南海市第二水厂设计总规模为日供水100万m3, 担负北江以北大部分镇区生产和生活用水
供应，首期工程为日供水25万m3，于1997年4月建成投产，二期25万m3/d工程即将建成，自控项目主要对一期自控工程进行改造和二期自控工程建设，并为后续扩建预留接口。
生产工艺
净水厂生产过程如图1所示，主要分为以下几个工艺过程：
图1: 净水厂生产流程
■取水 
多台大型离心泵将江河
表水抽入净水厂。
■投药 按一定工艺要求投入混凝剂及氯气，达到混凝和消毒。
■ 絮凝 表水投入混凝剂后反应，并排出反应后沉淀污泥。
■ 平流沉淀 与混凝剂反应后水低速流过平流沉淀池，
悬浮颗粒沉淀，并排出沉淀污泥。
■ 过滤 沉淀水颗粒介质（石英砂）以去除其中悬浮杂质使水澄清，并定时反冲洗石英砂。
■ 送水 多台大型离心泵将自来水以一定压力和流量送入城市管网。
控制方案
自来水生产工艺主要具有以下特点：
■ 各生产工艺段相对独立，单体设备多；
■ 采集数据量大且种类多，但上下游相关联生产参数少；
■自来水生产具有连续性、不可替代性和不间断性；
■各工艺段距离远，设备分散，组网相对复杂。
以上特点，本系统选用OMRON中小型PLC对各工艺段或设备分散控制，OMRON Protocol和Controller Link组成网络，各工艺段控制室和中控室设置上位机，构建人机界面进行生产管理和对生产数据进行后续处理。全厂控制网络如图2所示。
图2：全厂控制网络图
监控系统硬件配置为：上位机选用高可靠性微型计算机，扩展了Controller Link 支持卡3G8F7 CLK211-E, 配置有8套中型PLC OMRON C200HG，1套OMRON CS1H，8套小型PLC OMRON CQM1，8套CPM2A ，全部中型PLC和上位机Controller Link线缆通信单元CLK21和操作站上扩展通信单元3G8F7-CLK21-E组成Omron Controller Link网络，小型PLCOMRON Protocol与相关功能间中型PLC相联。OMRON公司Controller Link网络是OMRON主要FA（工厂自动化）级别网络，是一种使用令牌总线通信网络，网络中每个节点都可作为主站进行数据发送和接收。
设置数据链接，节点间可以自动交换预置区域内数据。该网络中控制通信节点称为发牌单元，它控制令牌，检查网络和执行相关任务。这种总线型拓扑结构具有最大灵活性，易于扩充和维护，满足了系统可扩展性要求。采用了分布式控制技术，可确保Controller Link网络不会因某个站点故障而崩溃，提高了系统稳定性。本系统中采用屏蔽双绞线作为Controller Link网络通信介质，整个网络由网桥分成两段，主
满足其对通讯距离要求，同时可适应以后扩展需要。各节点距离较大，传输速率设为500kbps，可满足系统实时性要求。本控制方案全部选用中小型PLC，对主要生产设备分散控制，同时利用网络将它们紧密联结，实现集中管理，降低了故障风险，提高了可靠性，是一种经济可行方案。
取水及送水工艺段上，主要设备都为多台大型离心水泵和10kV高压直流电机，
每一高压配电柜选用一台Sepam2000 （施耐德生产，专用于配电柜控制小型PLC） 进行数据采集和控制，RS485接口连成网络，由控制室OMRON C200HG中型 PLC利用OMRON Protocol协议与它们通讯，对其读写数据和进行统一调度，这样可以节省大量数据采集电缆，
当某台PLC发生故障时可以方便断开而不影响其他设备正常生产。
沉淀池排泥车控制，排泥车长达近百米沉淀池上前后移动，其控制所用小型PLC利用电台与控制室间C200HGRS232接口进行1：N通讯，电台型号为MDS-SCADA-24810，为直接数字调制解调电台，工作频率范围2.4G～2.4835GHz，支持标准异步通讯协议，工作稳定可靠，协议同样采用OMRON Protocol，软件用OMRON-CX-Protocol编制。二期滤池选用多个小型PLC（OMRON CQM1H）分散控制，可以较好解决因控制设备故障而造成全部滤池停产问题。
程序结构
本系统全部设备控制都由PLC来完成，PLC程序利用OMRON-CX-Programmer软件编制。各工艺段及单体设备其控制程序亦相对独立，部分相同工艺采用子程序模式，程序结构比较简单，调试和维修方便。
人机界面
该系统人机界面以组态软件iFix3.0为平台开发，由若干个画面组成：总画面（水厂水处理工艺）、各系统工艺图、报警窗口等。为增加画面可读性和可观赏性，主要画面均采用立体图形式（用3ds、flash等软件绘制），画面相关位置显示该设备所有主要运行参数。设备控制点击该设备进入，shift+鼠标左键可打开该设备帮助文件，包括设备档案、运行规程等。iFix与OMRON PLC通讯由OMRONFinsGateway和Intellution 驱动程序OMF或OMR完成，这是整个系统正常运行关键。
■ 总画面：表现是整个水厂水处理工艺（立体图形式），从取水、投药、投氯、絮凝沉淀、过滤到供水。相关位置显示水处理各主要控制参数以及重要设备主要控制参数，可以点击进入各分站。
■ 各系统工艺图：主要有取水工艺图、投矾工艺图、投氯工艺图、絮凝池、排泥车、滤池、送水工艺图、高低压配电图等。除配电图外，均采用立体图形式，画面直观醒目，能够表达比平面图更丰富信息。
■ 报警窗口：所有报警显示同时，喇叭会一直响到确认为至。也可以按需要分类显示。
■ 设备控制参数设定：参数设定时会检查输入参数是否正确（错误参数不能输入）、参数有无正确下载至PLC，
出错会报告操作人员。
■ 生产报表：分生产情况（设备运行参数）、生产统计两种报表。老系统没有生产情况报表，生产统计报表
能正确生成。针对这种情况，我们全面修改了PLC程序，
为节省存储空间和查询方便起见，将平时生产数据都存放历史数据库里，需要时可即时生成报表。
■ 历史曲线：可查询全厂所有主要运行参数历史情况。为便于设备运行情况分析，可以同一画面下同时显示设备历史运行情况与当前运行情况以作对比。
■ 为防止设备控制出错，所有设备分别有中控（中控室上位机控制）、现控（现场车间上位机控制）、自动、就（设备不受PLC控制）4种控制方式，可以随需要随时转换。
■全厂所有工作站都可看到全厂运行情况。
结束语
本项目是由工业计算机和中小型PLC组成集散型控制系统，计算机上能实现对全厂生产设备控制和工艺参数设置、调整与监测，满足大型自来水厂自动控制要求。整个方案经济实用，易于编程、操作及维修，广东南海第二水厂
到良好应用。
|
您的位置：
