S7-400在自來水廠控制中的應用

一、 項目簡介

安慶市自來水公司為國家中型企業，始建于1911年。自新中國成立，特別是改革開放以來，供水事業有了很大的發展。現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，引進國外先進的技術及設備而興建的一座現代化水廠。該水廠的主要生產設備從國外進口：西門子公司SIMATIC S7-400 PLC和西門子工控計算機組成的自動控制系統、RTU、KSB水泵、VEM電機、Erhard閥門、Passavant閘板閥、Auma電動驅動裝置、Passavant攪拌器、ALLDOS加氯系統、Jesco加藥機、E+H和SIEMENS儀表、中低壓開關柜等；其它設備在國內采購，如刮吸泥機、高壓開關柜等。

二、 系統介紹

第三水廠于1996年底動工興建，設計規模20萬m3/d。凈水工藝系機械混合、機械絮凝平流沉淀池，均粒濾料濾池等常規凈水工藝。

控制系統由兩臺上位機、一臺編程器和四套SIEMENS S7-400PLC、一套S7-300PLC及24個ET200M組成。上位機為SIEMENS工控機，配置為80586英特爾奔騰處理器166MHZ/32MB/1.2G/20″CRT/HP 4L打印機/EPSON LQ-1600K打印機。上位機的軟件是WinCC V4.0,系統中文平臺是中文之星。
現場一共有五個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。
整個自動控制系統主要負責采集和顯示現場儀表、水泵、閥門、攪拌器等設備的運行數據、狀態，負責執行通過操作員面板發出的手動命令和能按照應用軟件程序對現場設備進行自動控制，并能自動存儲工藝數據和自動打印報表和故障信息等。

三、 控制系統結構與配置

水廠的自動控制系統采用“集中檢測、分散控制”的方式，構成“縱向分層，橫向分站”的網絡體系結構，整個控制系統網絡分為二層：
第一層為現場設備控制層：主要有各現場PLC控制分站、檢測儀表、電控設備等組成。直接完成生產過程中的數據采集、調節控制以及實現反饋控制或順序控制等功能。根據水廠生產工藝流程和現場構筑物的分布情況，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：設有兩臺監控計算機，采用雙機熱備方式，如果一臺出現故障，則另一臺仍然能夠獨立工作，并且具有所有的功能，以確保整個控制系統的可靠性、連續性和安全性，根據需要可以完成全廠生產處理的在線監測，并向PLC發出控制命令。

中心控制室內的監控計算機與加藥間分站、加氯分站、濾池分站、送水泵房分站采用Profibus通過TCP/IP通訊協議組成工業局域網。局域網采用光纜連接，每個分站以雙絞線通過光纜連接模塊（OLM）連至Profibus網，中心控制室內的工控機通過CP5412網卡和OLM連至Profibus網。由于水廠取水泵房距離水廠距離2公里多，該分站與廠區控制系統采取有線通訊的實際操作性很小，因此采取了無線傳輸方式將該分站的一些重要數據發送至廠區的送水泵房分站，從而傳送到系統網絡。

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現場總線。