采用基於 PC 的控製技術對汙水處理廠進行現代化改造

飲用水供應和汙水處理係統是一個很複雜的係統，必須對其中的很多子工藝進行監控。負責解決約 25 萬市民的供水和汙水處理問題的 Vogtland Water Board（Zweckverband Wasser und Abwasser Vogtland – ZWAV）決定采用 Beckhoff 的控製技術對 Morgenröthe-Rautenkranz 汙水處理廠進行現代化改造：過程自動化通過 Beckhoff 控製平台實現，該平台由工業 PC 和控製麵板、嵌入式控製器、TwinCAT 自動化軟件及 EtherCAT I/O 端子模塊構成。

德國 Morgenröthe-Rautenkranz 汙水處理廠自 1994 年開始運營到現在已經 10 多年來，解決了 5000 多市民的汙水處理問題。在工廠不中斷運營的前提下
，僅在三個月的時間內將整個自動化係統都轉換成新的基於 PC 的控製係統

ZWAV 因此決定以基於 PC 的控製係統為基礎對工廠進行自動化改造。他們所麵臨的挑戰就是：要在工廠不中斷運營的前提下
，在三個月的時間內完成整套開關設備 — 包括過程自動化和通訊技術 — 的翻新改造，然後全部轉換成新的控製係統。首先
，ZWAV 根據 DIN EN 61346 標biao準zhun將jiang工gong廠chang劃hua分fen為wei各ge個ge功gong能neng組zu，通tong過guo參can考kao標biao識shi的de方fang式shi讓rang所suo有you正zheng在zai運yun行xing的de設she備bei能neng夠gou被bei明ming確que無wu誤wu地di識shi別bie。為wei了le標biao準zhun化hua顯xian示shi工gong廠chang概gai況kuang以yi及ji流liu程cheng表biao，按an照zhao這zhe種zhong方fang式shi標biao記ji的de功gong能neng組zu被bei分fen配pei為wei如ru下xia幾ji個ge部bu分fen：“入口”、“機械處理部分”、“生物處理部分”、“汙泥處理部分”、“化學處理部分”、“輔助裝置”、“過程控製”以及“動力設施”。

硬件和軟件設施的標準化提高了工廠運營效率
“轉向使用 Beckhoff 控製技術的一個主要原因就是他們的產品都根據 PLCopen 和國際 PLC 標準IEC 61131 進行了標準化。”ZWAV 電氣和過程技術組主管 Silvio Merz 先生闡述道。“這可確保硬件和軟件的可重複利用性，簡化了設備操作。對我們來說的另一個好處就是，Beckhoff 嵌入式控製器的結構非常緊湊，幫助我們節省了控製櫃內的寶貴空間。在最初的構建中，整個工廠內分配了 10 多個控製櫃。“現在
，我們已將所有功能（開關設備、過程自動化、樓宇分配及 LAN 組件）都集成到控製室中，也就是說，我們已經能夠將現場的控製櫃都搬走了。”Silvio Merz
解釋道。使用 Beckhoff 控製係統的另外一個重要原因是其擁有大量可滿足各種要求的總線端子模塊。“例如
，電力測量 I/O 端子模塊讓我們能夠明確記錄電量參數

，從而能夠實施最佳措施。”所有軟件和硬件組件與 ZWAV 的規格表完全一致。“這不僅包括先前提到的硬件解決方案
，也包括
，特別是‘可讀’的軟件。這樣做的好處就是，我們作為技術服務人員，也能夠在調試後確定故障點並排除這些故障。”Silvio Merz 闡釋道。總部位於德國德累斯頓的 HST Wates GmbH 受委托實施自動化改造
，他們使用明確規定的模塊和功能完成此項改造任務，它們都是根據客戶需要用結構文本（ST）編程語言專門編寫的。

Beckhoff C6335 型號無風扇控製櫃式工業 PC 用作上位 PC，它主要用於實現可視化，並從本地裝置采集過程數據和狀態並將它們傳輸到中央控製器上

Morgenröthe-Rautenkranz 汙水處理廠的控製結構

嵌入式控製器用作緊湊型中央控製單元

目前

，汙水處理工藝是由緊湊型嵌入式控製器CX9010 實shi現xian的de。由you於yu這zhe種zhong控kong製zhi器qi的de性xing能neng很hen高gao
，再zai加jia上shang考kao慮lv到dao工gong廠chang的de一yi些xie基ji礎chu設she施shi，隻zhi有you一yi些xie功gong能neng組zu，如ru應ying急ji電dian源yuan控kong製zhi係xi統tong以yi及ji曝pu氣qi池chi中zhong的de刮gua泥ni機ji及ji二er次ci沉chen澱dian池chi，必bi須xu分fen散san布bu置zhi。Beckhoff C6335 型號無風扇控製櫃式 PC 用作上位 PC
，它主要用於實現可視化，並從本地裝置采集過程數據和狀態並將它們傳輸到中央控製器中的 SCADA 過(guo)程(cheng)上(shang)，或(huo)者(zhe)在(zai)通(tong)訊(xun)出(chu)現(xian)故(gu)障(zhang)時(shi)保(bao)存(cun)這(zhe)些(xie)數(shu)據(ju)並(bing)待(dai)日(ri)後(hou)傳(chuan)輸(shu)。劃(hua)分(fen)為(wei)嚴(yan)格(ge)定(ding)義(yi)的(de)通(tong)訊(xun)結(jie)構(gou)和(he)模(mo)塊(kuai)的(de)發(fa)布(bu)者(zhe)和(he)訂(ding)閱(yue)者(zhe)變(bian)量(liang)被(bei)提(ti)供(gong)用(yong)於(yu)實(shi)現(xian)嵌(qian)入(ru)式(shi)控(kong)製(zhi)器(qi)相(xiang)互(hu)之(zhi)間(jian)以(yi)及(ji)與(yu)上(shang)位(wei) PC 之間的通訊。“此外，工業 PC
被設計為一台維修用 PC，應該讓我們能夠
，例如，使用預裝的工具將 PLC 程序或參數集載入到各台設備中。”Silvio Merz 先生解釋道。用戶界麵具有高識別度工廠的可視化和操作通過兩台Beckhoff CP69xx 係列不帶功能鍵的 15 英寸‘經濟型’觸摸麵板實現。通過DVI 擴展技術，安裝在工廠內的第二台麵板同步顯示控製室內顯示的操作順序。通過兩個基本描述選項“工廠”
和“工藝”讓操作員可以對工廠的整體運行狀態一目了然。點擊各自單元，即可查看詳細的圖像或進一步信息。這樣做的一個特別的好處就是：使用標準的可視化係統進行顯示可以有很高的識別度
，從而為工廠操作人員帶來工作上的方便。

流程表讓操作人員能夠一目了然地查看整個工廠的運行狀態

工廠裏安裝的一台不帶按鍵的CP69xx 型號的 15 英寸‘經濟型’觸摸麵板，用於同步顯示控製室中顯示的操作順序

工廠擴展規劃
在後續的項目中

，Vogtland Water Board 同樣也將給汙水廠四周的 9 個汙水泵站配備了 Beckhoff控製係統，並將它們連接到 HydroDat V8 中央控製係統上。“我們將自行完成所有規劃、編程和配置工作除了數據傳輸應用程序是例外，它們要作為使用許可購買。”Silvio Merz 先生說道。“我們使用的是HST-Systemtechnik 公司的‘TeleMatic’通訊軟件，它裝在 TwinCAT PLC 的第一個 Runtime 上。由我們創建的實際應用程序安裝在控製器的第二個 Runtime
上。”
Zweckverband Wasser und Abwasser Vogtland www.zwav.de