現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)在凈水廠普通快濾池的應(yīng)用
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PROFIBUS-DP基本功能和特性如下:
(1) 遠(yuǎn)程離高速通信
支持9.6Kbps到12Mbps的傳輸速率;12Mbps時(shí)最大傳輸距離為100m，1.5Mbps時(shí)為200m，另外還可以用中繼器延長。
(2) 分布式結(jié)構(gòu)
各主站間令牌傳遞，主站與從站為主-從傳送;每段可有32個(gè)站，用連接線可擴(kuò)展到126個(gè)站。
(3) 節(jié)省硬件和安裝費(fèi)用
減少硬件成分(I/O、終端塊、隔離柵);更容易、更快捷和低成本安裝。
(4) 節(jié)省工程費(fèi)用
更容易組態(tài);更容易保養(yǎng)和維修;更容易和更快捷的系統(tǒng)啟動(dòng)。
(5) 更大的制造靈活性
改進(jìn)功能;減少故障時(shí)間;準(zhǔn)確、可靠的診斷數(shù)據(jù);可靠的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。
3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
3.1 現(xiàn)場控制單元硬件設(shè)計(jì)
現(xiàn)場控制單元不僅具有自動(dòng)控制功能，由于觸摸屏的使用，而具有直觀的動(dòng)態(tài)畫面監(jiān)視功能，其結(jié)構(gòu)如圖2所示:
圖2 濾池就地控制單元硬件結(jié)構(gòu)圖
如圖2所示，單個(gè)濾池由6個(gè)閥門組成: F1進(jìn)水閥、F2出水閥、F3反沖洗進(jìn)水閥、F4反沖洗進(jìn)氣閥、F5反沖洗排水閥、F6排氣閥。由一臺(tái)S7-224 PLC控制單個(gè)濾池的自動(dòng)過濾和自動(dòng)反沖洗。濾池就地控制單元即PROFIBUS總線的一個(gè)從站，執(zhí)行單個(gè)濾池的控制過程內(nèi)部數(shù)據(jù)交換。PLC與觸摸屏通過RS-485網(wǎng)絡(luò)互連，濾池就地控制單元功能包括:
(1) 控制單格濾池的自動(dòng)過濾和自動(dòng)反沖洗
自動(dòng)過濾監(jiān)測濾池水位，據(jù)濾池水位的情況及時(shí)調(diào)整出水閥的開度，使濾池保持在恒定水位。當(dāng)運(yùn)行周期到或強(qiáng)沖或水頭損失以達(dá)到設(shè)定值時(shí)，濾池進(jìn)行自動(dòng)反沖洗。控制器監(jiān)測濾池水位到達(dá)低水位，開啟反沖洗排水閥，開啟反沖洗進(jìn)氣閥和鼓風(fēng)機(jī)、氣沖5min;開啟反沖洗進(jìn)水閥和反沖洗泵、氣水混合沖5min;關(guān)閉反沖洗進(jìn)氣閥和鼓風(fēng)機(jī)、水沖5min;關(guān)閉反沖洗進(jìn)水閥和反沖洗泵，關(guān)閉排水閥，反沖洗結(jié)束。
(2) 控制方式和流程的選擇。識(shí)別手動(dòng)、自動(dòng)集控(包括全自動(dòng)及觸摸監(jiān)控)方式。根據(jù)實(shí)際情況選擇氣水沖洗和單純水沖流程。
(3) 保護(hù)功能
當(dāng)濾池水位高于最高水位時(shí)，自動(dòng)停止進(jìn)水，開大出水閥。給出報(bào)警提示。當(dāng)濾池水位高于超高水位時(shí)，全開出水閥，等待水位下降。
(4) 故障檢測和診斷
檢測閥門在規(guī)定時(shí)限內(nèi)是否到位，進(jìn)行檢錯(cuò)分析，為可靠性控制提供依據(jù)。
(5) 動(dòng)畫監(jiān)視
以動(dòng)畫形式實(shí)時(shí)顯示濾池各個(gè)閥門開關(guān)狀態(tài)、到位情況、故障發(fā)生情況等;顯示各個(gè)濾格狀態(tài)(包括正常過濾、反沖洗、觸摸屏狀態(tài)、手動(dòng)控制等);顯示風(fēng)機(jī)水泵運(yùn)行及故障情況;實(shí)時(shí)顯示水位值。
(6) 實(shí)時(shí)操作
包括濾格狀態(tài)(全自動(dòng)/觸摸監(jiān)控方式)選擇;故障復(fù)位;在觸摸監(jiān)控方式下對(duì)濾池各個(gè)閥門進(jìn)行開關(guān)控制。
(7) 遠(yuǎn)程操作
在觸摸屏上可執(zhí)行對(duì)兩臺(tái)風(fēng)機(jī)及兩臺(tái)反沖泵的直接啟、停控制。
3.2 集控主站硬件設(shè)計(jì)
集控主站置于凈水車間的控制室內(nèi)，由S7-300 PLC 作為主控制器。其硬件結(jié)構(gòu)圖如圖3所示:
圖3 濾池集控主站硬件結(jié)構(gòu)圖
濾池集控主站管理PROFIBUS總線上8個(gè)從站(每個(gè)從站監(jiān)控1個(gè)濾池)共對(duì)8個(gè)濾池的400點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和交換;監(jiān)控2臺(tái)風(fēng)機(jī)、2臺(tái)反沖洗泵運(yùn)行;對(duì)關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并上送到水廠控制中心。濾池集控主站的功能有:
(1) 動(dòng)畫監(jiān)視
以動(dòng)畫形式實(shí)時(shí)顯示8個(gè)濾池各個(gè)閥門開關(guān)狀態(tài)、到位情況、故障發(fā)生情況等;顯示各個(gè)濾池狀態(tài)(包括正常過濾、反沖洗、觸摸屏狀態(tài)、手自動(dòng)控制等);顯示風(fēng)機(jī)水泵運(yùn)行及故障情況;實(shí)時(shí)顯示水位值及2小時(shí)內(nèi)濾格水位變化趨勢。
評(píng)論