S7-400在自來水廠控制中的應(yīng)用

一、 項(xiàng)目簡介

安慶市自來水公司為國家中型企業(yè)，始建于1911年。自新中國成立，特別是改革開放以來，供水事業(yè)有了很大的發(fā)展。現(xiàn)供水能力為日供水量41.5萬m3，其中第三水廠是利用德國政府貸款，引進(jìn)國外先進(jìn)的技術(shù)及設(shè)備而興建的一座現(xiàn)代化水廠。該水廠的主要生產(chǎn)設(shè)備從國外進(jìn)口：西門子公司SIMATIC S7-400 PLC和西門子工控計(jì)算機(jī)組成的自動控制系統(tǒng)、RTU、KSB水泵、VEM電機(jī)、Erhard閥門、Passavant閘板閥、Auma電動驅(qū)動裝置、Passavant攪拌器、ALLDOS加氯系統(tǒng)、Jesco加藥機(jī)、E+H和SIEMENS儀表、中低壓開關(guān)柜等；其它設(shè)備在國內(nèi)采購，如刮吸泥機(jī)、高壓開關(guān)柜等。

二、 系統(tǒng)介紹

第三水廠于1996年底動工興建，設(shè)計(jì)規(guī)模20萬m3/d。凈水工藝系機(jī)械混合、機(jī)械絮凝平流沉淀池，均粒濾料濾池等常規(guī)凈水工藝。

控制系統(tǒng)由兩臺上位機(jī)、一臺編程器和四套SIEMENS S7-400PLC、一套S7-300PLC及24個ET200M組成。上位機(jī)為SIEMENS工控機(jī)，配置為80586英特爾奔騰處理器166MHZ/32MB/1.2G/20″CRT/HP 4L打印機(jī)/EPSON LQ-1600K打印機(jī)。上位機(jī)的軟件是WinCC V4.0,系統(tǒng)中文平臺是中文之星。
現(xiàn)場一共有五個PLC分站，主要模板有：CPU有CPU413-1（2塊）、CPU413-2DP（2塊）、CPU314IFM（1塊）；通訊模板有CP443-5（3塊）、CP441-2（2塊）和CP342-5（1塊）；信號模板有SM431（9塊）、SM432（1塊）、SM421（22塊）、SM422（5塊）、SM331（25塊）、SM322（25塊）、SM321（50塊）、SM334（1塊）和接口模塊、機(jī)架若干等。編程器為PG740。PLC編程軟件為STEP7 V4.02,操作員面板的編程軟件是Protool。
整個自動控制系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)采集和顯示現(xiàn)場儀表、水泵、閥門、攪拌器等設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)、狀態(tài)，負(fù)責(zé)執(zhí)行通過操作員面板發(fā)出的手動命令和能按照應(yīng)用軟件程序?qū)ΜF(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行自動控制，并能自動存儲工藝數(shù)據(jù)和自動打印報(bào)表和故障信息等。

三、 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與配置

水廠的自動控制系統(tǒng)采用“集中檢測、分散控制”的方式，構(gòu)成“縱向分層，橫向分站”的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，整個控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分為二層：
第一層為現(xiàn)場設(shè)備控制層：主要有各現(xiàn)場PLC控制分站、檢測儀表、電控設(shè)備等組成。直接完成生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)采集、調(diào)節(jié)控制以及實(shí)現(xiàn)反饋控制或順序控制等功能。根據(jù)水廠生產(chǎn)工藝流程和現(xiàn)場構(gòu)筑物的分布情況，分為五個分站；取水泵房分站、加藥間分站、加氯分站、濾池分站、送水泵房分站。
第二層為中心控制室操作站：設(shè)有兩臺監(jiān)控計(jì)算機(jī)，采用雙機(jī)熱備方式，如果一臺出現(xiàn)故障，則另一臺仍然能夠獨(dú)立工作，并且具有所有的功能，以確保整個控制系統(tǒng)的可靠性、連續(xù)性和安全性，根據(jù)需要可以完成全廠生產(chǎn)處理的在線監(jiān)測，并向PLC發(fā)出控制命令。

中心控制室內(nèi)的監(jiān)控計(jì)算機(jī)與加藥間分站、加氯分站、濾池分站、送水泵房分站采用Profibus通過TCP/IP通訊協(xié)議組成工業(yè)局域網(wǎng)。局域網(wǎng)采用光纜連接，每個分站以雙絞線通過光纜連接模塊（OLM）連至Profibus網(wǎng)，中心控制室內(nèi)的工控機(jī)通過CP5412網(wǎng)卡和OLM連至Profibus網(wǎng)。由于水廠取水泵房距離水廠距離2公里多，該分站與廠區(qū)控制系統(tǒng)采取有線通訊的實(shí)際操作性很小，因此采取了無線傳輸方式將該分站的一些重要數(shù)據(jù)發(fā)送至廠區(qū)的送水泵房分站，從而傳送到系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。

在濾池分站，由于濾池共有24組，分布范圍比較大，距離長度比較大，所以在每組濾池設(shè)立了一個ET200M，將濾池分站PLC作為主站，24個ET200M作為從站，采用西門子Profibus-dp現(xiàn)場總線。