西门子模块6ES7510-1SJ01-0AB0安装调试

1  引言
    随着我国工农业生产的不断发展，资源供需的矛盾不断扩大，氮、磷、钾肥比例很不协调，尤其短缺钾肥。由于国内可溶性钾盐资源匮乏，钾盐的供需缺口逐年加大。即使在中国钾肥产量创历史新高的2006年，中国钾肥对外依存度仍高达67%，优质钾肥则要全部依赖进口。经地质勘探发现，青海省柴达木盆地察尔汗盐湖和新疆塔里木盆地拥有丰富的氯化钾储量，罗布泊地处塔克拉玛干沙漠边缘，历史上曾为湖泊湿地，现已干涸。据地质专家测算，这里钾盐资源的潜在价值超过了5000亿元，具备成为中国大钾盐生产基地的资源潜质。据国外现已应用的技术，水采船系统是开采这些盐矿的重要设备。

2  水采船工艺
    水采船，简单地说就是采矿船，是钾盐生产基地上采用的一种大型采矿设备，它是集计算机自动控制、液压、机械及导航定位系统于一身的大型设备。
    随着新疆罗布泊地区钾盐的开放，新疆某公司建造了6条水采船，每条采船设计配套一艘活锚船,采船采用双切割头,导航采用双天线gps全球定位系统,并在岸边建立一个岸基加 压站，可以作为多个采船共用的加压站。其主要优势有：
    (1) 每条水采船配置一艘无人值守的活动锚船，它作为湖面上固定矿浆浮管的锚，随水采船停走自如，减少了原来起锚下锚时带来的不便和消耗，**了工作效率；
    (2) 采用的双切割头，改变了常规单切割头掉头耗时，采矿效率低的状况，而且切割头的螺距从原来的等螺距改为变螺距，采矿受力更为合理，采矿能力可**20%；
    (3) 双天线gps全球定位系统，使采矿定位精度误差从0.5米再次降低到0.2米；
    (4) 采用了无线网络技术，使操作人员可以坐在中心码头的自控室里，清楚地看到几公里外的湖面上水采船采矿的**、浓度等工作状态，并随时可以调整生产状态；
    (5) 增加岸基加压站可以作为多个采船共用的加压站，节省了相当大的一部分投资，而稳定性却大大加强了。

3  水采船自动控制系统
3.1 水采船总体结构设计
    图1为水采船控制系统结构图，由图可以看出水采船控制系统包括1个岸基站、6个水采船和6个活动加压站系统。其中岸基站中包括了一套gps定位基准站：每台水采船还包括了1套gps定位移动站和6面智能mcc柜，gps定位系统通过basic模板与slc5/05通信；每台活动加压站也包括了1套gps定位移动站和4面智能mcc柜子，活动加压站的gps定位系统也通过basic模板与slc5/05通信。

图1  水采船控制系统结构

3.2 系统的通讯设计
    水采船系统由三部分组成：采船系统、锚船系统、岸基站系统，这三部分各自独立，并且相互远离，而根据工艺要求它们之间也需要有数据传递，通讯量不是很大，为此设计了三部分之间采用无线通信。
    gps基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起送给移动站。移动站不仅通过数据链接收来自基站的数据，还要采集gps的观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时给出厘米级的定位结果。
    在设计中，gps定位系统采用了一个基准站(简称基站)，两个移动站的rtk定位测量系统，将两个移动站设置在水采船的前部和尾部，基准站设于岸上。从而测得水采船所在的位置(经纬度x/y)和水采船的姿态(即船身与正北的夹角，或船身与y轴的夹角)。船载gps接收机的卫星数据与基站发来的校正数据通过rs-232串口送入plc。水采船操作人员根据作业计划将要作业的航道或航行目的地通过人机界面输入plc，plc将设定值与水采船当前值进行比较，做出判断，指挥执行机构进行动作来满足作业要求。plc还用来接收水采船上的各种传感器的标准信号，运算处理后指挥执行机构进行动作，并将相关数据送到水采船控制系统，通过无线网络和码头增压站控制系统、锚机控制系统进行数据通讯。gps通讯结构如图2所示。

图2  gps通讯结构图

    图2中：蓝色线代表gps移动站数据，红色线代表gps基站数据，黄色线代表调度室，操作站与plc通讯数据，绿色线代表处理后gps数据，紫色线代表主船与活动加压站通讯数据。   
3.3 水采船的导航控制系统
    水采船的自动导航系统，包括gps提供的数据源系统和plc控制系统。水采船自动导航，位置显示，偏差纠正等监控要靠plc与gps配合来完成。在采船航行控制系统中，gps为plc控制系统提供导航数据。gps 移动站天线接收的卫星数据与基站所发过来的校正数据(无线通讯)进行比较运算，得到精度小于两厘米的**数据。经过接收机rs-232口输出，通过ascii串行通讯，由plc系统的basic模板上的rs-232口接收gps上源源不断送来的数据。basic模板运行由basic语言编写的解码程序，程序解析出gps传来的诸多数据中采船航行控制所需要的数据，通过plc模板总线传给plc的cpu。中央处理器单元cpu，承担着程序的执行、数据运算、事件判断等功能。采船操作人员根据作业计划书将要作业的航道或航行目的通过hmi输入plc的cpu，cpu将设定值与采船当前值进行比较，做出判断，指挥执行机构进行动作来满足作业要求。
    锚船的导航控制系统与水采船的导航系统相同，锚船是无人值守的，何时需要锚船动作的命令由水采船下达。plc经过无线数传电台、无线专用网络与船载控制系统连接，将检测到的锚船的位置实时信号以及水采机相对位置的实时信号发送给水采船控制系统，水采船操作人员根据锚船的定位数据来确定佳的定位锚点，自动或手动控制锚船行走，使浮管处于佳工作位置。图3为自动导航控制流程。

3.4 船体保持水平控制
    控制思想：采船船体靠浮力平衡于水面，正常情况下，行走机构靠重力依附于盐田底面爬行。油缸的柔性可在一定范围内自动调节其伸缩长度。由于盐田底面的高低不平和盐田成矿对行走履带的羁绊，凹陷，需要对行走机构施加下压力。池板的不平及下压力的不平衡会导致船体倾斜。由于系统采用了可姿态控制的gps系统，根据gps数据和合适的控制算法判断船体不平衡的方向，调整相应的履带动作。
3.5 切割头控制
    控制思想：切割头运动由两个开关量控制油缸的伸缩来实现。通过gps数据检测船体姿态，由于物理特性不同，两个油缸的伸长及缩短的速度不同，造成切割头不平衡。通过切割头与池板随动控制和其它随动控制的控制策略协调两个油缸的共同动作，达到切割头平衡控制的目的。
3.6 初级泵及增压泵控制
    (1) 抽空预防：由于增压泵为普通离心式渣浆泵，所以抽空会造成气蚀，哮喘等对泵有害的现象出现，尤其是增压泵安装于移动船的甲板层，这些现象的出现也有损于移动船的寿命；
    (2) 堵泵及矿浆管保护；
    (3) 初级泵的自动调节；
    (4) 增压泵的调节。
3.7 浓度控制
    控制思想：若切割头不参与浓度控制，船的航速将与浓度成正比，但由于盐池成矿程度不同，简单的pi控制不能很好地解决这个问题，需要采取有效的浓度控制策略，才能保证稳定采矿。

4  系统的上位机设计
    为了现场操作人员的安全以及监控方便，该系统采用监控组态软件rsview32来实时监控整个生产线。监控系统共包括水采船控制系统、锚船控制系统、导航控制系统及监控参数4个主要画面。
    为了能更好地实现对水采船控制系统的监控及优化管理，对监控组态软件rsview32主要进行下列功能开发。
4.1 远程监控
    系统中所有的设备都是由rsview32远程控制实现的，所有设备的运行状态都在监控画面上清晰显示，使操作人员能简单明了地了解整个水采船控制系统的运行情况，以便更高效地安排设备的启停及生产调度。
4.2 水采船在盐田中的姿态显示
    水采船和锚船的姿态及一些相关数据对整个系统的稳定运行非常重要，在rsview32的监控画面里，设计了盐田地图，给出了水采船和锚船在盐田中的相对应位置和各自的姿态。通过地导航地图，可以很清楚地了解到水采船及锚船的位置、它们之间的相对距离、以及与y轴的夹角，并显示水采船行走的航迹，这样可以使导航监控更加直观方便。
    由于每个盐田在施工过程中的不一致性，使得各个盐田的形状，大小各有不同，所以对每个盐田建立不同的坐标系是实现水采船在不同的盐池中都能正确显示出姿态的关键。通过gps测出盐田四角的经纬度和正北的夹角α，然后通过坐标系转化，变化成以盐田西南角(或依盐田实际情况确定)为原点，以经过α角度顺时针旋转后为方向，得到了以米为单位的新坐标系。
    在盐田中工作的水采船和锚船，把它们从gps卫星上接收的数据转化成这个盐田坐标系下的坐标，于是水采船锚船在这个盐田中的位置，姿态就确定了。
4.3 数据报表生成功能
    系统中有一些重要数据如：矿浆的**、浓度、用电量及采收产量的日统计，月统计等需要保存。因为掌握这些数据，能更好地掌握系统的运行情况，**生产效率，达到节能增效的目的。本系统的报表利用rsview32的开放式设计和bbbbbbs操作系统资源共享的特点，把rsview32和microsoft excel及microsoft access结合起来，利用动态数据交换、odbc技术和rsview32内装的microsoft visual basic制作形式灵活、界面美观且可查询的日报表、月报表及年终报表。
4.4 趋势图显示功能
    系统开发了趋势图显示功能，用来显示系统中一些重要的模拟量参数的变化趋势，如矿浆的浓度、水采船的行驶速度、矿浆管道内的压力、水采船工作时的液位、配电室内的温度、液压系统液压**、液压压力、液压温度、电气设备电流电压、变频器频率等。不仅可以看到模拟量参数当前的趋势，而且可以查看过去的趋势，这样就为系统的运行提供参考，让操作人员可以及早发现系统运行的故障，从而及时清除故障。
4.5 报警管理功能
    当现场的模拟信号，如浓度、压力，超高或过低报警时，报警可以立即进入rsview32实时数据库进行打印和相应的联锁动作，弹出报警画面，报警随即进入历史数据库，可长期存储和根据用户的需求进行查询。报警记录可长期存档，并作后期分析。
4.6 安全防护功能
    项目级的安全措施给不同用户赋予不同权限，不同权限的操作人员以键入密码的形式行使不同的权利、使用不同的功能，对所使用的显示画面、命令、标签进行保护。

5  结束语
    本项目是国务院确定西部首批重点工程之一“青海100万吨钾肥项目”的重要部分。本文根据钾肥生产过程及地理环境，所设计的自动化控制系统具有国际**水平，是能在干旱风沙地区可靠运行的自动化控制系统，水采船自动导航控制系统通过长期的运行结果表明，gps导航控制系统不仅运行稳定，而且高效、**。

1  引言
    近年来，由于我国国民经济增长迅速，对电能的需求大增，作为主要电源供应的燃煤发电机组逐年增加，与煤相关的区域性和全球性的环境问题越来越突出。控制燃煤污染物排放是我国大气污染控制的主要任务，火电厂更是大气污染控制的重中之重。因此，国家采取燃用低硫煤、关停小火电机组和烟气脱硫等一系列措施大力推进火电厂烟气脱硫工程建设。目前，国内电厂主要采用石灰石/石膏湿法烟气脱硫。湿法烟气脱硫系统本身是一套复杂的系统，对其设备和控制系统的掌握，很大程度上决定了系统能否安全、经济运行。因此，开发出脱硫系统的仿真培训系统^[1]，利用其安全、经济和可复现的特性来模拟实际系统的工作状况和运行环境，实现对受训人员操作能力的培训，成为一个非常值得关注与研究的课题。

2  石灰石/石膏湿法烟气脱硫工艺简介
    石灰石/石膏湿法烟气脱硫主流程如图1。锅炉烟气经电除尘器除尘后，通过增压风机、气气换热器(ggh)降温后进入吸收塔。在吸收塔内烟气与循环浆液以逆流方式接触洗涤。循环浆液通过浆液循环泵向上输送到喷淋层中，通过喷嘴进行雾化，可使气体和液体得以充分接触，以便脱除so2、so3等，反应的副产物被导入的空气氧化为石膏(caso4·2h2o)。每个泵通常与其各自的喷淋层相连接，即通常采用单元制。在吸收塔中，石灰石与二氧化硫反应生成石膏，这部分石膏浆液通过石膏浆液泵排出，进入石膏脱水系统。经过净化处理的烟气流经两级除雾器除雾，在此处将净烟气中携带的浆液雾滴去除。在吸收塔出口，烟气一般被冷却到46～55℃左右，再通过ggh将烟气加热到80℃以上，以**烟气的抬升高度和扩散能力。后，净烟气通过烟道进入烟囱排向大气^[2-4]。

图1  湿法烟气脱硫主流程

3  控制系统仿真
    湿法烟气脱硫仿真系统包括控制系统和模型两部分。控制系统包括控制界面和控制逻辑。为了真实地反映现场实际，除一些控制参数外，仿真机中的控制系统与实际控制系统基本一致。
3.1 控制界面
    为了更好地对运行人员进行培训，控制画面要做到与现场完全一致。控制画面主要包括图形显示、数据显示、操作面板、报警等，为了便于操作人员了解设备参数的变化情况，有些系统加入了趋势显示画面。某电厂脱硫仿真系统烟气主流程控制画面如图2。

1  引言
    对于城市污水处理厂再生水工艺系统来说，要实现既保证水质，又可节约药剂；既能降低电能，又保证供水量和服务水压；既能节省劳动力降低职工劳动强度，又能保证安全供水的污水处理厂再生水。因此，自控系统的安全稳定运行显得极为重要，它不仅能**企业的经济效益，还能带来巨大的社会效益。
    再生水系统指污水经适当处理后达到一定水质指标，满足某种使用要求，可以进行有益使用的控制系统。
    淄博市的污水处理厂工程是2003年设计，2004年建设，2005年投产的。
    从污水处理厂生产再生水能产生良好的经济效益，因此愈来愈受到社会重视。国家制定的循环经济促进法，就是从法律上来保障和促进该工艺的推广和使用的。规模为20万t/d的淄博市污水处理厂再生水，取自其二沉池出水来进行净化，然后供应电厂、园林、城建等用户。

2  重要工艺单元的控制
2.1 反应池控制
    把加药处理过的水的沉淀浊质除去，使用气动刀闸阀，排泥是按周期进行程序控制的，其效果比用气动蝶阀好，能关严，并有开关状态反馈。在池末端使用了水下摄象技术，监视投药效果。
2.2 沉淀池控制
    由反应池来的浊质杂物通过斜板沉淀到池底，池中的6台刮泥机将其刮走送至泥料斗中，然后从沉淀池的气动刀闸阀门排掉，刮泥机开、停操作由计算机控制，其工作、停止、正行到位、逆行到位、正行超限、逆行超限、剪力销保护等状态量均要输送到计算机中。
    准确地控制沉淀池运行情况，就是正确控制沉淀池排泥周期，这是沉淀工艺中的关键，目前国内外大部分净水厂都采用定时排泥运行方式，很难保证沉淀池出水完全达到要求，有时因排泥周期短而浪费了水量。我们根据多年运行经验，总结出沉淀池出水浊度与其泥位高低的定量关系，同时将沉淀泥渣受排放时间影响的因素考虑进去，建立起了数学模型。采用以泥位高低与时间参数复合控制排泥周期的方式，不仅**沉淀池出水浊度合格率，而且降低了排泥对水的消耗量。
    沉淀池全部引进气动蝶阀，不受潮湿环境的影响，运行中不会出现任何事故，计算机能准确地控制气动蝶阀的开启与关闭，滤池大小虹吸所采用的真空罐是引进国外**的设备，该设备体积小，实用性强且可靠，易于实现滤池的自动控制。气动系统是用来开启与关闭气动蝶阀的装置，该设备体积小，没有噪音，是一个完全闭环控制的气动系统。
2.3 滤池控制
    采用的是v型滤池工艺。滤池运行控制的目的是使滤池出水达到国家饮用水质标准。要想实现该目的，关键是准确地控制滤池反冲洗周期。一般净水厂是用人定时反冲洗滤池，主要凭经验控制，保证不了滤池出水水质合格率，也浪费冲洗用水。我们把每个滤池滤阻与其出水浊度建立起定量数学关系，这样就可根据滤池的滤阻与运行时间，使滤池出水始终在佳工况中运行，确保水质合格。运行实际情况表明，采用这种复合控制方式，确实**了滤池出水浊度的合格率，同时降低了反冲洗用水，每年节约反冲洗用水费用相当显著。v型滤池自控系统如图1所示。

图1  v型滤池自控系统图

2.4 加药加氯控制
    先采用统计的方法，将水质条件(浊度、ph值、碱度、水的电导率、水温等)和相应的电导率做成数据文件存入计算机，再用计算机进行统计处理，得出加入率与各个变量的函数关系，将这个关系公式化或做成表存储在计算机中。在线时，把水质分析器测出的各变量的数据套入计算机得出的函数，即可计算出加药率。但是采用这种方法时，必须要在计算机中记录长期的统计处理数据，做为凝固好坏的重要参数，絮状体的情况不易定量化，因此，这个方法需进一步完善。
    加氯控制过程中对传统的用电子调节器自动加氯的方法进行了改进，将plc通过现场总线连接到中控室主站，直接控制加氯机内针型阀的三相伺服马达。这样可以实现对采用比例投加方式的前加氯，和复合环路投加或数学模型投加的后加氯过程，均由plc控制，并可用plc解决安装迟后及反应迟后，取消了价钱贵又易损坏的电子调节器。
    投氯过程也是建立前馈和反馈数学模型的过程。前馈给定量数学模型，是根据投氯点后余氯、出厂余氯、管网末稍余氯范围的对应关系，运用多年实际运行资料，用数理统计方法得出前馈给定量范围(m1，m2)；反馈调节量数学模型，是运用净水厂出厂水余氯优控制范围(m3，m4)与实际出厂水余氯对比，得出反馈调节量。顺利运行一年多以来，出水厂细菌总数、大肠菌总数、余氯合格率均达到，氯耗降低8.9%左右，节省氯耗费用相当可观。
2.5 鼓风机系统控制
    鼓风机服务于水厂的净水工艺过程，可为气动阀门提供压力空气、操作阀门；同时为滤池提供气冲服务。由于气动阀门操作气体和反冲压力不一样，需要两个空气罐的压力来控制，即压力信号送计算机，计算机控制开停。
2.6 反冲洗回收水泵站控制
    反冲洗水泵服务于水厂的v型滤池，顺序控制同时为滤池反冲洗时提供冲洗水；回收水泵同样服务于水厂的v型滤池，回收水泵将滤池排出的污水送回稳压井，按回收水池水位进行顺序控制。
    反冲洗控制流程如图2所示。

图2  v型滤池反冲洗控制流程图

2.7 送水泵房控制
    泵站水泵电机、高低压电器设备采用的是国内的优质产品，电机采用10kv时水泵电机效率高，运行可靠。变频调速因为设备简单，对电网没有污染，选用的是利得华福的设备。
    采用主水泵调速方式，净水厂选用一拖二方案，取水厂为一拖一方案。
    要想净水泵站每台机泵实现优化运行，就要研究其定性与定量运行的规律。根据城市用水曲线、出厂压力与管网压力控制点、清水池水位等参数，建立了优化控制数学模型。在此基础上，定量控制净水泵站速度和变频调速机组优化运行时的**、扬程、效率变化。就可以根据用户对用水量与扬程的要求，实现优化自动控制，同时也能满足用户对水量、水压的需要，降低电耗。