香洲污水处理厂一期自控系统改造
日期：2006-4-18 0:12:40 来源：本文摘自《PLC&FA》
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香洲污水处理厂于1994年1月建成投产，日处理规模3万吨/日，采用帕氏维尔氧化沟工艺，成套引进法国得利满公司的设备和技术，具备20世纪90年代国际先进水平。自动控制系统采用法国Telemecanique公司的TSX 4730可编过程控制器(PLC)，美国Wonder Ware的工厂监控软件Intouch4.0和微软公司的操作系统Windows 3.1，如图1。
在10多年的生产中，自控系统运行稳定，故障率低，较好地满足出水达标排放的要求。但随着时代的发展，自控系统生命周期的后期缺陷逐渐出现。主要表现在如下几个方面:
(1) PLC生产商已经不生产TSX 4730系列产品及相关配件，如果PLC模块损坏需要更换，将面临备件供货量极少并且价格较高的问题;
(2) 监控计算机操作系统Windows 3.1和监控软件Intouch4.0，版本落后，运行速度慢，安全可靠性差，已经不能满足生产的要求;
(3) 所有设备的手动或自动运行都需通过PLC进行控制，当PLC或相关模块故障时，控制面临“瘫痪”的危险，需手工改接线路才能使设备运行，这会使生产发生一段时间的中断;
(4) 监控系统只能设置工艺参数和监视设备的运行状态，不能通过计算机控制设备的运行和停止;
(5) 工艺控制的需要，增加了推流器和内回流泵等设备，氧化沟转刷根据溶解氧的控制模型已不满足实际生产的需要，而原有控制系统较难开发和扩展。综合上述原因，我公司决定对香洲一期自控系统实施升级改造。
考虑到一期和已建成的二期污水处理厂控制部分在同一个控制室，本次改造升级将和二期控制部分采用相同的架构，因所有I/O系统在同一个控制室内，距离较近，网络通信方式采用工业以太网。
●主站采用施耐德公司的PLC;
● 采用Wago的I/O SYSTEM;
●采用Ethernet通信网络;
●上位机采用WONDERWARE 的INTOUCH 8.0。
(2) 施耐德的QUANTUM PLC
Quantum易于组态和维护。它提供对结构与模块的灵活选择。即使是对要求最苛刻的应用，Quantum也是可靠的选择。具有如下特点:高性能的控制器，先进的IEC编程和开放式的网络连接。
(3) 德国万可公司的WAGO
从站采用WAGO I/O SYSTEM/750系列产品，有如下功能和特点:
●安装容易;
●使用灵活;
●功能齐全;
● 设计经济;
●连接快速简单。
(4) MODBUS TCP/IP以太网通信网络
整个系统采用MODBUS TCP/IP以太网网络。
(5) WONDERWARE 的INTOUCH 8.0
InTouch HMI软件用于可视化和控制工业过程。它为工程师提供了一种易用的开发环境和广泛的功能，使工程师能够快速地建立、测试和部署强大的连接和传递实时信息的自动化应用。InTouch软件是一个开放的，可扩展的人机界面，为定制应用程序设计提供了灵活性，同时为工业中的各种自动化设备提供了连接能力。
3.1 中央控制室CP操作柜改造
CP柜改造的主要内容是将设备原先手动经过PLC控制的回路→改为手动控制可以直接控制设备的启动和停止的回路，这样即使PLC故障，我们也可保证顺序启动设备，不会造成生产的中断。改造过程中需把原先的报警信号(过载、温度过高、泄漏等)使用中间继电器把报警信号一分为二，一路作为PLC的数字输入信号，另一路串入手动控制回路，这样在手动控制设备时，所有的保护仍然起作用，保证设备的运行可靠。
3.2 PLC的更新及现场Wago I/O的接入
原PLC输入、输出点为48VAC信号，大部分设备的控制电源为48VAC，现输入、输出点为24VDC信号，因此，需要24VDC的直流电源和24VDC的中间继电器以实现输入、输出信号的变更。
1 引言
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香洲污水处理厂于1994年1月建成投产，日处理规模3万吨/日，采用帕氏维尔氧化沟工艺，成套引进法国得利满公司的设备和技术，具备20世纪90年代国际先进水平。自动控制系统采用法国Telemecanique公司的TSX 4730可编过程控制器(PLC)，美国Wonder Ware的工厂监控软件Intouch4.0和微软公司的操作系统Windows 3.1，如图1。
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图1 原系统网络拓扑结构
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在10多年的生产中，自控系统运行稳定，故障率低，较好地满足出水达标排放的要求。但随着时代的发展，自控系统生命周期的后期缺陷逐渐出现。主要表现在如下几个方面:
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(1) PLC生产商已经不生产TSX 4730系列产品及相关配件，如果PLC模块损坏需要更换，将面临备件供货量极少并且价格较高的问题;
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(2) 监控计算机操作系统Windows 3.1和监控软件Intouch4.0，版本落后，运行速度慢，安全可靠性差，已经不能满足生产的要求;
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(3) 所有设备的手动或自动运行都需通过PLC进行控制，当PLC或相关模块故障时，控制面临“瘫痪”的危险，需手工改接线路才能使设备运行，这会使生产发生一段时间的中断;
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(4) 监控系统只能设置工艺参数和监视设备的运行状态，不能通过计算机控制设备的运行和停止;
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(5) 工艺控制的需要，增加了推流器和内回流泵等设备，氧化沟转刷根据溶解氧的控制模型已不满足实际生产的需要，而原有控制系统较难开发和扩展。综合上述原因，我公司决定对香洲一期自控系统实施升级改造。
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2 自控系统改造方案说明——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
(1) 网络通讯系统
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考虑到一期和已建成的二期污水处理厂控制部分在同一个控制室，本次改造升级将和二期控制部分采用相同的架构，因所有I/O系统在同一个控制室内，距离较近，网络通信方式采用工业以太网。
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●主站采用施耐德公司的PLC;
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● 采用Wago的I/O SYSTEM;
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●采用Ethernet通信网络;
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●上位机采用WONDERWARE 的INTOUCH 8.0。
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(2) 施耐德的QUANTUM PLC
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Quantum易于组态和维护。它提供对结构与模块的灵活选择。即使是对要求最苛刻的应用，Quantum也是可靠的选择。具有如下特点:高性能的控制器，先进的IEC编程和开放式的网络连接。
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(3) 德国万可公司的WAGO
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从站采用WAGO I/O SYSTEM/750系列产品，有如下功能和特点:
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●安装容易;
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●使用灵活;
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●功能齐全;
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● 设计经济;
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●连接快速简单。
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(4) MODBUS TCP/IP以太网通信网络
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整个系统采用MODBUS TCP/IP以太网网络。
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(5) WONDERWARE 的INTOUCH 8.0
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InTouch HMI软件用于可视化和控制工业过程。它为工程师提供了一种易用的开发环境和广泛的功能，使工程师能够快速地建立、测试和部署强大的连接和传递实时信息的自动化应用。InTouch软件是一个开放的，可扩展的人机界面，为定制应用程序设计提供了灵活性，同时为工业中的各种自动化设备提供了连接能力。
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3 自控改造方案详述WWW_P※LCJS_CO※M－PLC－技－.术_网
改造后的自控系统由监控PC、交换机、PLC和现场I/O等部分组成，网络拓扑结构如图2:
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图2 改造后的网络拓扑结构
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3.1 中央控制室CP操作柜改造
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CP柜改造的主要内容是将设备原先手动经过PLC控制的回路→改为手动控制可以直接控制设备的启动和停止的回路，这样即使PLC故障，我们也可保证顺序启动设备，不会造成生产的中断。改造过程中需把原先的报警信号(过载、温度过高、泄漏等)使用中间继电器把报警信号一分为二，一路作为PLC的数字输入信号，另一路串入手动控制回路，这样在手动控制设备时，所有的保护仍然起作用，保证设备的运行可靠。
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3.2 PLC的更新及现场Wago I/O的接入
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原PLC输入、输出点为48VAC信号，大部分设备的控制电源为48VAC，现输入、输出点为24VDC信号，因此，需要24VDC的直流电源和24VDC的中间继电器以实现输入、输出信号的变更。
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