基于VijeoLook 2.6的水處理自控系統

分類：技術教程日期：2007-03-27 00:00:00

1 引言
自動化介入自來水行業是近年來水廠發展最顯著的特點，自動化的應用在自來水廠中產生了顯著的經濟和社會效益。北方城市新建和擴建水廠主要依靠引進外資和全套設備技術，水廠自動化工藝平均水平較高;而南方城市由于小型水廠多,主要通過改造舊水廠實現水廠自動化。
新和凈水廠由于初期建設和擴建部分的自控系統分開投入，造成生產上的重疊和不便,從某種程度上是準自動化運行，阻礙了生產。為實現整個供水系統的優化調度,考慮到性價比與維護方便,項目選擇Schneider公司的Vijeo Look 2.6組態軟件作為上位機系統的核心軟件系統,對現有自控系統進行了改造。

2 系統描述
2.1 系統設計
在設計時既考慮到集中控制的優越性，又考慮到檢修和設備故障時現場操作的安全性和即時性，從傳統的PLC和DCS控制轉為PLC和DCS融合控制，采用就地、車間和中控三級控制。
就地控制:在所有電氣設備的現場都設立了現場操作箱進行就地控制，操作箱上設置了“手動、自動”(M/A)的選擇開關，有利于崗位工人操作和檢修設備，也有利于自控系統的調試，其優先控制級別為最高。
車間控制:一方面，上位機能通過各車間的PLC對設備進行自動控制;另一方面,在與中控室脫機、通訊線路出現故障或調試階段，各分站能獨立利用分站PLC進行控制。
中控室集中控制:中控室能對全廠的生產過程進行控制、監視、管理、數據處理，能動態反映各部分的運行狀態、主要的過程參數、工藝參數，產生各種報表。
2.2 系統組成
根據凈水廠的工藝要求、管理方式和現場I/O的分布情況，本著經濟、實用、可靠和技術先進的原則，確定新和水廠的自控系統結構如圖1所示:

圖1 自控系統結構

整個系統共有三個現場PLC站:投加站(加藥、加氯)、濾池站和送水泵房站，各分站PLC均采用Schneider公司的產品;而為了避免電磁干擾影響整個通訊系統質量，各現場控制站與上位機通過光纖組成工業以太網,用TCP/IP網絡協議通訊;上位機系統平臺為Windows2000,用Vijeo Look 2.6軟件作為核心軟件系統進行開發,實時顯示各設備的狀態和水質參數等。另外，為了使系統更安全可靠，在中控室裝設了UPS不間斷電源和金盾單相避雷電源器。

3 功能設計
3.1 監視功能
全廠自動化控制系統以標準的Windows為操作平臺，圖形化操作界面監視全廠制水系統的運行狀態，提供現場工藝流程、設備狀態、曲線、報警信息以及參數狀態等信息，以形象直觀的動態圖形方式顯示各監控點的狀態和設備的運行情況，提供修改參數或發出指令的操作指示。
3.2 控制與操作功能
能夠根據通過鍵盤和鼠標的操作即可對現場設備進行控制，如設備的ON/OFF控制、參數的設置和修改。另外，對系統的操作權限有嚴格的管理，以保障系統的操作安全。
3.3 報警功能
系統能對設備和主要的控制參數進行異常報警。在報警時顯示終端發出聲音和閃光提醒值班人員，并提示相應的提示信息和畫面，提醒值班人員作出相應的處理。一旦對報警確認后能消除相應的聲光報警，當故障排除，通過復位鍵消除相應的報警標記。
3.4 通信及優化運行功能
系統采用Windows操作系統，以太網連接和TCP/IP通信協議,通過ODBC，API等接口方式與其它系統通信、傳送數據，并接收其他系統發出的聯動及協調控制命令。TCP/IP的通訊速率為100Mbps并可擴充至1000Mbps，極大地滿足了系統對通訊速率的要求。
3.5 數據庫管理功能
以數據庫(DataBase)為核心，能實時反映生產過程的各項參數、曲線和報警記錄生產日記數據，方便查閱和打印日、月、年報表、歷史故障和趨勢圖。

4 軟件組態
4.1 畫面組態
圖形顯示以規范的設備圖形符號為基礎，按實際的車間、操作習慣和要求繪制，本系統設計了加藥、加氯、澄清池、濾池、送水泵房、報警及重要參數(如濁度、PH、流量、余氯)趨勢和報表等畫面。在畫面中可以看到整個廠區的平面圖，通過點擊平面圖中的建筑物可以進入到相關畫面進行監控;而在畫面的下部是報警顯示欄，當有新報警產生時，報警欄中會顯示出報警相關內容，如時間、原因等等;設備狀態在畫面上用不同的顏色區分(運行:綠色，停止:白色，故障:紅色)。務求達到界面友好、簡單易用，操作員可方便地了解生產情況和發現異常情況，進行水質生產過程操作管理。
4.2 數據通訊
通過配置I/O Server:OFS (OPC Factory Server)，使上位機和現場控制站(PLC)進行通訊，以此監控生產過程。
例如對送水泵房站通訊的配置:先將從現場PLC中將變量表導出為Treated.scy拷到上位機，再運行OFS CONFIGURATION TOOL建立別名，具體如下:
Alias name : 別名名字(Traetedwater);
TCP IP
: 送水泵房站PLC的IP地址(192.168.0.30);
Group Min Update Rate
: 組的最小刷新速率(3000ms);
Server Mode
: OFS服務器的運行模式(選取Control);
SYMBOLS FILE TABLE FILE
: 變量名文件(點擊“瀏覽”選取Treated.scy)。
完成I/O Server配置后，在上位機組態畫面選取變量名文件提供的變量名(I/O或模擬量)進行鏈接就可以和現場控制站PLC進行數據通訊，通過HMI就能夠掌握生產情況。
4.3 數據庫組態
Vijeo Look2.6組態軟件具有實時數據服務器(RTDS)和歷史數據服務器(HDS)兩個服務器，正確設置Vijeo Look2.6將數據存儲到Access或SQL Server數據庫中，如x.mdb(Access)或x.mdf(SQL Server)可方便進行數據管理。
4.4 系統安全
Vijeo Look2.6組態軟件采用了帳號管理機制、分級保護策略，限制不同人員的訪問權限，來實現系統安全。應用系統中每一個操作元素都可以被指定保護級別，當操作員登錄到系統后，應用系統將自動禁止操作者的超級別操作。
在本系統中，設置了兩個級別的訪問權限:系統管理員和系統操作員。系統管理員可以修改系統參數、畫面組態、實時監控、退出Vijeo Look2.6及對用戶管理;系統操作員可修改參、實時監控和退出Vijeo Look2.6。