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        施耐德PLC和intouch組態(tài)軟件在自來(lái)水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

        2015-05-30 09:39:31劉金強(qiáng)梁竹君
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2015年33期
        關(guān)鍵詞:自動(dòng)控制系統(tǒng)

        劉金強(qiáng) 梁竹君

        摘 要:文章介紹了施耐德Quantum系列和Premiun系列PLC及Wonderware intouch組態(tài)軟件在福州長(zhǎng)樂(lè)威立雅東區(qū)水廠控制系統(tǒng)的應(yīng)用。詳細(xì)地分析了該污水處理系統(tǒng)功能,同時(shí)也闡述了PLC控制系統(tǒng)硬件和軟件組成以及上位機(jī)系統(tǒng)的組成。

        關(guān)鍵詞:自來(lái)水處理;自動(dòng)控制系統(tǒng);PLC;intouch.

        1 概述

        長(zhǎng)樂(lè)東區(qū)水廠是福州長(zhǎng)樂(lè)自來(lái)水的重要組成部分,對(duì)整個(gè)市區(qū)的供水起著至關(guān)重要的作用。東區(qū)水廠位于鶴上鎮(zhèn)云路村與洞湖村交界處,用地150畝,源水管網(wǎng)總長(zhǎng)10多公里,總投資2.2億元,水廠建成后,近期規(guī)模日供水量將達(dá)到10萬(wàn)噸,遠(yuǎn)期規(guī)模將達(dá)到日供水20 萬(wàn)m3/d,可以解決長(zhǎng)樂(lè)東部和南部地區(qū)的供水問(wèn)題,同時(shí)空港工業(yè)區(qū)、濱海工業(yè)區(qū)的企業(yè)也將大大受益。本項(xiàng)目的水處理系統(tǒng)是整個(gè)水廠工程的重要組成部分,該系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性、安全性將直接影響整個(gè)水廠的自來(lái)水的處理。

        2 系統(tǒng)組成及分析

        此項(xiàng)目自來(lái)水處理工藝采用法國(guó)威立雅的水處理工藝,具體工藝流程如圖1所示。

        本系統(tǒng)采用PLC+本地系統(tǒng)上位機(jī)控制方式。系統(tǒng)共由525個(gè)DI點(diǎn)、265個(gè)DO點(diǎn)、119個(gè)AI點(diǎn)、30個(gè)AO點(diǎn)組成。

        2.1 系統(tǒng)功能分析

        整個(gè)系統(tǒng)的主要功能包括:控制功能、顯示功能、操作功能、數(shù)據(jù)通信功能、綜合信息管理功能。

        管理、監(jiān)視功能:操作站主工業(yè)控制計(jì)算機(jī)長(zhǎng)期冗余在線工作,定時(shí)檢測(cè)各現(xiàn)場(chǎng)PLC 控制站采集的數(shù)據(jù),對(duì)各工藝參數(shù)、動(dòng)力及變配電設(shè)備的運(yùn)行實(shí)時(shí)顯示、記錄、存儲(chǔ)、打印、事故報(bào)警等工作。

        操作控制功能:在基于圖形和菜單的形式上,操作人員在操作站通過(guò)鍵盤或鼠標(biāo)下達(dá)有關(guān)指令或信息,開(kāi)/?;蛘{(diào)整設(shè)備的工作狀態(tài)。

        依據(jù)以上的功能要求,整個(gè)系統(tǒng)至少需要顯示以下四類畫面。

        第一類:過(guò)程狀態(tài)顯示畫面。主要包括總貌顯示、區(qū)域顯示、組貌顯示、回路顯示、報(bào)警狀態(tài)顯示。

        第二類:趨勢(shì)顯示畫面。趨勢(shì)顯示分為實(shí)時(shí)趨勢(shì)和歷史趨勢(shì),其主要包括曲線圖和柱狀圖。

        第三類:工藝流程動(dòng)態(tài)顯示畫面。其主要包括工藝流程、工藝參數(shù)定時(shí)刷新、設(shè)備啟/停狀態(tài)。

        第四類:文件顯示和打印。其主要包括日、月生產(chǎn)報(bào)表。

        經(jīng)過(guò)系統(tǒng)組態(tài)后,只要把生成的應(yīng)用軟件向下傳送到各相關(guān)現(xiàn)場(chǎng)PLC控制站,就可以具體實(shí)施。組態(tài)的應(yīng)用軟件應(yīng)能在線重新組態(tài)而不影響系統(tǒng)的連續(xù)正常工作。

        系統(tǒng)組態(tài)軟件應(yīng)能對(duì)下列項(xiàng)目進(jìn)行在線組態(tài)。

        (1)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組態(tài);

        (2)測(cè)量數(shù)據(jù)組態(tài);

        (3)歷史數(shù)據(jù)組態(tài);

        (4) 控制功能組態(tài);

        (5)圖形文件組態(tài);

        (6)顯示組態(tài)。

        通訊功能:操作站與現(xiàn)場(chǎng)PLC 控制站、生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊和信息交換,在通訊功能中應(yīng)設(shè)置密碼保護(hù),對(duì)各級(jí)操作都應(yīng)設(shè)置授權(quán)限制,防止越權(quán)非法操作,確保水廠設(shè)備安全有序的運(yùn)行。

        2.2 PLC控制系統(tǒng)組成

        長(zhǎng)樂(lè)市東區(qū)水廠PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)采用集中監(jiān)控管理,分散控制和就地控制相結(jié)合的分布式智能監(jiān)測(cè)、控制方式。整個(gè)控制系統(tǒng)由三個(gè)層次構(gòu)成,即就地控制層,現(xiàn)場(chǎng)控制層,監(jiān)控管理層[1]。

        2.2.1 硬件組成

        PLC控制系統(tǒng)選用施耐德Quantum系列和Premium系列PLC,本地站點(diǎn)與遠(yuǎn)程站點(diǎn)的通訊采用CRP93100和CRA93100進(jìn)行通訊。這里以其中一套設(shè)備的硬件配置為例。各硬件設(shè)備功能描述如下[2][3]:

        (1)CPU:選用140CPU65160,該處理器,時(shí)鐘脈沖頻率266MHz,內(nèi)部1M RAM,IEC 程序內(nèi)存可以擴(kuò)展到7168KB,集成以太網(wǎng)通訊接口。

        (2)數(shù)字量I/O模塊:數(shù)字量輸入模塊采用32路的140DDI3530

        0模塊,此模塊為24Vdc 輸入,可用于源極輸出設(shè)備。數(shù)字量輸出模塊采用32路140DDO35300模塊,此模塊切換24Vdc功率負(fù)載,可用于漏極器件。

        (3)模擬量I/O模塊:模擬量輸入采用16路的140ACI04000模塊,該模塊可接受混合電流和壓力輸入,在該系統(tǒng)中,主要完成液位、壓力、流量等模擬量的輸入。模擬量輸出采用8路140ACO13000模塊,輸出4~20mA電流實(shí)現(xiàn)對(duì)本系統(tǒng)的閥位及電機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

        (4)遠(yuǎn)程機(jī)架通訊:本系統(tǒng)中本地采用CRP93100模塊,通過(guò)同軸電纜及專用RIO接頭同遠(yuǎn)程的CPA93100模塊進(jìn)行連接,以實(shí)現(xiàn)本地站與遠(yuǎn)程站點(diǎn)的通訊。

        本系統(tǒng)通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用Hiper Ring超級(jí)冗余環(huán)形結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了全部鏈路冗余,無(wú)單點(diǎn)故障,任意一個(gè)鏈路故障發(fā)生故障,網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)均可在500ms內(nèi)自愈,不會(huì)影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。整個(gè)水廠的環(huán)網(wǎng)通訊如圖2所示。

        2.2.2 PLC程序結(jié)構(gòu)

        編程環(huán)境采用設(shè)備專用的Unity Pro6.1,在軟件中可以進(jìn)行系統(tǒng)的配置,軟件編程可以采用梯形圖(LD)、功能塊圖(FBD)、順序功能圖(SFC),也可以通過(guò)C語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行編程[4]。

        在本系統(tǒng)中,采用當(dāng)代比較流行的模塊化編程思想,這樣使得整個(gè)控制思路更加簡(jiǎn)單、快捷,同時(shí)也提高了程序可讀性,有利于整套控制系統(tǒng)調(diào)試和維護(hù)。編程環(huán)境及部分程序如圖3所示。

        2.3 上位機(jī)系統(tǒng)組成

        上位機(jī)系統(tǒng)選用Inspiron靈越620計(jì)算機(jī),并配備23寸液晶顯示屏,同時(shí)安裝有美國(guó)Wonderware公司生產(chǎn)的基于WINDOWS NT/2000/XP平臺(tái)上Intouch10.0組態(tài)軟件,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)所有設(shè)備的操作、數(shù)據(jù)的采集及監(jiān)控。WindowMaker是InTouch 的開(kāi)發(fā)環(huán)境。WindowMaker圖形用戶界面符合Windows XP與Windows NT GUI標(biāo)準(zhǔn)[5]。其部分監(jiān)控畫面如圖4所示。

        3 結(jié)束語(yǔ)

        本套控制系統(tǒng)自2012年7月調(diào)試完成投入運(yùn)行以來(lái),整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行良好,系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠,極大地節(jié)省了人力,也降低了運(yùn)行操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,極大地提高經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

        參考文獻(xiàn)

        [1]李士勇.智能控制[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2011.

        [2]Schneider Electric.Quantum使用手冊(cè)Premium使用手冊(cè)[Z].2003.

        [3]Schneider Electric.Modicon TSX Quantum、Premium硬件手冊(cè)[Z].2002.

        [4]Schneider Electric.Unity Pro6.1User Ma[Z].

        [5]Wonderware FactorySuite.InTouch.用戶指南[Z].Invensys Systems, Inc.2002.

        作者簡(jiǎn)介:劉金強(qiáng)(1983-),男,湖北沙洋縣人,碩士研究生,研究方向:工業(yè)控制及復(fù)雜高智能自動(dòng)化控制。

        梁竹君(1985-),女,四川開(kāi)江縣人,碩士研究生,講師,研究方向:智能化控制。

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