西门子6ES7211-1HE40-0XB0性能参数

自动化系统方案
　　　　根据工艺上工作区的划分，系统控制划分了五个站，其中四个站相对于进水泵站、鼓风机房站、污泥区站、离心机房站，另外在加上一个中央监控站。
　　　　在控制方案中采用了SIEMENS SIMATIC S7-300 PLC + PROFIBUS + PC的结构， 共有5个PLC 控制器 、6个上位PC监控站，具体分配是： 进水泵站 （INLET STATION）： S7-300 PLC× 1 + PC× 1
　　鼓风机站（BLOWERS STATION）： S7-300 PLC× 1 + PC× 1
　　污泥站（SLUDGE STATION）： S7-300 PLC× 1 + PC× 1
　　离心机站（CENTRIFUGE）： S7-300 PLC× 1 + PC× 1
　　中控站（CENTRIAL CONTROL）： PC× 2
　　模拟屏（MIMIC PENAL）： S7-300 PLC× 1

　在本系统中每个就地操作站都配有一台上位监控机，这台上位机不仅能操作本地站，在一定的授权下还能对其他站进行监视和控制。中控室配有二台上位监控机，他们能同时控制所有四个就地控制站，向其发送命令。这六个上位监控机之间的关系是互为功能备用的，这就是说这六个监控站中只要有一个发生故障，另外的五个监控站通过一定的授权就能代替该站的工作。系统中所有设备的电源均由UPS提供，每个仪表的电源都由开关型端子控制，能独立开关。保证了系统安全性，和调试的方便性。
　　　　系统采用的是SIEMENS的PROFIBUS网络。PROFIBUS是当今欧洲开放型现场总线的标准，他共有三种方式：PFIBUS-FMS, ROFIBUS -DP, PROFIBUS-PA。

　　Opto 22硬件的一大功能是在必要时启动相应开关来监控储槽液位。当储槽液位达“开启”状态时，控制器启动设备并运行相关机器系统。变频驱动泵亦是如此，即根据**和压力这两个变量进行调节。
　　“我们的主要任务是基于一个**大点来进行适当的操作调整。当出水压力达到了设备预定的大值时，Opto 22控制器中的PID回路控制路将发挥作用，它会对过程变化进行自动调节，直至压力维持在大值以内。此项调节持续至整个处理过程结束或是当压力降至55gpm以下，从而保证了泵的高效运转。”
　　Biederman解释道，系统中较旧的管道有时无法抵抗高压供水泵在不同设备上所产生的较高压力。将压控PID调节与高度阀（也由Opto 22的PAC系列进行控制）结合使用，即能有效防止过压和水击对配送系统造成的损害。Waterford市每年的重大水管爆裂已由原来的60多次降低至20次。

各地专家前来参观学习Waterford市水处理系统的高度自动化

　　这些改变为Waterford市节约了巨大的资金。自96年以来，该市水处理量增长超过20%，同时能源成本也应该猛涨，但对比同期，水处理、输送能耗总经费仅增长$62，000（从每年$450，000到 $512，000）。单从污水抽送的能耗经费上，我们也可以看到这种经济性，自96年来每年增长仅为$4，000（从$68,000到 $72,000）。
　　Opto 22的PAC系列帮助Biederman使用更为灵活的流程图来设计其控制程序，其员工更易于编程和理解。工程部更是使用了Opto22的软件互联工具，创建了通信和图形界面，及时从设备中获取数据和报警信息。

人机界面的开发使得只要通过实时图像轻点鼠标即可对设备进行控制

　　例如，在某些水处理设备中，压力过滤器装载有温度传感仪用来监测储槽水温。若水温降至38度以下，系统就会发送警示邮件。
　　“同样，当储槽温度低至35度时，预设的控制程序会自动侦测储槽出水高度，开启出水开关，从而隔离过冷和破裂的压力过滤器。Biederman说道，“如果配送系统储槽液位过高，设备的回流装置会自动放水。”
Opto 22 控制系统同样能处理其他操作问题。在较大型的污水泵站，湿井中的油污和垃圾易堵塞泵，从而导致许多问题。为了解决这个困难，公用建设部的员工和Waterford市的专家设计了一种湿井回洗法并将其写入控制程序中，用来引流污水进入Vaughn Chopper泵，把其中污物打成泥状。十分钟后，二级泵启动，将污物抽离出湿井，Vaughn Chopper泵总计运行二十分钟后，回洗结束，返回正常操作。
　　Biederman使用PAC系列的软件实现了早期以一对一为模式的mistic系列控制器程序的转换。这种转换极其迅速（新软件完全适应于早期控制器），且程序无需做很大修改。
　　“Opto22 mistic系列可控程序能够与SNAP PAC控制器完好兼容，这是我们很欣赏的一点。”比Biederman扬道，“这样我们就不必时刻更新我们的硬件以获得大收益。”
　　“有了Opto22，你无需担心硬件更新换代的问题，我们会提供给你好的技术支持，让一切都变得简单起来。”Opto22技术顾问Tom Edwards做出承诺，“我们不会人为降低硬件寿命从而强迫客户购买我们的新产品，这完全取决于客户本身。SNAP PAC控制器配合PAC的软件可以与任意mistic系列输入输出端口兼容，没有任何问题。”
　　Biederman使用Inbbblution○R公司的软件为当地公共建设部中心办公室的Opto 22操作系统开发了一个人机界面。与此同时，当地的水处理设备和主要的污水泵站使用Opto 22 FactoryFloor 和PAC Display人机界面软件。
　　“相比价格更为昂贵的Inbbblution和symbol factory，PAC Display在人机界面方面同样有许多毫不逊色的优点。”Biederman说道。(Opto的软件是完全免费的，无疑比Inbbblution的产品更有经济优势)
　　比德曼接着说道，“Opto22的PAC能直接连接输入输出端，就好像我们的大脑控制中枢神经系统。输入输出端口越多，可控性就越强。”

自动读表等通讯功能实现了Waterford市信息的无线传送

　　Waterford市公建部已开始推行自动读表，这样可以将用户的水表信息通过无线设备直接传送到当地的无线宽带网络，信息再由网络直达部门办公室进行处理。这一切足不出户即可轻松完成。
　　Waterford市能建立一个在整个密歇根州甚至全国都较为**的数据采集系统，这不得不归功于Opto 22监控硬件的出色表现和当地员工的编程。
　　该市公建部的监测能力和高度自动化已赢得了社会广泛关注。每年来自美国、加拿大，超过20余位专家和外省市人员相继参观了Waterford市，惊讶于他们强大的数据采集系统和技术开展。
　　Biederman总结说：“用技术去解决问题，我们能做得更多，支出更省。技术总是在不断革新，我们要做的是保持良好的商业敏锐度去衡量Opto 22 控制系统、客户管理、以及通讯工具和基础设施，它们各自所能提供给我们到底多少的功能性，沟通性和兼容性。”

更多关于 Opto 22
产品
　　Opto 22 研发并制造可靠，灵活，易于使用的软硬件产品用于工业自动化，远程监控及数据采集应用。

SNAP PAC 系统
　　用于降低构建自动化系统的复杂度，SNAP PAC系统包括4个集成的部分
　　• SNAP PAC控制器
　　• PAC Project™软件平台
　　• SNAP PAC智能处理器
　　• SNAP I/O™

质量
　　创建于1974年，目前在市场上已销售9千万单元的设备，Opto 22高质量的产品建在全世界范围内建立了极高的声誉。Opto 22产品伴随着高品质，每个模块在美国加州当地生产，且在出厂前经过两次严格的完全测试。这种原厂制造且200%测试的模式保证其突出的可靠性，同时Opto 22为极大多数的固态继电器及光隔I/O模块提供终身保用。

罗克韦尔自动化注册商标为CENTERLINE的智能化MCC（智能化马达控制中心），自1971年开始投入市场。它采用独特的中央母线设计，内嵌**的网络总线DeviceNet，器件上采用罗克韦尔自动化的接触器、马达软启动器、交流变频器和PLC等产品，构成了结构合理、占地面积小、包含各种**的自动控制设备、现场总线控制的完整的自动化系统控制装置。经过二十多年的努力，智能化MCC以其良好的质量以及信誉保障，已被广泛用于冶金、纺织、轻工、石化、电力等厂矿企业以及交通运输和市政建设等行业。在中国西部大开发的重点工程百万吨氯化钾项目中，整个系统全部选用智能化MCC实现所有设备的控制、监测保护以及电力监控等功能。

项目介绍
　　青海盐湖工业集团100万吨氯化钾项目是国家西部大开发项目的第九大项目，该项目在原有年产30万吨的基础上扩大到年产100万吨的规模。北京金奥特曼科技有限责任公司与青海盐湖工业集团公司技术中心，在成功的完成原有10万吨扩大到30万吨的自动化系统的基础上，将罗克韦尔自动化的全方位自动化系统应用到100万吨氯化钾项目中，该项目实现了从110KV供电向下的全部控制功能，系统中使用了近百套电力监控模快、500多面智能MCC柜、上百台变频器和近20套可编程序控制器，是罗克韦尔自动化产品在中国的大规模应用，并与无线网络系统、GPS定位系统一起组成了一个**的工厂自动化系统。
        此系统的一个显著特点是整个系统通过使用了智能化MCC，实现了所有设备的网络控制与监控，也是目前在中国地区内使用罗克韦尔智能化MCC产品数量多、规模大的一个系统。

系统结构
　　氯化钾生产工艺整个过程包括原矿的采集、原矿的输送和由原矿加工成产品几部分。原矿的采集是通过多条水采机组在盐田中不断的采掘，并将采掘到的矿料输送到岸上的泵站；原矿的输送就是将由水采机组采集到的原矿通过多级泵站输送，经过数十公里输送到加工厂；加工厂将源源不断的原矿经过过滤、结晶、并加入化学药剂，经过物理化学过程生产出成品氯化钾。水采机组和加工厂两部分的控制设备全部安装在智能化MCC柜体内。

　　1.水采机组系统
　　水采机组系统包括岸基站、六套水采船和六套活动加压站系统。图1为水采机组系统的总体结构图。

 　　岸基站为水采机组控制系统的中心，包括一台操作员站、一台工程师站和一套由SLC5/05组成的可编程序控制器系统，负责对岸基站设备的控制；操作站、工程师站、可编程序控制器之间使用以太网并通过无线以太网电台与六套水采船通信。六套水采船的控制系统完全一样，每套水采船由6面MCC柜体组成，其柜面分布图如图2所示。

　　上位机包括二台前操作员站、二台后操作员站；下位机由SLC5/05组成的可编程序控制器系统，占用MCC柜体的两个单元，实现对整个水采船的控制；前后操作员站、可编程序控制器之间使用以太网并通过无线以太网电台向上与岸基站通信，向下通过无线串行电台与活动加压站通信。六台活动加压站的控制系统也完全一样，分别与六条水采船相对应，每套活动加压站系统由4面MCC柜体组成，其柜面分布图如图3所示。

　　活动加压站系统包括一个PanelView 550操作监控站和一套由SLC5/05组成的可编程序控制器系统，实现活动加压站的控制。

　　2.加工厂系统
　　加工厂系统按照工艺过程分成十个子控制系统，包括加工厂1-6号系统、冷结晶1号系统、冷结晶2号系统、干燥车间系统和包装车间系统，图4为加工厂总体结构图。

　　加工厂中心控制室中配备了6台操作员站和1台工程师站，在上一级采用了以太网和DH+网络，在下一级采用DeviceNet网络。加工厂系统中每个子系统中MCC柜的配置与水采机组类似，不再介绍。

　　智能MCC配置
　　系统中所有智能化MCC柜进线电源为交流380V,3相4线制,50赫兹,大允许故障电流为50KA；每个标准柜体尺寸为90”高,20”深，柜体防护等级为NEMA 1标准,等同于IP40标准；每面柜配有水平电缆线槽和垂直电缆线槽(变频柜除外), 使得电缆联结及铺设非常方便。通过DeviceNet总线将智能电动机保护器、智能电动机控制器、交流变频器、PLC、DSA及电力监控模块的等连接起来，实现了总线控制。本系统所设计的MCC主要包括以下几个单元：

　　1）主进线单元
　　主进线单元分别为西屋热磁型断路器,允许故障电流为50KA。配置电子脱扣单元。

　　2）计量单元
　　开关柜内配置罗克韦尔自动化公司新型电力监控数字仪表1404-M5 PM3000数字式计量表,可以同时检测电压,电流,有功,无功,KWH,等等,通过内置DEVICENET网络接口,可将以上电气参数上传至上位机。

　　3）馈电单元
　　所有馈电单元均为西屋公司热磁型断路器, 允许故障电流为65KA。

　　4）电机起动单元
　　柜内所有起动单元通断控制元件均采用西屋HMCP断路器,根据实际负荷及电机满载电流选型配置。热继电器为MCS-E3 电子式智能脱扣保护等级,手动复位。该热继电器直接配装在接触器上，实现电机的控制和保护。E3过载继电器有两个4 开关量输入点, 2个开关量输出点，1个输出触点控制接触器的控制线圈，由操作站通过内置的DeveceNet发出控制指令；E3过载继电器还具有可编程保护功能(报警,跳闸,延时,禁止视窗)，可以保护电机因过载、失相/相间不平衡、堵转(起动/运行)、接地等而引起的故障。

　　5）变频器单元
　　在活动加压站内配置了1 台132KW 1336PLUS-II变频器；1台600KW 1336Impact变频器, 在水采机内配置了3 台132KW  1336PLUS-II变频器；1台ABB 的450KW AS-800变频器,进线均采用刀熔开关,配DeviceNet通讯模件,柜门安装人机操作面板。所有变频器既可以从操作面板进行本地控制，也可在操作站通过DeviceNet实现网络控制；变频器的运行状态也通过DeviceNet显示在操作站上。

 　   6）DEVICE NET网络
  　  MCC柜内置DEVICE NET网络。柜内配置了24VDC， 10A 的DeviceNet电源。通过DeviceNet网络, 可以将所有控制参数反馈至操作站,并将控制指令下达给每个电机控制单元, 使得整个MCC系统成为数字式控制MCC，减少了控制线的接线，对外除了动力电缆, 不需要任何常规控制电缆，从而大大**了系统的可靠性与稳定性。

　　本系统中通过应用智能MCC，实现了：
　　1）只将动力电缆和一根DeviceNet网线引入MCC柜中，无需控制电缆进入MCC柜中，节省了大量PLC I/O模件；
　　2）MCC抽屉单元控制回路简单标准，复杂的连锁功能只需通过PLC编程实现；
　　3）改变MCC抽屉单元模数或位置非常方便，只需将新抽屉的DeviceNet网线插入垂直线槽内DeviceNet接口即可；
　　4）相同容量及运行方式MCC抽屉单元不存在特殊的控制回路，可以节省大量抽屉备件；
　　5）现场施工任务简单化，减少了控制电缆敷设量及校对工作两，大大降低了故障几率。

结论
　　本系统是成功应用ROCKWELL AUTOMATION 智能化MCC产品的，整个系统共使用了500多面智能MCC柜，全部采用DeviceNet现场总线完成了所有软起动器和变频器等设备的网络控制保护及电力监控,实现了结构合理、控制灵活、性能可靠、操作安全方便。在北京金奥特曼科技有限责任公司与青海盐湖工业集团技术中心的共同设计、设备成套、软件制做、现场安装、调试运行下，其中六套水采机组，装配了六十面MCC柜的十二条船航行在近百平方公里的水面上，近五百面MCC柜排列在加工厂中心控制室中，场面十分壮观，达到了预期的设计效果，取得了良好的经济效益。