一、工藝描述

　　安徽省六安市第二自來(lái)水廠(chǎng)座落在該項市南郊的淠河旁邊，因第一自來(lái)水廠(chǎng)已經(jīng)停用，所以該廠(chǎng)目前成為六安市唯一的供水廠(chǎng)。該廠(chǎng)原設計供水能力10萬(wàn)噸/天，通過(guò)擴建改造達到14萬(wàn)噸/天。

　　同大部分水廠(chǎng)一樣，其工藝流程圖如下圖所示：

　　●源水泵房：用來(lái)將源水送到預處理的沉淀池中

　　●加藥：將配好的礬液添加到源水中進(jìn)行混合

　　●平流沉淀池：添加礬液經(jīng)混合后，用于將水中絮凝物沉淀出來(lái)的池子

　　●濾池：池內的主要物質(zhì)為石英砂，對從沉淀池來(lái)的水進(jìn)行過(guò)濾，加氯之后，流入清水池

　　●加氯：將水中通入氯，主要作用是殺菌、消毒

　　●送水泵房：將清水池的水通過(guò)恒壓供水裝置送入自來(lái)水管網(wǎng)

　　二、控制任務(wù)

　　為提高供水系統的安全性、可靠性，采用了以下的改造方案

　　●加藥系統，使其具有自動(dòng)加藥的功能

　　●通過(guò)對濾池反沖洗的改造，使其具有自動(dòng)反沖洗的功能，省去繁索的人工操作

　　●增設了自動(dòng)加氯機，使其根據出水余氯值，自動(dòng)控制加氯量

　　●改造低壓配電系統，使之對電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率及功率因數具有遠程監測、記錄、報警的功能

　　●建立水廠(chǎng)中控室，實(shí)現三級自動(dòng)化監控，通過(guò)中控室的通訊工作站一方面將數據送到模擬屏上，另一方面通過(guò)無(wú)線(xiàn)數傳電臺將數據送到市自來(lái)水公司

　　三、控制方式介紹

　　整個(gè)六安二水廠(chǎng)的控制網(wǎng)絡(luò )如下圖

　　2臺上位機監控主站通過(guò)5613卡與下面3臺PLC分站通訊，通訊方式采用PROFIBUS-FMS總線(xiàn)方式，每個(gè)PLC分站選用S7-300，CPU為315-2DP，FMS通訊模塊選用的是CP343-5，并且每個(gè)分站通過(guò)MPI口連接一個(gè)TP27-10”的觸摸屏。

　　濾池分站PLC1通過(guò)集成的PROFIBUS-DP下面連了16個(gè)S7-200濾池子站和1個(gè)S7-200反沖洗子站。每個(gè)濾池子站通過(guò)編程口掛一個(gè)TP070觸摸屏，每個(gè)濾池子站控制每格濾池的運行。反沖洗子站的S7-200通過(guò)自由口協(xié)議與反沖洗泵變頻器MM430進(jìn)行通訊。

　　出水泵房分站PLC2通過(guò)接口模塊IM360和IM361擴展了兩個(gè)機架，在CPU的MPI口又連了一臺工控機，作為泵房的監控站，工控機的通訊卡為CP5611卡。通過(guò)集成的PROFIBUS-DP口連了一個(gè)ET200M分布式I/O和一個(gè)S7-200，ET200M安裝在取水泵站，用以對取水泵及進(jìn)水閥的控制，S7-200為CPU226，通過(guò)自由口與出水泵的變頻器通訊。CP340模塊利用RS485口與配電中心的電量監測儀表HC6000相連，通過(guò)Modbus協(xié)議進(jìn)行通訊。將采集的電量參數送給監控計算機。

　　加藥分站PLC3配置了一塊CP340、一塊CP341及一些I/O模塊。CP340與10臺電機保護儀通過(guò)RS-485口進(jìn)行通訊，CP341與二臺加氯機進(jìn)行通訊，加氯機的通訊波特率為19200bit/s，而CP340的最大速度為9600 bit/s，所以選擇了CP341與加氯機通訊。

　　兩臺監控主站通過(guò)網(wǎng)絡(luò )交換機與通訊工作站組成以太網(wǎng)，通訊工作站的計算機采集監控計算機的數據。一方面通過(guò)串口1與模擬屏(6×2.8米)通訊，將水廠(chǎng)參數實(shí)時(shí)在模擬屏上顯示;另一方面通過(guò)串口2與數傳電臺相連，將數據經(jīng)電臺傳送至自來(lái)水公司的通訊主機上。

　　整個(gè)水廠(chǎng)的控制方式分三級，現地、分站控制、遠程控制。當現地的轉換手柄置于現地操作方式時(shí)，此時(shí)的優(yōu)先級最高，禁止上位對其操作;當轉換手柄轉換至遠程時(shí)，此時(shí)由中控室的監控主機進(jìn)行控制，主機可以選擇是否讓觸摸屏操作，也可隨時(shí)取消觸摸屏的操作。

　　四、控制難點(diǎn)

　　自動(dòng)加藥一般是水廠(chǎng)控制的一個(gè)難點(diǎn)，因為加藥控制主要是控制加藥量，也就是控制計量泵的轉速，本方案采用出水濁度儀的輸出信號(4～20mA)作為計泵泵的反饋，但因從加藥到出水，中間需要較長(cháng)的時(shí)間，所以在控制方面有較大的滯后，為解決這個(gè)問(wèn)題，通過(guò)對過(guò)去的加藥經(jīng)驗和現實(shí)已知的對象狀況(原水濁度、溫度、流量、PH值等)的分析，推斷出目前實(shí)際需要的加藥量，根據出水濁度對投藥量作微調，結合實(shí)際水流量將數據送至執行機構，該方案充分利用工控機的運算能力。

　　中控室兩個(gè)監控主站的應用軟件采用的是WICC組態(tài)軟件，利用Profibus-FMS與下面3個(gè)PLC分站通訊，當運行一臺監控主機時(shí)，只能讀到PLC1和PLC3子站，PLC2的數據讀不到，檢查線(xiàn)路也沒(méi)有問(wèn)題，如果兩臺上位機同時(shí)運行，有一臺主機能讀到PLC1和PLC3站，另一臺主機卻只能讀到PLC3站。經(jīng)咨詢(xún)西門(mén)子技術(shù)支持和查閱有關(guān)資料，判斷可能原因是CPU的通訊資源有限，選用的CPU為6ES7 315-2AF03-OABO，我也做過(guò)一個(gè)試驗，如果將PLC2的觸摸屏去掉，監控主機就可采集到該站的數據，所以證實(shí)上述的分析。

　　解決的辦法：更換新的CPU(6ES7 315-2AG10-OABO)后，并在編程軟件STEP7 5.1的硬件配置中更換CPU的配置，隨后將CPU的屬性打開(kāi)，在Communication選項中將OP Communication中的默認值1改為4，S7 Standard默認值12改為8即可。最后將硬件配置下載到CPU后，下面每個(gè)站的數據都能讀取，因為新的CPU支持最大16個(gè)連接點(diǎn)。

　　四、結束語(yǔ)

　　該自動(dòng)控制系統充分利用了西門(mén)產(chǎn)品分散式結構和多界面的網(wǎng)絡(luò )功能，應用十分靈活。經(jīng)使用一年多的使用，系統運行較穩定，未出現異常。

　　參考文獻：

　　1、S7-300可編程控制器產(chǎn)品目錄

　　2、西門(mén)子工業(yè)通訊及現場(chǎng)設備產(chǎn)品目錄2001

　　3、STEP7 5.1編程手冊