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案例頻道 一、源江水廠項(xiàng)目概況（圖1）
上水閔行公司第二水廠下屬上海源江水廠新建項(xiàng)目坐落于市西南地區(qū)黃浦江上游江畔，毗鄰閔行經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，目前日制水能力為30萬噸，總投資為6.12億。主要擔(dān)負(fù)閔行和松江部分地區(qū)的自來水生產(chǎn)供應(yīng)工作。根據(jù)上海市水質(zhì)調(diào)度監(jiān)測中心的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，出廠水的四項(xiàng)綜合合格率連續(xù)2年保100%。
整個(gè)項(xiàng)目涉及魏德米勒產(chǎn)品包括：DeciPak系列隔離變送器（DeciPak Input Loop Powered Isolator）、PU系列電涌保護(hù)器（PU 4 CR HV 220 VAC）、MICRO系列光電耦合器（MOS 24Vdc / 24Vdc 0,1A）、MCZ系列信號浪涌保護(hù)器（MCZ OVP CL 24VDC 0,5A）、SAK系列接線端子（SAK 2.5/EN）等產(chǎn)品。本文主要介紹隔離變送器在加藥控制工藝段的應(yīng)用。
圖1 源江水廠現(xiàn)場俯瞰圖
二、源江水廠生產(chǎn)工藝流程（圖2）
源江自來水廠由一級泵房、加氯間、鼓風(fēng)機(jī)房、絮凝沉淀池、濾池、清水池和二級泵房等組成。
水源首先經(jīng)過一級泵房（或取水泵房）至自來水廠，經(jīng)過前消毒后進(jìn)入絮凝沉淀池；經(jīng)過絮凝—沉淀后進(jìn)入濾池。濾池是水廠中的重要部分，用于過濾水中懸浮物，在過濾的過程中要實(shí)現(xiàn)濾池恒水位調(diào)節(jié)、濾池反沖洗（氣沖—水沖—氣水混合沖）等功能，至清水池，經(jīng)后消毒后由二級泵房送至城市管網(wǎng)，供生活飲用和生產(chǎn)使用。
圖2源江水廠生產(chǎn)工藝流程圖
三、源江自來水廠自控系統(tǒng)（圖3）
水處理自動控制系統(tǒng)一般采用三層網(wǎng)絡(luò)通訊結(jié)構(gòu)——管理層、控制層、設(shè)備層。
1) 管理層——采用Ethernet網(wǎng)絡(luò)。主要實(shí)現(xiàn)PLC與PLC，PLC與上位機(jī)以及與第三方Ethernet設(shè)備 間的數(shù)據(jù)交換；
2) 控制層——采用總線網(wǎng)絡(luò)，主要實(shí)現(xiàn)各個(gè)控制器與I/O設(shè)備間的通訊；
3) 設(shè)備層——可選擇多種網(wǎng)絡(luò)（串行總線、DP協(xié)議等）。主要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備與PLC間的通訊。
圖3 源江水廠自控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
四、魏德米勒產(chǎn)品在源江水廠加藥控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
在自來水廠中SCD儀常與源水流量計(jì)一起構(gòu)成前饋——反饋控制的混凝自動投加系統(tǒng)。其工作原理是根據(jù)流量計(jì)測量到的源水流量，通過PLC來改變變頻器的頻率，從而控制投藥計(jì)量泵的電機(jī)轉(zhuǎn)速；SCD儀采集反應(yīng)池的反應(yīng)情況，控制計(jì)量泵的沖程。從而達(dá)到控制投藥量的目的。
以閔行第二自來水加藥工藝段控制系統(tǒng)為例，在信號系統(tǒng)中使用了魏德米勒多種有源和無源產(chǎn)品，均有優(yōu)異的性能表現(xiàn)。
1、 信號隔離變送器（圖4）
2、 工業(yè)生產(chǎn)中需要測量各種物理量，例如：溫度、濕度、流量、液位、壓力等技術(shù)參數(shù)，這種物理量參數(shù)被測量后，盡管受到諸如大氣壓和安裝等外部因素的影響也必須保證從現(xiàn)場傳送到控制室過程中不被削弱或干擾。其次，由于這些物理量都是連續(xù)變化的，用于檢測這些狀態(tài)和變化的器件必須如果反應(yīng)這些變化。因此，將這些信號轉(zhuǎn)換和變送需要高質(zhì)量的電子系統(tǒng)，它們能適應(yīng)和抵御外界的惡劣環(huán)境，諸如：溫度變化、電磁干擾、震動、腐蝕等因素的干擾和影響。魏德米勒隔離變送器完成能滿足上述要求，其次產(chǎn)品能提供成比例的標(biāo)準(zhǔn)信號輸出（0-20mA; 4-20mA; 0-10V）同時(shí)確保傳感器回路和測量回路的安全隔離。這種安全隔離能避免多個(gè)傳感器回路的相互干擾。產(chǎn)品具有變換、隔離和監(jiān)視功能。
在加藥處理生產(chǎn)過程中，經(jīng)常要對加藥環(huán)節(jié)中的濁度、PH等過程參數(shù)進(jìn)行檢測，并根據(jù)水質(zhì)情況對水處理過程加以控制，使其最終達(dá)到規(guī)定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。常用到的自動化在線儀表有：濁度計(jì)、PH計(jì)、流動電流探測儀（SCD儀）、流量計(jì)等。
現(xiàn)場控制層采集的模擬信號，例如：進(jìn)水流量、水泵頻率、水質(zhì)儀表、PH值、濁度、溫度等信號在進(jìn)入PLC前，需要通過隔離變送器將其轉(zhuǎn)變?yōu)?-20mA、0-10V、0-20mA等標(biāo)準(zhǔn)信號，供PLC進(jìn)行邏輯運(yùn)算。
將加藥工藝段現(xiàn)場二線制變送器信號如流量計(jì)（測量累積流量、瞬時(shí)流量、流向）、投入式液位計(jì)（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DECIPAK ILP隔離變送器變?yōu)?-20mA標(biāo)準(zhǔn)電信號，聯(lián)接到PLC模擬量輸入控制卡件，通過使用ILP隔離變送器能有效消除現(xiàn)場的惡劣環(huán)境干擾對PLC進(jìn)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。
魏德米勒的Decipak ILP隔離變送器采用輸入和輸出兩端隔離技術(shù)，隔離電壓高達(dá)2KV。輸入輸出兩端隔離將輸入信號與輸出信號隔離開來。能有效防止浪涌、電感和電容干擾引起的不可挽救的破壞。
產(chǎn)品具有回路供電的特點(diǎn)，無需外接電源及轉(zhuǎn)換相應(yīng)速度快（<500ms）的優(yōu)勢。產(chǎn)品具有較強(qiáng)的模擬變送信號處理能力。
主要技術(shù)參數(shù)：
輸入范圍：4-20mA；
輸入電壓降：可變，6V壓降加輸出負(fù)載；
最大輸入值：電流30 mA /電壓50Vdc；
輸出范圍：4-20mA；
輸出負(fù)載：100—400歐姆；
精度/線性度：0.3%；
相應(yīng)時(shí)間：500ms；
隔離電壓：2KV；
工作溫度：0—70度；
長*寬*高：75.5*22.5*119。
產(chǎn)品原理如下圖所示：
應(yīng)用實(shí)例如下圖所示：
圖4 Decipak ILP隔離變送器應(yīng)用圖
3、 光電耦合器（圖5）
光電耦合器能很好實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)中輸出信號的強(qiáng)弱電隔離，達(dá)到抗干擾的目的。在控制機(jī)柜中使用MICRO系列光電耦合器，能有效解決柜的安裝空間有限的問題，寬度僅6mm。同時(shí)又可以通過橫聯(lián)件的使用節(jié)約了大量的柜內(nèi)布線。使用Wemid材料，使其達(dá)到V0阻燃等級。
圖5 Micro系列光電耦合器產(chǎn)品應(yīng)用圖
4、 SAK系列接線端子（圖6）
用于導(dǎo)線一進(jìn)一出的連接。可通過橫聯(lián)件進(jìn)行電源分配，從而節(jié)約接線時(shí)間和接線數(shù)量。適用于TS35或TS32尺寸的導(dǎo)軌。可提供多路側(cè)聯(lián)，也可供客戶自由選擇路數(shù)，可跳聯(lián)。
圖6 SAK系列接線端子產(chǎn)品應(yīng)用圖
五、結(jié)論（圖7）
通過在上海源江水廠新建項(xiàng)目生產(chǎn)過程自控系統(tǒng)中的具體應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的可靠運(yùn)行和自動控制，同時(shí)也以此為契機(jī)，帶動了公司產(chǎn)品在閔行其他水廠改造項(xiàng)目中的應(yīng)用。因此，魏德米勒產(chǎn)品對于提高生產(chǎn)過程的自動化程度、節(jié)約能量、降低勞動強(qiáng)度、提高勞動生產(chǎn)率等方面都起著積極的作用。
圖7 銷售工程師與用戶現(xiàn)場技術(shù)交流圖
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號