转载：PLC系统在水厂中的应用 -------------------------------------------------------------------------------- 1、前言 自来水厂是一个地区重要的基础设施之一，对该地区的生活、经济发展等有着深远的影响，亦即自来水厂的安全、经济运行对于该地区关系重大。自动化技术近年来的快速发展，已经在各行各业中得到广泛而深入的应用。自来水厂采用的自控系统在必须能满足工艺水平的情况下，还应有：可忍受恶劣的工作环境，有良好的扩展能力、带电插拔技术、卓越的现场总线技术、方便的人机界面等优点。 2、系统配置 基础级采用美国GE Fanuc自动化公司的90-30和90-70 PLC，系统设3台PLC。滤池部分采用1台独立的90-70 PLC，滤池长廊就地控制台设置16台现场控制器，滤池PLC与现场16台控制器构成1个二级控制系统，平时每个滤池的反冲及运行程序由现场的控制器来完成，滤池PLC进行统一管理。即使当滤池PLC出现故障，滤池的监控仍可不受影响。 现场控制器包括了能安放在现场的IP65级现场控制器本身及I/O模块，I/O模块可带电插拔。滤池PLC与现场控制器之间采用双现场总线方式，假设1根现场总线受损，第2根总线仍能维持运行。鼓风机房设置1个现场I/O箱，双总线连接到滤池PLC及16台现场控制器上。滤池控制室设置1台显示与控制计算机终端，作为操作人员现场监控的人机界面。 另外两台PLC设置在中央控制室，其1套双机热备的PLC系统，由两台完全相同的90-30 PLC组成，有双电源，双CPU，双现场总线控制器，双机架及双以太网模块，平时运行相同的程序，每个程序扫描周期应同步，当1台PLC出现故障时，另1台PLC自动切入。 该PLC站主要负责源水部分、加药、加氯加氨、污水泵房、加药沉淀、清水库、变电所。现场根据厂区布局分别设置源水、1#沉淀池、2#沉淀池、3#沉淀池、4#沉淀池、加药、加氯、加氨、清水、污水和变电所11个现场墙挂式控制箱。中央控制室双机热备PLC与现场11个控制箱之间同样采用双现场总线连接。 在加药间控制室和加氯间控制室还设立两台计算机显示及控制终端，作为现场操作人员监控的人机界面，在全厂的中央控制室设置两台大屏幕投影仪将1台运行管理机的显示屏幕投射到墙面上，2台运行管理机与3台现场PLC之间采用开放的Ethernet网联接，运行开放的7层TCP/IP通讯协议，留有未来全厂MIS管理系统接口，管理机运行开放的Win95/NT计算机软件平台，DDE/ODBC方式可接受来自Excel产生的数据报表、滚动显示流程图画面、记录历史和显示工艺参数的历史趋势，整个系统着重考虑了安全可靠性、软硬件技术的开放性以及水厂的实际情况。 2.1 硬件构成 中央控制室热备PLC采用IC693BEM331双总线控制器和IC693CPU352中央处理器，IC693CMM321以太网模块，IC693PWR321电源模块。滤池控制室PLC站采用IC697BEM731双总线控制器和IC697CPX935中央处理器，以及以太网模块IC697CMM742和IC697PWR711电源。16台就地的现场控制器采用IC670GBI002双总线控制器，I/O模块分别为IC670MDL241（16点/24V AC输入），IC670MDL241（16点/24V AC输入），IC670MDL930（8点继电器输出），IC670ALG230（8路4～20mA模拟输入），IC670ALG330（8路4～20mA模拟输出）。 上位机均采用ICS工控机，配置为586奔腾32M RAM，带光驱，以太网卡及MODEM卡。 2.2 软件设置 Cimplicity HMI开发软件IC646TDC935，HMI运行软件IC646TRT935，双总线4K I/O热备软件TM693SWP203，软件平台为Windows NT4.0。 3、上位控制级管理机 中心控制室设于集控室内，配备两台奔腾PC计算机、两台UPS20彩色显示器、1台高性能以上流明投影仪、两台打印机和1台不间断电源。中控室监控系统的两台奔腾PC计算机，构成互为热备用的双机系统。它们与各现场PLC站之间，通过以太网相联，实现信息交换。作为系统功能的进一步，可实现与管理信息系统联网，使二者有机结合，共享生产监控与管理信息。 中控室两台上位PC机监控系统全面实施对全厂生产过程自动化的监视与控制，两台大屏幕彩色显示器，与键盘、鼠标器输入，为系统提供了方便的人机交互界面。两台打印机用于系统报表，系统报警信息及其它系统文件信息的打印输出。 采用以太网及TCP/IP技术，上位奔腾PC机之间及它们与各现场PLC站之间相连进行数据通讯。同时现场PLC与现场控制器、现场PLC与现场I/O之间采用了双现场总线方式，这样可大大提高信息传输的可靠性，使系统工作更加安全可靠。同时有利于系统设备维护、技术更新升级以及系统功能的进一步开发。 中控室上位机采用Cimplicity HMI上位监控软件，这是一种基于PC机的操作系统，用户可以利用WINDOWS提供的各种便利功能，对工业过程进行安全可靠的控制。其具有如下特点： (1)易于使用 即使操作人员以前对计算机不熟悉，也能在很短的时间内掌握该系统的操作。该系统还具有多媒体在线自学习软件，操作人员可随时利用它解决在操作中碰到的问题。 (2)全面开放 可连接目前国际上流行的多厂家的PLC产品。 (3)规模可选 可根据需要，选择多种变量配置，如150、300、700、35000个变量。 图形软件系统可在屏幕上显示所有的输入输出信号。并可根据用户需要，利用其图形工具，对工艺图、动态曲线、历史趋势图、棒图及表格进行动态或静态显示。 报警系统提供在过程中出现的故障、操作状态以及自动化过程中的综合信息，帮助及时发现危险情况，以减少损失。这些信息以可见和可听的方式提醒操作人员，并将其存储及打印输出。可具有16种信息类型和16个信息等级，以帮助操作人员能以最快的速度确认最重要的报警信息。系统最多可组态50000条不同的信息，可连续记录信息，用户可随时方便地对这些信息进行查询。 数据存档功能可对重要数据的平均值、总值、最大值和最小值进行： (1)连续循环存档 即系统一起动就按时间顺序以一定周期存储测量值，直到系统关机为止。 (2)选择循环存档 即由可定义的开始事件开始，按时间顺序以一定周期存储测量值，直到事件停止为止。 (3)非周期存档 由某一变量的值来控制存档。档案值可以表示成曲线或表格格式，既可在屏幕上显示，又可在报表中打印输出。 报表系统提供丰富的报表功能。可根据用户要求，将各种信息以多种可选格式周期性打印（如日报、月报、年报等）或随机打印输出。 4、控制功能及方案 4.1 源水现场I/O控制箱 (1)主要检测参数 源水pH、流量、温度、浊度、前加氯余氯；源水进水阀开度、源水进水阀超限位报警、源水进水阀限位开关、源水进水阀故障报警。 (2)主要控制功能 根据源水流量控制源水阀开度，流量可调，可画面设置。 4.2 1#～4#沉淀池现场I/O控制箱 (1)主要检测参数 沉淀池水位、SCD、沉淀后浊度、沉淀池污泥浓度开关（前、中、尾部）、沉淀池分管进水阀开关位置限位、沉淀池分管进水阀开关状态、沉淀池分管进水阀手/自动状态、沉淀池分管进水阀故障状态；排泥机运行/停止状态、排泥机前进/后退、排泥机手/自动、排泥机故障、排泥阀开关状态、真空泵开/停、排泥机行程头尾极限限位、排泥机行程分段限位。 (2)主要控制功能 根据生产需要启用/停用沉淀池；根据污泥浓度开关或时间周期进行排泥控制。 4.3 加药间I/O (1)主要检测参数 溶解池、溶液池液位连续检测、高低位、超高位报警；计量泵开停、计量泵手/自动、计量泵故障、计量泵冲程检测、计量泵变频装置频率检测、计量泵变频装置故障检测、计量泵变频装置手/自动；搅拌器开停、故障；稀释水阀开关状态；进/出液阀开关状态；搅拌程序控制。 (2)主要控制功能 根据SCD，后浊度和流量补偿控制计量泵冲程及设置变频装置频率。当溶液池发出“空池”信号时，打开需冲溶的溶液池进液阀，至冲溶液位后，关闭进液阀门，打开稀释水阀和搅拌机进行搅拌，液位至上限后，关闭稀释水阀，并延时关闭搅拌机，在该池得到加药指令后，打开该池出液阀，在液位降到下限时，发出“空池”信号。累积加药量。 4.4 加氯间现场I/O控制箱 (1)主要检测参数 氯瓶称重、氯气投加量、漏氯报警、加氯机开/停状态；加氯机手/自动、加氯机故障、氯路切换及电动球阀工作状态；空瓶信号检测；蒸发器开停状态、蒸发器故障状态；储气罐压力。 (2)主要控制功能 前加氯根据流量比例投加；后加氯根据流量比例检测、余氯复合控制；“空瓶”信号、自动进行气路切换、提示换瓶；氯气泄漏打开排气扇及启动氯气吸收装置；加氯机备用切换；根据生产需要远方/就地启停蒸发器。 4.5 加氨间现场控制箱 (1)主要检测参数 氨