• 關鍵詞： PLC 集散型控制系統(tǒng)
• 摘要：徐涇水廠位于青浦區(qū)徐涇鎮(zhèn)前云路西側的淀浦河北岸，水廠的取水泵站位于水廠外南側、淀浦河北岸邊。擴建工程將在保留和改造現(xiàn)有4萬m3/d制水規(guī)模的基礎上，使徐涇水廠總規(guī)模達到20萬m3/d，并建設污泥處理和深度處理設施。工程包括現(xiàn)狀4萬m3/d制水系統(tǒng)的改造、16萬m3/d常規(guī)之水系統(tǒng)的建設、20萬m3/d排泥水處理系統(tǒng)和深度處理設施的建設。

徐涇水廠位于青浦區(qū)徐涇鎮(zhèn)前云路西側的淀浦河北岸，水廠的取水泵站位于水廠外南側、淀浦河北岸邊。擴建工程將在保留和改造現(xiàn)有4萬m3/d制水規(guī)模的基礎上，使徐涇水廠總規(guī)模達到20萬m3/d，并建設污泥處理和深度處理設施。工程包括現(xiàn)狀4萬m3/d制水系統(tǒng)的改造、16萬m3/d常規(guī)之水系統(tǒng)的建設、20萬m3/d排泥水處理系統(tǒng)和深度處理設施的建設。

徐涇水廠擴建項目自動化系統(tǒng)是以PLC控制為基礎的集散型控制系統(tǒng)，設備的軟硬件及系統(tǒng)配置按現(xiàn)場無人值守，水廠監(jiān)控中心集中管理運行的標準設計。圍繞著PLC系統(tǒng)，魏德米勒的產(chǎn)品得到了廣泛的應用，包括：VPU電源浪涌保護器、VSSC 模擬量數(shù)字量信號浪涌保護器、VSPC總線浪涌保護器、EPAK系列模擬量隔離器、TERM系列繼電器、RCI中間繼電器、W系列接線端子、PROmax電源等產(chǎn)品，為其提供了一套完整的安全可靠的成套解決方案。

擴建工程完成后，徐涇水廠將存在三種制水工藝流程和排泥水處理工藝流程：

凈水廠排泥水處理工藝流程圖

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徐涇水廠自控系統(tǒng)是以計算機為核心構成的二級分布式控制系統(tǒng)，分為監(jiān)控管理級和過程控制級。分布于監(jiān)控中心的服務器和操作員站等為系統(tǒng)監(jiān)控管理級，實現(xiàn)對生產(chǎn)現(xiàn)場設備狀態(tài)的實時監(jiān)測、遠程控制、生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)存儲分析、報表報警打印等功能。分布于生產(chǎn)現(xiàn)場的現(xiàn)場控制器PLC為系統(tǒng)過程控制級，負責實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集、設備的控制等。二級系統(tǒng)融合了先進的PLC技術、現(xiàn)場總線技術、網(wǎng)絡通信技術、VPN通訊技術、數(shù)據(jù)庫技術、客戶/服務器(C/S）技術等一體化的集成控制系統(tǒng)工程。

新建16萬m3/d常規(guī)處理及20萬m3/d污泥處理系統(tǒng)中，分別在綜合加藥間、反沖洗泵房、二級泵房、脫水機房四處設置PLC控制主站、其他如平流沉淀池、儀表間、V型濾池濾格、回用池、排水池、排泥池、預濃縮池、濃縮池、平衡池、提升泵房等處設置PLC子站，并通過通訊線路接入就近PLC主站中。水廠原有自控系統(tǒng)通過交換機接入全廠光纖以太環(huán)網(wǎng)。

徐涇水廠擴建工程自控系統(tǒng)架構圖

徐涇水廠位于上海的郊外曠野，又屬于雷暴雨多發(fā)地，建筑物和設備等易遭受雷擊；取水泵房與自來水廠距離較遠，輸水管縱橫密布，通信方式復雜，既有有線傳輸，又有無線傳輸；這些都是自來水供水系統(tǒng)易遭受雷擊的重要因數(shù)，設備的電源線和信號線在雷擊時極易感應過電壓而造成設備損壞，這種突如其來的超額電壓或電流會給電器等造成嚴重的損傷。為了防止這種瞬變增大的破壞，魏德米勒公司為徐涇水廠計算機控制系統(tǒng)提供了完整的、全方位的浪涌保護方案，包括配電箱電源系統(tǒng)防護、控制柜電源部分和現(xiàn)場設備信號部分以及網(wǎng)絡通信傳輸線路的防護，保護計算機控制系統(tǒng)中的電子設備免受電源浪涌的破壞。

據(jù)統(tǒng)計，電子設備系統(tǒng)80％以上的雷害事故都是因為與設備相連的電源線路上感應的雷電沖擊過電壓造成的，為此我們需要對其電源系統(tǒng)進行多級保護。辦公樓及中心控制室部分等：低壓配電室設為第一級防護；辦公樓各樓層電源箱、中心控制室總電源箱、各工藝車間控制柜電源、設為第二級防護；各重要設施設備用電處和交換機房、中心控制機房設備用電處設為第三級防護。魏德米勒全新的VPU系列電涌保護器有近200多個不同的產(chǎn)品，采用了壓敏電阻和氣體放電管組合設計，能夠安裝于不同的防雷分區(qū)和滿足不同的雷電防護等級。能為建筑及設施提供完整的解決方案，包括I級、II級以及III級電涌保護器，適用于不同國家和地區(qū)的供電網(wǎng)絡，包括TN-C、TN-S、TN-C-S、TT和IT。使用魏德米勒VPU系列電涌保護器，可以幫助客戶省卻由于不確定因素而造成的昂貴、耗時的重新設計以及重復規(guī)劃。同時對于該浪涌保護具有遙信觸點，能輸出告警信號，可以對防雷器的工作狀態(tài)進行遠程監(jiān)測且該產(chǎn)品具有三態(tài)狀態(tài)指示功能，能對產(chǎn)品的工況進行有效指示，方便用戶進行辨識。

在工業(yè)領域，測量和控制設備是非常重要的，其中任何一個設備的損壞都有可能會導致巨大的損失。通常工廠自動化系統(tǒng)的控制站都置于建筑物之中，網(wǎng)絡線、電源線鋪設于電纜溝中，因而遭受直接雷擊的可能性不大，但需要防護雷電波侵入(感應)。雷電波侵入(感應偶合)對自動化系統(tǒng)的破壞，主要是通過侵入電源線、天饋線、通訊線和信號線而分別損壞電源模板、通訊模板、I／O模板；也可能因感應從信號采集線和接地網(wǎng)引入有害的信號電流和接地電流，損壞自動化系統(tǒng)或影響其運行。在信號線路上安裝信號防雷器，對防感應雷是一種行之有效的辦法。對于以太網(wǎng)通訊接口，可在雙絞線進入到交換機架之前安裝VDATA以太網(wǎng)總線浪涌保護器；MODBUS 協(xié)議通訊的RS485接口信號入口處安裝VSPC RS485 總線浪涌保護器；濾池探頭信號、電磁流量計信號入口處安裝VSSC6系列數(shù)字量信號和模擬量信號浪涌保護器。魏德米勒完整的浪涌保護器產(chǎn)品系列對徐涇水廠的雷電災害進行了全面防護，使原來因雷電出現(xiàn)就跳閘的電氣設備得到了有效控制，解決了各配電柜、控制柜因接地裝置不到位引起的相互干擾，也保障了人身安全。

除了浪涌保護器，魏德米勒的電子產(chǎn)品圍繞著PLC控制器，在控制柜內也有廣泛應用：從電源的供應到數(shù)據(jù)的傳輸，涉及的產(chǎn)品有PROmax系列開關電源、EPAK系列模擬量隔離器、TERM系列繼電器、RCI中間繼電器以及大量的接線端子。

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PLC控制系統(tǒng)產(chǎn)品布置圖

安全可靠的開關電源對于系統(tǒng)的可靠性是非常重要的，控制柜內使用了魏德米勒PROmax系列開關電源為柜內的電氣設備進行供電。輸入電壓(AC)：85--277V、輸入電壓(DC)：80—370V；輸出電壓范圍：22.5---29.5DC（通過電位器調節(jié)）。具有LED開關電源狀態(tài)指示，繼電器告警輸出，能對輸出電壓實現(xiàn)故障監(jiān)測，能有效保證控制系統(tǒng)電氣設備的供電，為PLC控制系統(tǒng)的生產(chǎn)及其它負荷提供了可靠的電力保障，同時也為自控系統(tǒng)實現(xiàn)自動化奠定了基礎。

在水處理的各個工藝段現(xiàn)場二線制變送器信號如流量計（測量累積流量、瞬時流量、流向）、投入式液位計（測量蓄水池液位）及壓力變送器（測試水壓）等信號通過魏德米EPAK 隔離變送器變?yōu)?-20mA標準電信號，聯(lián)接到PLC模擬量輸入控制卡件。通過使用EPAK系列隔離變送器能有效消除現(xiàn)場的惡劣環(huán)境干擾對PLC進行數(shù)據(jù)處理的影響，避免各種電磁干擾對信號源產(chǎn)生影響問題。

系統(tǒng)控制柜內還使用了TERM系列和RCI系列超薄中間繼電器，作為控制系統(tǒng)和現(xiàn)場設備之間的接口，實現(xiàn)開關量信號的安全隔離，轉換和控制。TERM系列繼電器在控制柜中使用可最大節(jié)約機柜的空間，它是今日同類產(chǎn)品中唯一采用6mm緊湊端子設計的解決方案，這對寬電壓輸入繼電器來說是非常獨一無二的。能處理每個電壓波動，將24~230VUC的輸入信號在同一個模塊中實現(xiàn)，為系統(tǒng)的安全可靠運行提供保障。    

魏德米勒產(chǎn)品安全、可靠的全方位解決方案對于徐涇水廠提高生產(chǎn)過程的自動化程度、節(jié)約能量、降低勞動強度、提高勞動生產(chǎn)率等方面都起著積極的作用，受到了用戶的一致好評和認可。