石家莊供水集團 趙芳珍 楊榮
摘要： 由于水廠PLC產(chǎn)品的更新?lián)Q代，決定采用ROCKWELL公司的ControlLogix系列產(chǎn)品作為改造的主力自控產(chǎn)品。本文結合水廠的實際運行情況及控制系統(tǒng)的功能要求，介紹了羅克韋爾自動化的系列PLC和RSViewSE人機監(jiān)控組態(tài)軟件在石家莊潤石水廠的應用情況。
關鍵詞：羅克韋爾PLC ControlNET RSViewSE
1引言
石家莊潤石水廠于1996年竣工投產(chǎn)，總設計日供水量30萬噸，是90年代自動化程度很高的地表水廠。水處理工藝過程主要包括：取水、加藥混凝、沉淀、過濾、加氯消毒、送水六個主要環(huán)節(jié)。
潤石水廠的PLC采用的是美國SQUARE D公司的產(chǎn)品，隨著運行時間的增加，電子器件逐漸老化，故障率越來越高，并且由于當今電子技術的迅猛發(fā)展，現(xiàn)有自控設備已逐漸被淘汰，庫存?zhèn)浼饾u減少，備件價格越來越昂貴、供貨周期不斷加長， 因此，我們針對水廠制水過程的特點和對控制系統(tǒng)的功能要求，并根據(jù)該廠的具體情況，最終決定采用羅克韋爾自動化的系列PLC和基于客戶/服務器HMI 組態(tài)軟件RSViewSE 進行水廠可靠性的提升。
2 現(xiàn)場控制站及各自實現(xiàn)的功能要求
根據(jù)水廠生產(chǎn)工藝及設計要求，共有6個主PLC控制站，9個子PLC站構成控制系統(tǒng)，全部采用了羅克韋爾自動化的系列PLC，通過CONTROLNET與中控室進行通訊。
(1)取水管理站（PLC1）
用于取水管理站的工藝參數(shù)、設備狀態(tài)的采集，根據(jù)工藝要求控制預加氯，通過無線通訊系統(tǒng)與水廠中控室通訊。
(2) 藥物投加、沉淀池系統(tǒng)（PLC2）
現(xiàn)場儀表數(shù)據(jù)、設備狀態(tài)的采集，控制投藥系統(tǒng)、配藥系統(tǒng)和沉淀池排泥閥。根據(jù)進水流量、原水濁度、溫度進行加藥系統(tǒng)的比例投加。
(3)濾池、加氯系統(tǒng)（PLC3）
自動完成濾池過濾與反沖洗過程控制，負責加氯過程的監(jiān)測和控制。
(4)送水泵站（PLC4）
用于送水泵房、出水管線的工藝參數(shù)、水質(zhì)參數(shù)、設備狀態(tài)的采集，根據(jù)工藝過程要求對6臺送水泵、出口閥、流量計等設備進行控制。
(5)中控室（PLC5）
通過系統(tǒng)網(wǎng)絡通訊，采集接收各現(xiàn)場控制站檢測到的主要工藝設備狀況及報警信號，實現(xiàn)對各控制站點設備的遠程控制。
(6)變配電系統(tǒng)（PLC7）
采集現(xiàn)場設備狀態(tài)提供高壓報警信號
(7)9個子PLC站
濾池PLC3A-3H：8個子PLC負責控制濾池的設備及現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集
廢水處理子PLC：實現(xiàn)污泥處理的自動運行
3 控制系統(tǒng)構成
3.1控制系統(tǒng)硬件
圖1 潤石水廠自控系統(tǒng)拓撲圖
從圖1看出，整個控制網(wǎng)絡根據(jù)系統(tǒng)不同功能層次采用三種通訊方式。廠區(qū)主干網(wǎng)即6個主站PLC之間以及主站與子站之間通訊均采用ControlNET冗余網(wǎng)絡（A、B兩條并行網(wǎng)線），6個主站采用Contrologix系列PLC,8個濾池子站PLC及脫水間PLC采用Compactlogix系列PLC。，通過各自槽架上的ControlNET通訊模塊1756-CNBR相連接（對于Compactlogix系列PLC，直接與CPU模塊1769-L35CR連接），通訊時如果A網(wǎng)出現(xiàn)故障系統(tǒng)可以自動切換到B，無需人工設置。為保證信號的穩(wěn)定和介質(zhì)的抗干擾性，在有高電壓及大電流的區(qū)段（PLC4至PLC7，PLC7至PLC3）選用光纖作為網(wǎng)絡介質(zhì)。在PLC3、PLC4、PLC7之間通過6套光纖適配器1786-RPA和光纖轉發(fā)器1786-RPFM實現(xiàn)ControlNET同軸電纜與光纖的轉接。
各主站的上位機通過以太網(wǎng)連接。各主站配置一臺光纖收發(fā)器，并通過集線器與PLC背板上的以太網(wǎng)通訊模塊連接1756-ENBT，同時連接上位機。為保證整個系統(tǒng)的穩(wěn)定及滿足增加客戶端需求的可能，在中控室設置一臺光纖接口交換機，與各站點上位機連接，并連接位于中控室的兩臺服務器。
在PLC2處理器下掛的I/O機架以及PLC1、 PLC3A-H的觸摸屏與控制器之間通訊同樣采用了ControlNET網(wǎng)絡冗余，保證通訊的可靠性。
中控室與黃壁莊取水口PLC采用DATA-LINC的SRM6100無線通訊產(chǎn)品交換數(shù)據(jù)。
以太網(wǎng)網(wǎng)絡通訊速率為10/100M自適應，ControlNET網(wǎng)的通訊速度為5M/S，Controllogix和Compactlogix系列全采用CIP協(xié)議，該協(xié)議可以在以太網(wǎng)和ControlNET網(wǎng)上無縫路由，并且傳輸速度不會受節(jié)點的影響，時時保持5m/s的傳輸速度。圖2、3分別示出設備的安裝現(xiàn)場照片。
圖2 泵房PLC設備安裝現(xiàn)場
圖3 濾池PLC設備安裝現(xiàn)場
3.2控制系統(tǒng)軟件
中控室是整個控制網(wǎng)絡的核心，中控室可以對各個站點（加藥間、脫水間、濾站、泵房、配電室、管理站）進行控制和操作，同時加藥間、脫水間、濾站、泵房、配電室、管理站可以在自己的控制室控制所屬范圍內(nèi)的設備。
整個控制系統(tǒng)采用RSView SE的服務器-客戶端的分布式應用，中控室設置兩臺HMI服務器，每臺HMI服務器配置雙以太網(wǎng)卡，分別用于與HMI客戶端和ControllogixPLC進行通訊，HMI服務器采用DELL商用服務器，安裝 bbbbbbs 2003 或者bbbbbbs 2000 Sever操作系統(tǒng)。圖4為采用RSView SE編制的人機交互界面。
圖4 采用RSView SE編制的人機交互界面
三臺HMI客戶端位于加藥間、濾站、泵房，用于從HMI服務器獲得信息或向HMI服務器寫信息，在HMI服務器中斷后不需要重起RSView SE客戶端軟件，可以繼續(xù)使用系統(tǒng)。三臺HMI客戶端采用DELL工控機，安裝 bbbbbbs XP或者bbbbbbs 2000操作系統(tǒng)。
3.3控制系統(tǒng)功能
(1)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集與保存
對現(xiàn)場水質(zhì)檢測儀表、各種計量儀表的數(shù)據(jù)進行定時采集，并把它們保存到創(chuàng)建的SQL SERVER數(shù)據(jù)庫中。
(2)現(xiàn)場設備就地與遠程控制
現(xiàn)場設備分就地與遠程控制兩種控制模式，就地控制由各站點工作人員現(xiàn)場控制設備的啟停，遠程控制由中控室人員通過屏幕操作控制或由PLC程序順序執(zhí)行控制設備。
(3)送水泵恒壓供水
送水泵站有3臺定速泵，3臺變頻調(diào)速泵。自動控制狀態(tài)下，PLC 根據(jù)設定的出水壓力，自動調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，從而控制變頻泵的速度，達到節(jié)能降耗的目的，實現(xiàn)恒壓供水。這是此次改造的亮點，利用Compactlogix產(chǎn)品的自身功能特點，替換了該廠花費幾十萬元附加配置的龐大設備，不僅美化了車間環(huán)境，而且比改造前節(jié)約近30%的電能損耗，受到水廠領導和廣大職工的好評，具有良好的推廣價值。
(4)實時數(shù)據(jù)查詢與分析
利用RSView SE軟件對一些需要查詢歷史數(shù)據(jù)的參數(shù)繪制曲線圖，數(shù)據(jù)定時采集，在線存儲，記錄周期可調(diào)，按一定的周期采樣，數(shù)據(jù)采用先入先出的保留形式，保存一個月
(5)畫面顯示
各站點計算機顯示的畫面有水廠工藝流程總圖、各PLC控制流程分畫面、高壓配電監(jiān)控畫面、設備操作畫面、曲線圖、調(diào)用菜單畫面、報警畫面、報表畫面。工作通過調(diào)用這些畫面可以全面地了解水廠的運行情況，并且很方便地對設備操作。
(6)報警功能
在任何時間和在任何顯示頁面均能在畫面頂部顯示出報警信息，包括報警內(nèi)容、報警時間、報警地點。報警按級別高低分為三級，用紅、黃、綠不同的顏色表示，并通過各自PLC柜的蜂鳴器給予聲音報警，提醒工作人員迅速查看報警內(nèi)容并找故障點。
(7)報表功能
本系統(tǒng)輸出的報表有以下三種，即輸水工藝參數(shù)日報表、輸水工藝參數(shù)月報表、水廠工藝參數(shù)年報表。
4結束語
目前該系統(tǒng)已運行一年多，由于它有較高的可靠性、穩(wěn)定性、以及靈活的可擴展功能，其性能完全能滿足運行要求，對水廠的安全運行、提高供水質(zhì)量、節(jié)能降耗、優(yōu)化管理等方面起到了至關重要的作用。
參考文獻
[1] Controlnet Network系統(tǒng)概貌 1.5版本
[2] Logix5550 controller控制器編程手冊
[3] ControllogixTM系統(tǒng)用戶手冊
作者簡介
趙芳珍(1974-) 女 高級工程師/碩士學位，2002年畢業(yè)于華中科技大學，現(xiàn)任職于石家莊供水集團中控室。
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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