炭清洗、一级除盐再生和混床再生可由系统自动完成或操作员步延、步进手动干预，在操作站界面上显示各步骤设定时间和剩余时间以及步进、步延指示等。

5 结束语

深圳西部电厂化学水处理系统全部改造完成后于2003年7月正式投运，经过改造后自动化控制水平明显tigao，制水量由原先的平均每小时120m3tisheng到平均每小时140—160m3，完全保证了6台发电机组的用水需要。由于控制水平的tigao，制水过程中产生的废水量明显减少，起到了一定环保节能效果。系统高度的可靠性和直观简易的操作性使得控制中心值班室由原来的2人值班该为1人值班，大大节约了人力成本。该系统建成后运行可靠，生产效率明显tigao，因此受到用户的好评，并经常成为其它电厂同行参观效仿的对象。