PROFIBUS-DP現場總線在反滲透水處理中的應用

3反滲透水處理系統的網絡結構

　　圖2是反滲透系統的網絡結構。由于系統比較復雜，涉及的操作點、控制點

圖2反滲透水處理系統網絡結構圖

　　比較多，如果選用傳統的控制方式電纜數量將非常的多，很不經濟，而且維護和調試的難度都很大。因此我們采用分散控制、集中監控的PLC分布式控制系統，選用了現場總線PROFIBUS，通過網絡實現工作現場，控制柜以及主控臺之間的復雜控制。

　　整個系統設為上位機操作站，下位機控制主站及控制從站，上位機采用IBM西門子工控機和WINCC監控軟件實現工藝流程顯示。為了提高系統的可靠性，下位機主站采用雙冗余的西門子S7-400系統進行實時控制，選用功能強大的CPU414-2DP作為PROFIBUS-DP的網絡主站，3套具有硬件冗余的ET200M作為從站，每個從站包括2個IM153-2接口模塊和若干個I/O模塊。ET200M通過PROFIBUS專用電纜和S7-400進行通訊，上位機與下位機通過以太網通訊，我們使用一對CP通訊卡（CP443-1）,完成數據的采集和相互傳送。

　　通過圖2，我們可以看到，冗余系統由兩套PLC控制系統組成。正常工作時，A（MASTERPROFIBUS）系統為主，B（RESERVEPROFIBUS）系統為備用，當主系統A中的任何一個組件出錯，控制任務會自動切換到備用系統B當中執行，這時，B系統為主，A系統為備用，這種切換過程是包括電源、CPU、通訊電纜和IM153接口模塊的整體切換。系統運行過程中，即使沒有任何組件出錯，操作人員也可以通過設定控制字，實現手動的主備系統切換。

4硬件組態

　　控制系統的硬件組態采用SIEMENS公司的STEP7和安裝軟冗余軟件包完成。軟冗余硬件組態在HARDWARE對話框中完成主系統與從站通訊鏈路（MASTERPROFIBUS）、備用系統與從站通訊鏈路（RESERVEPROFIBUS）、主系統與備用系統的數據同步通訊鏈路（MPI或者PROFIBUS）。一般我們采用速度較快的PROFIBUS網絡方式進行數據同步。應注意硬件組態中的各站地址不能重復。表1為系統元件的PROFIBUS硬件組態表。表2為S7-400與上位機以太網通訊的硬件組態表。

　　表1PROFIBUS硬件組態表

　　表2以太網硬件組態表

5軟件編程

　　該反滲透系統同時使用3套設備，使得程序復雜化，但3套設備原理相同，所以在編程時我們采用了模塊化編程，多重調用的方式，使得程序結構簡單，可讀性強。

　　圖3為單套超濾系統控制邏輯圖，每套中的運行子程序，普通反洗，加氯反洗（CEB1），加酸反洗（CEB2），加堿反洗（CEB3），加氣反洗（AEB），完整性檢測的程序結構都是相同的。我們只對一套中的每個過程編寫FB塊，其他的兩套利用同一個過程的FB調用不同的背景數據塊，這樣大大減少了程序的編寫量。根據工藝要求，三套設備同時運行只能存在一個反洗程序在運行，這樣需在程序中通過中間變量來進行多套之間的互鎖，以滿足控制要求。利用每套運行的次數N來觸發反洗程序。對每個反洗設定不同的N值，一般普通反洗N值最小，在此我們假設N值大的優先級高，如果同時出現兩個或多個反洗程序被觸發，那么在程序編寫中應使優先級高的先反洗。