通过全集成自动化提高竞争力凭借“全集成自动化”（TIA、TotallyIntegrated处理的水到饮用水，从污水到可重复使用在全集成自动化的基础上，我们可实施针Automation），Siemens成为唯一能够提供的水，都可通过TIA来实现。对水工业特殊要求度身定制的、具有卓越用来实现自动化解决方案的一整套集成产集成性能的解决方案。TIA为优化水处理做无庸置疑，在工厂的整个生命周期内（从品和系统的供应商。TIA将具有最佳集成能出了重要贡献。最初的规划阶段、运行阶段再到改造阶段）。力的Siemens的技术和产品组合到一套自您都可以从TIA中受益。我们的产品和系统由于TIA具有面向系统的工程环境以及集成动化系统中。这不仅减少了接口数目，而具有独特的开发连续性，可以避免不必要的通讯和诊断选项，因此，工厂在整个生命且还确保了从现场级到过程级再到ERP级的的系统不兼容，从而提高了投资安全性。周期都会从中受益。此外，Siemens不断创所有级别实现最大的数据透明度。从未经新，确保您在工厂改造方面的投资安全性。ERP-企业资源规划管理层MES-制造执行系统SIMATICIT运行层SIMATICSIMATICPCS7过程控制系统ADA(DCS)System工业软件，用于：·设计与工程·维护Q0·安装与调试·现代化改造与升级·运行·能源管理控制层SIMOTIONSINUMERIKSIMATICNETSIMATICHMISIMATIC控制器运动控制工业通讯模块化/嵌人式/基于PC数控系统人机养面全E可H口口二现场层C上-PROFIBUSPA1SIMATIC分布式VOSINAMICS驱动系统过程仪表SIMATIC传感器HHARTO全集成自动化?IO-Link购?喜国门0一4
目 录 自动化领域的忠实伙伴 . 2 全集成自动化 . 4 水的净化 . 6 污水处理 . 7 过程控制系统 . 8 制造执行系统 . 11 SCADA系统 . 11 控制器与分散的现场设备 . 12 工业通讯 . 14 驱动系统 . 16 过程仪表与分析仪 . 18 工业控制 . 19 传感器 . 20 精彩案例 . 21 凭借“全集成自动化”（TIA、Totally Integrated Automation），Siemens成为唯一能够提供 用来实现自动化解决方案的一整套集成产 品和系统的供应商。TIA将具有最佳集成能 力的Siemens的技术和产品组合到一套自 动化系统中。这不仅减少了接口数目，而 且还确保了从现场级到过程级再到ERP级的 所有级别实现最大的数据透明度。从未经 通过全集成自动化提高竞争力 ֫࠶ ሏႜ֫ ੦֫ ၄ׇ֫ ࣅۯጲׯඇण 企业资源规划 以太网 以太网 工业以太网 工业以太网 工业以太网 制造执行系统 过程控制系统 ߾ᄽॲLjᆩᇀǖ 设计与工程 安装与调试 维护 现代化改造与升级 运行 能源管理 运动控制 数控系统 工业通讯 控制器 模块化/嵌入式/基于PC 人机界面 安全集成 过程仪表 传感器 分布式I/O 驱动系统 低压控制与配电 ׯඇण ࠶ᇸీ 处理的水到饮用水，从污水到可重复使用 的水，都可通过TIA来实现。 无庸置疑，在工厂的整个生命周期内（从 最初的规划阶段、运行阶段再到改造阶段）。 您都可以从TIA中受益。我们的产品和系统 具有独特的开发连续性，可以避免不必要 的系统不兼容，从而提高了投资安全性。 在全集成自动化的基础上，我们可实施针 对水工业特殊要求度身定制的、具有卓越 集成性能的解决方案。TIA为优化水处理做 出了重要贡献。 由于TIA具有面向系统的工程环境以及集成 的通讯和诊断选项，因此，工厂在整个生命 周期都会从中受益。此外，Siemens不断创 新，确保您在工厂改造方面的投资安全性。 4 精彩案例：United Utilities 英国Ingleton的污水处理厂 United Utilities是英国最大的公共事业公司 之一，它在升级其Ingleton的污水处理厂时 借机安装了集成式智能控制与监视解决方 案，以简化控制、改进维护以及提供更多 的远程监控设施。由于重点是增强通讯功 能，因此传统的依赖遥测警报装置上的过 程控制器发出设备故障警告的方式已不再 采用，现在使用Internet Explorer通过设备 状态来实现同样的目的。借助于这种远程 查看设备状态的功能，可以更频繁地进行 检查，并且可以更早地发出故障警告，不 必每次都亲临现场便可将设备复位。 为给这种根本性的方案提供支持，United Utilities选择了Siemens提供的全集成自动 化的功能作为系统的基础。这样用户便可 通过简化的控制系统和更强的功能来满足 需求。 客户需求 United Utilities需要控制系统简单但功能 更强这种形式的集成自动化解决方案。有 一点非常重要，那就是某一点发生故障时 新解决方案无论如何都不能损害系统的运 行安全性。此外，还安装了基于Internet Explorer的访问，以便对人机界面（HMI, Human Machine Interface）图形页面进行 远程访问。因此，必须使每个现场设备的 状态和诊断数据都可用于远程控制和监视。 不过，系统成本不应超过常规安装的成本， 可能的情况下甚至应体现出成本降低。此 外，该解决方案还要求使用供遥测子断站 连入网络的以太网网关、可以对仪表进行 远程组态以及现场设备能够与PLC进行循环 实时通讯。 Siemens解决方案 单 一 主 控 中 心（MCC, Master Control Center）采用Siemens S7-400系列PLC、用 于远程监视和控制的以太网通讯以及用于 现场设备的六个PROFIBUS网络来对工厂实 施控制。 两个过程区域（每个都有两股处理水流） 具有专用的PROFIBUS-DP和PA电路。DP电 路连接到过程阀动器和磁流量计，PA电路 连接到一系列液位、流量和压力仪表。此 外，第二个过程区域有一个本安回路和一 个远程I/O机架。 I/O机架为现场设备工作，以减少电缆敷设。 Siemens SIMOCODE智能电机启动器或变速 驱动装置控制22台电机，并有13种模拟过 程读数（通过PROFIBUS）和27个控制阀。 MCC的外观很极端，因为大部分操作员连 接都通过复制的Siemens OP370人机界面 （HMI, Human Machine Interface） 来 进 行。操作员也可以在任何可连接Internet的 PC上通过Internet Explorer访问设备状态 页面。这是通过United Utilities的专用遥测 子端站（向其地区“运营响应中心”报告） 进行监控外的另一种监控方法。 25
应对不断增长的需求在水工业，提高质量、满足法规要求以及降低成本变得越来越重要。解决工厂运作系统集成和机器制造方面的问题将仰赖全集成自动化。对于工厂运作的益处水工业不断增加的成本压力非但从未停止过，反而愈演愈烈。如果您是工厂管理者，您定会优先考虑成本效益、保证水的供应或者污水处理方面的问题。与此同时，法律义务以及工厂内的复杂程度也在不断增加。全集成自动化会带来以下好处：■使自动化解决方案完全适合您的具体要求■优化过程操作■保护投资和知识产权■减少工厂的建造和维护费用口以太网对于系统集成的益处您需要在从设计到调试的各个阶段都能够更快速、准确、经济地处理客户订单的解决方案。■以太网全集成自动化会带来以下好处：■缩短从规划到交付的过程■工业以太网■提高系统的可用性和灵活性■改进工程质量■工业以太网■减少组态和调试费用■在整个过程中节约成本对于工厂和机器建造的益处安全集成低压控制与配电门作为工厂和机器的建造师，您必须应对不断增长的竞争压力。与此同时，对于您解决方案的要求也始终会越来越高。您必须满足的要求将会日益复杂。三全集成自动化会带来以下好处：■提高工厂的安全性PROFINETPROFISafe工业以太网■改进系统的可用性PROFIsafePROFIBUS■客户方面可实现从规划到调试过程的集成操作ASIsafeAS-nterface品■提高灵活性全集成能源管理■吸纳了市场领先技术而获得长期的投资保障KNX GAMMA instabus5
5 应对不断增长的需求 ֫࠶ ሏႜ֫ ੦֫ ၄ׇ֫ ࣅۯጲׯඇण 企业资源规划 以太网 以太网 工业以太网 工业以太网 工业以太网 制造执行系统 过程控制系统 ߾ᄽॲLjᆩᇀǖ 设计与工程 安装与调试 维护 现代化改造与升级 运行 能源管理 运动控制 数控系统 工业通讯 控制器 模块化/嵌入式/基于PC 人机界面 安全集成 过程仪表 传感器 分布式I/O 驱动系统 低压控制与配电 ׯඇण ࠶ᇸీ 在水工业，提高质量、满足法规要求以及降低成本变得越来越重要。 解决工厂运作、系统集成和机器制造方面的问题将仰赖全集成自动化。 对于工厂运作的益处 水工业不断增加的成本压力非但从未停止过，反而愈演愈烈。如果您 是工厂管理者，您一定会优先考虑成本效益、保证水的供应或者污水 处理方面的问题。与此同时，法律义务以及工厂内的复杂程度也在不 断增加。 全集成自动化会带来以下好处： ■ 使自动化解决方案完全适合您的具体要求 ■ 优化过程操作 ■ 保护投资和知识产权 ■ 减少工厂的建造和维护费用 对于系统集成的益处 您需要在从设计到调试的各个阶段都能够更快速、准确、经济地处理 客户订单的解决方案。 全集成自动化会带来以下好处： ■ 缩短从规划到交付的过程 ■ 提高系统的可用性和灵活性 ■ 改进工程质量 ■ 减少组态和调试费用 ■ 在整个过程中节约成本 对于工厂和机器建造的益处 作为工厂和机器的建造师，您必须应对不断增长的竞争压力。与此同 时，对于您解决方案的要求也始终会越来越高。您必须满足的要求将 会日益复杂。 全集成自动化会带来以下好处： ■ 提高工厂的安全性 ■ 改进系统的可用性 ■ 客户方面可实现从规划到调试过程的集成操作 ■ 提高灵活性 ■ 吸纳了市场领先技术而获得长期的投资保障 5
水工业的过程专有技术氯化消毒室生水饮用水通风池过滤池清洁水池泵送站空气通风净水厂和污水处理厂的工艺选择要基于很多因素，主净化厂典型的工艺流程示例■原水来自地表、地下或海水淡化工厂。要因素诸如原水的水质、国家对于饮用水及污水排放■先从泵房将水打到水池，经初滤，再加的标准、项目的总投资等等。因此工艺不尽相同。但絮凝剂进行絮凝沉淀。过滤得到清水，加氯气消毒（或二氧化氯），有些水厂还是无论是哪种工艺，我们都能提供满足工艺控制的电会有砂滤、碳滤和紫外消毒等工艺。气及自动化解决方案。■经过处理的清水储入清水池备用，再经高压泵压人供水管网。■通过泵站，将水先运输到稳压罐中，然后通过输水网络输送到消费者。为实现此目的，需要使用功能强大的变频器和电机。S
6 水工业的过程专有技术 净化厂典型的工艺流程示例 ■ 原水来自地表、地下或海水淡化工厂。 ■ 先从泵房将水打到水池，经初滤，再加 絮凝剂进行絮凝沉淀。过滤得到清水， 加氯气消毒（或二氧化氯），有些水厂还 会有砂滤、碳滤和紫外消毒等工艺。 ■ 经过处理的清水储入清水池备用，再经 高压泵压入供水管网。 ■ 通过泵站，将水先运输到稳压罐中，然 后通过输水网络输送到消费者。为实现 此目的，需要使用功能强大的变频器和 电机。 净水厂和污水处理厂的工艺选择要基于很多因素，主 要因素诸如原水的水质、国家对于饮用水及污水排放 的标准、项目的总投资等等。因此工艺不尽相同。但 是无论是哪种工艺；我们都能提供满足工艺控制的电 气及自动化解决方案
螺旋式输送机砂槽生物处理阶段主沉淀池二级沉淀池消毒池写%污泥翻化器泵送站污泥机械性脱水污泥输送机处置机换热器系统消化池消化池锅炉照气池沼气压缩机站煤气发动机和发电机污水处理厂的典型工艺示例在生物处理阶段，有机碳和氮将在需氧■过量的污泥通过机械或静态的方式集中环境下通过细菌和高等微生物去除。生屯积然后运输到消化池。消化池中的厌■生水通过螺旋式输送机送往高处，之后物污泥（微生物）从废水中提取有机碳、氧过程会产生沼气，产生的沼气先要进通过格栅（粗格栅和细格栅）机械地进氮、磷和氧，以通过生化反应生产新细胞。行清洁与储存，然后才能通过煤气发动行清洁。在此过程中去除粗粒污染物。机，借助热电联产技术将其用于产生能■在接下来的二级沉淀池中，污泥将从废■废水流经砂槽，重物（如沙石沉积物）量。剩余的污泥将经过化学处理、机械水中分离出来，并再次回到生物处理阶和密度较低的固体颗粒将于此处用刮板脱水，然后运送到污泥处置机，或者最段。此时，污泥循环就形成了闭合态。从表面刮出。沉积物以及沙石必须从有后焚烧掉。为平衡污泥量的增长，需要将其从过程机固体物中清除掉，这样才能得到纯筛中分部分去除。从二级沉淀池中溢出的渣和纯沙石，而有机固体物再转到接下清洁水随后流经沙石过滤料，有时再流来的生物过程进行处理。过消毒池，再进人流程末端，如流人附在主沉淀池中，将剩余的有机固体物作近的河中。为沉淀的原污泥从生水中去除，然后送入消化池中，在消化池中（如果有）会产生沼气
7 污水处理厂的典型工艺示例 ■ 生水通过螺旋式输送机送往高处，之后 通过格栅（粗格栅和细格栅）机械地进 行清洁。在此过程中去除粗粒污染物。 ■ 废水流经砂槽，重物（如沙石沉积物） 和密度较低的固体颗粒将于此处用刮板 从表面刮出。沉积物以及沙石必须从有 机固体物中清除掉，这样才能得到纯筛 渣和纯沙石，而有机固体物再转到接下 来的生物过程进行处理。 ■ 在主沉淀池中，将剩余的有机固体物作 为沉淀的原污泥从生水中去除，然后送 入消化池中，在消化池中（如果有）会 产生沼气。 ■ 在生物处理阶段，有机碳和氮将在需氧 环境下通过细菌和高等微生物去除。生 物污泥（微生物）从废水中提取有机碳、 氮、磷和氧，以通过生化反应生产新细胞。 ■ 在接下来的二级沉淀池中，污泥将从废 水中分离出来，并再次回到生物处理阶 段。此时，污泥循环就形成了闭合态。 为平衡污泥量的增长，需要将其从过程 中分部分去除。从二级沉淀池中溢出的 清洁水随后流经沙石过滤料，有时再流 过消毒池，再进入流程末端，如流入附 近的河中。 ■ 过量的污泥通过机械或静态的方式集中、 屯积然后运输到消化池。消化池中的厌 氧过程会产生沼气，产生的沼气先要进 行清洁与储存，然后才能通过煤气发动 机，借助热电联产技术将其用于产生能 量。剩余的污泥将经过化学处理、机械 脱水，然后运送到污泥处置机，或者最 后焚烧掉
为水工业需求量身定制从过程控制系统开始.PCS-7-0SRS-TOSPE-7-0SUFEPS7OS10/100/1000Mbps以太网环57-400H57-400F57-400ET200MET200MET200MET200M三0ET200ISPET200MET200MET-200M工DPIPA链技DPIPA链接SINAMICSSIMOCODEproPROFIBUSPRPROFIBUSPA豆百喜■集成设备管理，易于维护基于SIMATICPCS7的解决方案■行业特定的功能块和程序（针对水工业和污水处理工业进行了调整）简化了组态■基于Web客户机的操作员站可从任意位Siemens的分布式控制系统（DCS，Distributed■以太网上使用S7-400控制器的高速自动置对水厂进行远程监控ControlSystem）—SIMATICPCS7完全集化系统。在现场总线级，为S7-300提供■通过使用SINAUTTelecontrol会合分散的成到了TIA中，它采用标准的软硬件组件，了PROFIBUS。二者都可通过光纤使用，信息（例如来自高位槽、泵站、并和管网这些组件可以轻松地连接到制造执行系统以防止电磁干扰的信息）来实现可靠的高性能远程监控(MES,Manufacturing ExecutionSystem)■穴余控制器确保水厂运行的高可靠性■现场设备连接到基于PROFIBUS-DP和PA级。避免任何停机的高性能总线PCS7为水工业和污水处理工业提供了诸多■SafetyIntegrated既适合标准应用又适■流量计和液位计传感器确保了测量的灵益处，例如：合故障安全应用，它对于所有应用都敏度和精确性基于一个CPU、一种编程语言以及一根■整个过程使用一个共用的工程师站PCS7-ES■在泵站使用大型的泵和电机提供动力和PROFIBUS电缆。这可以节省时间和附加一可节省工程时间保证质量。它们通过专门的面板完全集组件费用成到了PCS7中可集中查看所有PCS7操作站的全部数PROFIBUS-DP上的标准型和故障安全型据，同时还能显示标准的报警视图一通远程I/O模块可确保数据传输和故障诊断过快速弹出图形来缩短停工时间的可靠性。SIMATICET2O0OM远程I/O模可从所有操作员站来显示组态一最大程块提供了大量的数字量输入/输出通道度地降低了工程设计的开销和模拟量输入/输出通道8
8 基于SIMATIC PCS 7的解决方案 Siemens的分布式控制系统（DCS, Distributed Control System）— SIMATIC® PCS 7完全集 成到了TIA中，它采用标准的软硬件组件， 这些组件可以轻松地连接到制造执行系统 （MES, Manufacturing Execution System） 级。 PCS 7为水工业和污水处理工业提供了诸多 益处，例如： ■ 整个过程使用一个共用的工程师站PCS 7-ES — 可节省工程时间 ■ 可集中查看所有PCS 7操作站的全部数 据，同时还能显示标准的报警视图 — 通 过快速弹出图形来缩短停工时间 ■ 可从所有操作员站来显示组态 — 最大程 度地降低了工程设计的开销 为水工业需求量身定制： 从过程控制系统开始. ■ 行业特定的功能块和程序（针对水工业和 污水处理工业进行了调整）简化了组态 ■ 以太网上使用S7-400控制器的高速自动 化系统。在现场总线级，为S7-300提供 了PROFIBUS。二者都可通过光纤使用， 以防止电磁干扰 ■ 冗余控制器确保水厂运行的高可靠性 — 避免任何停机 ■ Safety Integrated既适合标准应用又适 合故障安全应用，它对于所有应用都 基于一个CPU、一种编程语言以及一根 PROFIBUS电缆。这可以节省时间和附加 组件费用 ■ PROFIBUS-DP上的标准型和故障安全型 远程I/O模块可确保数据传输和故障诊断 的可靠性。SIMATIC ET 200M远程I/O模 块提供了大量的数字量输入/输出通道 和模拟量输入/输出通道 ■ 集成设备管理，易于维护 ■ 基于Web客户机的操作员站可从任意位 置对水厂进行远程监控 ■ 通过使用SINAUT Telecontrol会合分散的 信息（例如来自高位槽、泵站、井和管网 的信息）来实现可靠的高性能远程监控 ■ 现场设备连接到基于PROFIBUS-DP和PA 的高性能总线 ■ 流量计和液位计传感器确保了测量的灵 敏度和精确性 ■ 在泵站使用大型的泵和电机提供动力和 保证质量。它们通过专门的面板完全集 成到了PCS 7中