某污水处理厂中 PCS 7 过程控制系统的应用

网络是构成各类电力自动化系统，实现“四遥”或“五遥”的基本环节和纽带；网络也是智能功能延伸的基础。根据电力系统的应用实际，该网络需要具有以下特点：开放性，互操作性（兼容性）；高速化，具有较高的稳定性；协议简单可靠，易于集成；适应通信介质（媒体）的多样性。具体地谈，较为理想的网络要求是：采用对等方式组成网络，可方便地实现各节点间的直接数据交换。有效数据的传递速度要大于 1Mbps；传递延迟时间要小于 5ms；应采用短数据包传输，大传输数据量应加以限制；协议形式要简单化。现有的网络主要采用的现场总线为：PROFIBUS、CAN、FF、LONWORK、DIVCESnet、AS-I、INTERNET 等几种，而在这方面，SIEMENS 自动化系统充分地发挥了自身的优势。

该工程设计规模为日处理污水 6.8 万立方米, 主要收集某市区的城市污水及市郊极大部分的工业废水和生活污水，为该市环境治理重点工程的一部分，在改善和治理该市水质，满足该地区 17 万居民生活，提高工业污水处理能力上占据重要地位。该工程由预处理工段、生化处理工段、物化处理工段、污泥堆埋场和公用工程工段组成，管网总长度达 26 公里，预期 2003 年竣工。

工程要求为该污水处理厂建立全厂自动化控制系统。工程范围包括：硬件供货，系统集成，技术支持,客户培训等。与此同时，还要负责高压配电系统的数据采集工作，其中使用了具有联网通信功能的西门子智能继电保护器 7JS6。

一  控制对象

控制现场设备(泵、阀门等)的开、关、停、运转; 电动阀门的开启、关闭；关键设备的连锁;实现污水/稳流格栅池/调节池/提升泵房/厌氧池/中沉池/曝气池/二沉池/凝聚沉淀池/污泥浓缩池/污泥脱水/填埋场整个污水处理过程的生产自动化。 

二 系统配置

采用目前 SIEMENS 公司先进的 PCS 7 过程控制系统作为全厂的自动化系统硬件平台。整个系统由 5 套 PCS7 现场控制器（其中一套为 AS417H 冗余系统），4 台操作员站，1 台工程师站组成。在中央控制室，设置一台大型模拟控制屏，通过串行接口由挂接在光纤以太网上的一台 S7-400 可编程控制器驱动，提供动态显示生产流程实时信息以及全部报警功能。 

系统功能及实际应用情况：

·PCS7 拥有良好的用户界面及强大的系统功能块库，能大大节省系统编程组态的时间和费用。 

·系统的所有硬件都基于统一的硬件平台, 所有软件也都全部集成在 SIMATIC 程序管理器下, 具有同样统一的软件平台。 

·系统大量采用了新技术, 在网络配置上使用标准的工业以太网和 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。 

·PCS 7 过程控制系统消除了 DCS 和 PLC 控制系统的界限, 真正实现了仪控和电控的一体化。 

·通过冗余的 10 Mbps 光纤环网(工业以太网)相连接,分别将信号传送至中央控制室, 全厂主要机泵等运转设备的开、停和故障信号都将在过程控制系统和中央控制室的大型模拟屏上显示。 

·采用 SIEMENS 高速以太网光纤通信模块 OSM, 大大加强了网络抗电磁干扰的能力, 省去了采用普通双绞线连网所必须考虑的防雷击及过电压保护的措施, 使得控制系统安全可靠, 风险系数大大降低。 

·自动化系统的现场控制站采用带有带电热插拔特性的 SIMATIC ET200M 分布式输入/输出控制站,允许控制站中的信号模块在系统运行的情况下插拔, 而无需停止系统,大大提高了系统的可靠性。 

·系统所有的分布式远程 I/O 分站和 170 多套 SIPOS 电动执行机构通过PROFIBUS-DP 现场总线与系统控制器进行通信，高通信速率可达 12Mbps。 

·PROFIBUS-PA 使得用一对双绞线即可完成仪表数据上传及供电。 

·系统开放性强，易于连接到企业管理网，可与常见的办公软件进行数据交换，可大幅度地降低工程设计，维护费用。 

·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。

·整个自控系统体现了西门子全厂一体化的先进自控理念，并且网络结构完全符合现场总线的国际标准。