西门子模块6ES7510-1SJ01-0AB0性能参数

一、工程概况：

   台州市椒江污水处理厂一期规模为日生化处理5万吨污水，其中包括1万吨/天的工业污水和4万吨/天的生活污水，采用的处理方法是二段曝气法，是自动化、信息化程度很高的全处理污水处理厂。

   二、自动控制系统配置：

   椒江污水处理厂的自动控制分为处理厂厂区和外部泵站，根据总体自控要求和工艺特点，厂区采用计算机＋PLC方式构成的分布式控制系统（DCS系统），外部泵站全部为独立的自闭循环自动控制，其中南北取汇合泵站与厂区中控室无线通讯。具体配置图如下：

污水处理厂自动控制系统的配置图

   三、系统集成特点：

   本工程的系统集成具有以下特点：

   1、本DCS系统充分体现了集中管理、分散控制的原则；

   2、本工程选用了****美国Modicon Premium TSX 57系列PLC控制单元，组成实时工业控制系统，保证了系统长期可靠、稳定运行。

   3、全厂自控系统由两级网络、三个层次构成：

   两级网络：

   ●  厂区为开放式FIPWAY工业实时控制网络

   ●  中控室与泵站采用无线通讯方式

   三个层次：

   （A）现场设备  智能综合保护控制层

   （B）工业控制  现场PLC控制层

   * 全厂有5个PLC站，与控制室计算机组成通讯速率为1Mbps的FIPWAY网络；

   * PLC对原水水质参数、过程水质参数、设备状态等进行采集和检测，实现对各工艺段设备运行的控制；

   * 各PLC站对自己管辖范围内的工艺电气设备和仪表的实时工况，电流电压、功率、水位、PH值、溶解氧、温度等生产数据，完成实时采集和记录，并通过FIP网络，及时准确的传输给监控计算机；

   * 每个PLC根据现场实况综合判断后，对自己管辖范围的各种泵机、电动阀门等自动完成开启或关闭控制，以及故障报警，实时故障保护；

   * 每个PLC对自己所管辖的工艺段中的水质检测仪表进行实时采集，显示并进行分析和判断，做出各种预报警和超限报警。

   （C）生产监控层

   * 生产监控层由两台工业控制计算机构成，与PLC组成FIPWAY网络

   * 监控层计算机系统主要配置为2台工业控制计算机，配21”显示器2台以及打印机、不间断电源等外部设备；

   * 两台计算机各自通过通讯卡挂上FIPWAY工业控制网，实现实时工业检测与控制；

   * 2台监控层计算机配置一致，独立工作，互为备用，完成中控室控制，显示报警、报表、管理等诸项功能；

   * 监控计算机配有美国INbbbLUTION公司的IFIX组态监控软件及基于此开发运行的监控应用软件，系统可自动检测网络运行状况。

   四、工程软件设计特点和功能：

   鉴于椒江污水厂的集水系统和处理系统的控制分开的现象，外部泵站全自动运行，无人值守，厂区通过中控室计算机进行监控，所以对自控程序的编制需要较高的要求。在本工程中，我们根据运行经验和实际情况在程序编制方面做到了满足工艺的要求。下面主要介绍现场PLC站的控制功能：

   1） 1#PLC控制站：南北线的生活污水通过7#、8#泵站送至厂区配水井到细格栅，此过程PLC检测进水的流量，根据细格栅前后液位差控制细格栅的开停，工业污水通过9#泵站送至厂区粗格栅和进水泵房，由于工业污水的流量不是很大，通过检测是否有流量来控制粗格栅，当进水泵房液位达到设定值后开泵，有效保证水泵的的利用率。工业污水在调节池中经过充分的曝气后由变频泵送至细格栅。沉砂池刮泥机的控制在程序中设定运行时间，值班人员可以根据季节性对时间进行调节。

   2） 2#PLC控制站：通过检测一段曝气池的溶解氧调节电动阀门的开度，保证污水中溶解氧含量，通过污泥浓度控制污泥回流泵的开启，开启时间可以根据经验进行设定和调整。

   3） 3#PLC控制站：本站主要是通过一二段曝气池的溶解氧量来控制鼓风机导叶和排气阀的开度。

   4） 4#PLC控制站：通过检测二段曝气池的溶解氧调节电动阀门的开度和水下推进器的运行，通过污泥浓度控制污泥回流泵的开启，开启时间可以根据经验进行设定和调整。

   5） 5#PLC控制站：根据吸水井的液位控制水泵的开停和数量，通过变频减少泵机的气动次数，保护泵机的正常运行。

   6） 中控室控制站：监控层计算机系统的主要功能可简单归纳成四大类：

   类是污水厂日常生产的监控管理功能，即生成三维图形化人机操作界面，其高度人性化感觉的图形和窗口提示，指导操作人员正确的操作控制污水厂的生产设备，也会及时处理生产中出现的非正常事件。

   第二类是对生产设备的控制功能，即在基于三维图形的中文窗口方式下，污水厂生产人员用鼠标或键盘，方便、快捷的开启或关停全厂的生产设备。

   第三类是通讯功能，即监控计算机与分布在现场的PLC进行实时通讯。

   第四类是数据协调处理功能，即监控计算机必须协调处理管理类数据和日常生产数据，协调处理历史数据和实时数据等等。

   以上网络层次分明，管理和控制任务分工明确，便于系统管理、维护，确保各系统网络的运行安全可靠！

   五、运行情况：

   椒江污水处理厂自投产自动运行以来，外部泵站全自动运行稳定，在满足工艺要求的基础上做到经济运行，厂区通过优化调试后运行更稳定，各项指标达到了设计要求，保证了出厂水指标符合国家标准。

砼输送泵是现代国内外建筑施工中常用的砼泵工具。目前国内位砼泵的主导形式是单动双列液压推送活塞式。在砼泵送过细中，总要通过一定的控制，确保两液压缸能够自动交替进行工作，以便砼缸能够交替不间断地吸、吐砼料，实现砼泵送。本文结合常见的几种典型自动换向控制回路，对其相应的特点作了比较分析。
　　1 机械液压协同控制方式
　　图1为代表此控制方式的液控回路图。当主液压缸T2进油运行到行程末端时，活塞上的锥形面，撞击两位阀1的顶杆（机），使之换向，通过阻尼来降低主油路的控制油压，使四通阀6换向于上位工作，并由机械机构降阀芯锁主。继而压力油进入分配缸F2，推动分配阀的同时，来自分配油路的控制油液通过阀7推动四通阀3，开始给主缸T1供油。当T1推送到行程终点时，其活塞上的锥形面撞击两位阀2的顶杆使之换向，控制油压又使四通阀6换至下位工作，并由机械系统降阀芯锁住。同样，压力油进入分配缸F1，推动分配阀，来自分配油路的控制油液通过阀7推动四通阀3，给主缸T2供油，开始下一循环砼推送。

图一控制方式的液控回路图

　　这种控制方式的回路冲击相对较小，因为主液压缸推送到位时的冲击由主液压缸上的四个单向阀缓解。具体过程是控制主液压回路四通阀3换向动作的压力油要通过阻尼孔。这样，四通阀3换向滞后于四通阀6，分配液压缸优先在短时间（0.2~0.3s）完成切换动作，以防砼倒流。主液压缸在分配液压缸到位前（0.03~0.05s）动作，分流主泵供油，从而使分配发到位时的冲击减小。系统中的蓄能器可以吸收油路中的瞬间峰值冲击。此控制方式换向动作十分可靠，元件不受外界干扰，但控制回路维修相对复杂一些。
　　2 液动控制方式
　　这种控制方式又根据控制油来源和反向输送操作方式分为手动和电控反向输送两种。
　　图2所示为手动反向输送控制方式的液控回路图，当T1缸进油推送到位、T2缸也同时回缩到终点，T1缸进油推送到位、T2缸也同时回缩到终点，T1中高压油通过阀1. 2进入T2缸，这时阀2.1的A、B口存在压差，阀2.1 的X口开启，控制油推动四通阀5换上位工作，压力油进入分配液压缸F2，推动分配阀到位。同时，来自分配油路的控制油液推动四通阀4换下位工作，开始给主缸T2供油，T2无杆腔高压油通过阀2.1的B、X口之间的阻尼保证阀5的上位工作。当T2推送到位时，T1缸也同时回缩到终点。此时，阀2.2的A、B口存在压差，这时阀2.2的X口开启，控制油推动四通阀5换下位工作，继而压力油进入分配油路的控制油推动四通阀4换上位工作，开始给主液压缸T1供油，T2有杆腔高压油通过阀2.2的B、X口之间阻尼孔保证阀5的下位工作，完成一个工作循环。依次下去完成一个循环。

图二手动反向输送控制方式的液控回路图

　　这种控制方式回路冲击小，分配回路冲击由控制方式缓解。具体过程是：通过阻尼孔推动主油路四通阀4换向，四通阀4换向滞后于四通阀5，分配液压缸优先在短时间（0.2~0.3s）内完成切换动作，以防砼倒流；而且主液压缸在分配液压缸到位前（0.03~0.05s）动作，分流主泵供油，从而使分配阀到位时的冲击减小。系统中的蓄能器可以吸收主油路中的瞬时峰值冲击，溢流阀7可以缓解延续冲击。此控制方式换向动作可靠，但控制回路维修较复杂。
　　图3所示为电控反向输送控制方式的液控回路图。其原理与图2所示控制方式类同，只是将图2中手动阀3和4改为电控。

图三电控反向输送控制方式的液控回路图

　　这种控制回路的特点是：自动换向可靠，主液压缸到位后分配动作，分配动作到位后，主液压缸开始推送。换向冲击比图1、图2所示控制方式大。但节流阀7和蓄能器可以很好地缓解分配油路的冲击。
　　3 电液协同控制方式
　　电液协同控制比较常见的有插装阀配合电液换向阀控制方式。
　　（1）插装阀配合电液换向自动换向
　　图4所示为插装阀配合电液换向控制方式的原理图。主泵运转后，阀2切断主泵溢流，电磁阀9处于左位工作，阀8左位工作，摆缸F2动作到位；电磁阀1右端滞后电磁阀9（0.15~0.2s）得电。控制油经阀1的A口使阀4和阀6的X口保持压力油。A、B口关闭，阀3和阀5的X口卸油，A、B口导通，T1缸回缩到终点，碰撞行程开关，使电磁阀9处于右位工作，阀8处于右位工作，摆缸F1动作到位；电磁阀1左端滞后电磁阀9（0.1~0.15s）得电。控制右经阀1的B口使阀3和阀5的X口进油。A、B口关闭，阀4和阀5的X口卸油；A、B口导通，T2有杆腔进油，T1有杆腔出油，完成T1缸推送，依次循环。

图四插装阀配合电液换向控制方式的原理图

　　（2）电液换向阀控制自动换向
　　图5所示为电液换向阀控制方式原理图。阀1的电磁阀B得电后，主泵溢流切断。阀3右位工作F1缸无杆腔进油动作到位；阀2滞后阀3（0.1s~0.15s）右位工作，T1有杆腔进油回缩，T2推送砼。T1回缩到终点碰撞行程开关。阀3右位工作，F2缸无杆腔进油动作到位。阀2滞后阀3（0.1s~0.15s）左位工作，T2有杆腔进油回缩，T1推送砼，依次循环。

图五电液换向阀控制方式原理图

　　4 结语
　　以上控制方式反向输送自动控制与正向输送时相反。图3方式是利用两位四通电磁阀来实现的。图1、2是通过手动两位四通阀的换向来实现的。图4、5的反向输送是通过电器系统的逻辑关系转换实现的。目前在电液协同控制方式中，都普遍采用可编程序控制器PLC，用来降低环境对元件的影响。