Profinet在制丝线自动化系统中的应用

烟草在线专稿  

 

川渝中烟重庆烟草工业公司黔江分厂制丝车间主要承担全厂烟丝生产的任务。工欲善其事,必先利其器,车间注重设备工作,以设备保障生产。制丝线是一条现代化的生产线,自动化程度高,车间在设备方面一直积极探索国内外新技术,本文就着重介绍了Profinet在制丝线自动化系统中的应用。

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  一、Profinet在制丝线自动化系统中的应用的背景

 

  (一)随着计算机控制技术的不断发展,烟草行业制丝生产线的自动化应用水平也不断提升。

 

  当前全国制丝线的自动化系统主要采用profibus总线,分厂制丝车间也主要采用profibus总线系统,总线在制丝线分布式控制系统中发挥着重要作用。但是其自身的缺点也逐步暴露出来,比如系统稳定性差、网络故障解决比较困难等,由于总线问题,曾经多次造成制丝线全线停机,profibus总线成了制约制丝线自动化发展的技术瓶颈。

 

  制丝车间在新一轮的技改时,认真参考、学习国内外新的自动化技术,车间积极提出了profinet以太网控制方案,修改了昆船继续使用总线的技改方案,协同工程科,新的技改方案得以实施,在国内烟草行业率先全线应用profinet工业以太网,profinet的应用较好地解决了profibus总线存在的问题。制丝车间积极创新利用新技术,为烟草行业制丝线的自动化发展提供了借鉴和参考。

 

  (二)制丝线Profibus总线系统介绍。

 

  profibus是国际上通用的现场总线标准,二十世纪末开始在中国推广使用。Profibus主要进行现场设备的数据通讯,对现场分布式I/O进行有效地集成。

 

  黔江分厂在技术改造前(2008年前),制丝线自动化系统主要采用profibus总线系统,技改前的制丝线自动化系统网络如下图:

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制丝车间技术改造前分为四个工段:叶片处理段、梗处理段、烟丝处理段、风力送丝段。每个工段由可编程控制器PLC s7-400控制,PLC s7-400由交换机接入以太网。每工段的PLC s7-400以下为profibus总线,图中红色网线连接部分即为profibus总线系统,profibus总线连接数量众多的子站ET200S(包括各种检测、执行元器件等)。

 

  (三)应用Profibus总线存在的主要问题

 

  1、Profibus总线系统稳定性差,主要是在复杂的生产环境中,总线防电磁干扰能力差所致。车间本身就有许多电磁干扰源,比如烧电焊、大电流的设备起动等都会产生电磁干扰,因此在实际生产中经常发生因电磁干扰造成总线网络故障。

 

  2、总线故障诊断困难,没有可靠的测试仪器,主要凭个人经验进行判断。我厂在实际工作中,由于总线故障难于判断,曾造成制丝线停产22小时的后果,导致企业较大的经济损失。

 

  3、Profibus总线拓扑结构不够灵活,由于硬件所限,扩展成星型或树型难度较大。从上图可看出,总线拓扑从主站到子站由一根双绞线连到底,这就会导致一段总线或一个节点(子站)故障,其后续节点(子站)全部停止工作,车间经常发生因某单台设备总线故障导致全工段停机。星型拓扑结构能保证各节点相互独立工作。

 

  4、Profibus总线只实现了底层I/O设备集成,不能与IT网络直接相联,与管理层没有效地集成。

 

  二、Profinet在制丝线自动化系统中的应用的内涵和主要做法

 

  (一)profinet工业以太网介绍

 

  1、Profinet的通信方式

 

  Profinet是西门子2004年开始推行使用的工业以太网。是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准,兼容工业以太网和现有的现场总线技术。

 

  Profinet有三种通信方式:

 

  第一种是TCP/IP标准通信。

 

  第二种是实时通信。应用于传感器和执行器之间的数据交换。

 

  第三种是等时同步实时(IRT)通信。应用于实时性要求很高的运动控制。

 

  从上面profinet通信方式来看,profinet是真正的工业以太网,能同时传递实时数据和标准的TCP/IP数据。

 

  2、profinet的特点

 

  系统开放性、实时性、稳定性好。以太网以前主要用于商业、办公系统,性能稳定可靠,西门子把以太网引入工业现场,替代以前用profibus总线连接底层设备的状况,从而保证了大量底层设备高效可靠通讯。

 

  网络拓扑结构能够实现灵活多样地组网。由于硬件上的改进,使用网络交换机scalance很容易组成星型、树型等。

 

  基于TCP/IP的标准以太网,系统兼容性好,资源共享能力强,很容易实现了系统集成。

 

  (二)profinet在制丝线的应用

 

  分厂制丝生产线以前主要运用profibus总线,2008年11月对制丝生产线的自动控制系统进行了技术改造,用工业以太网profinet代替profibus总线系统。

 

  分厂改造后的制丝线自动化网络系统如下图。

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(绿色网线:profinet,红色网线:保留的profibus)

 

  整个制丝生产线自动化网络系统分为两级:管理层和设备层。

 

  管理层:由以太网Ethernet构成;设备层:由profinet工业以太网构成。

 

  管理层(以太网Ethernet)主要实施管理功能,设备层(profinet)主要实施设备控制功能,是车间的主干网络。Profinet网络是一个光纤环网,环形网具有冗余功能,它的优点是:当网络某一处故障时,整个网络仍保持通讯正常。

 

  技改后的制丝生产线由五个工艺段构成:叶片处理段、叶丝处理段、梗及梗处理段、掺配处理段、风力送丝段。每个工段是profinet网络的一个主结点,用以太网交换机scalance(x408)以星型拓朴连接PLC S7-400、操作站PC677、scalance(x208)、部分检测执行元器件等。scalance(x208)下面再以星型形式连接数量众多的子站ET200S。为节约成本,技改保留了部分profibus设备,主要是数量较多的伦茨变频器和电子秤等。上图中红色网线相连的即为保留的profibus系统。

 

  这套制丝线自动化系统很容易地实现了星型结构,改变了传统的profibus总线难以实现星型拓朴的状况,这样一个子站故障其它子站同样也能工作,一台设备故障不会造成全段停机,从而保证网络内的各结点能相互独立工作。

 

  三、Profinet在制丝线自动化系统中的应用的效果

 

  (一)改造效果。改造后的制丝线自动化系统结构清晰,层次简单明了。整个profinet系统已工作运行1年多,系统实时性好,稳定性和可靠性明显提升, 1年来没有发生一次由于网络故障产生停机的现象。整个系统的数据信息处理能力大为加强,挂接在profinet上的每一设备或仪表都有单独的IP地址,能够在整个以太网内进行任意通讯,实现了底层设备的数据通讯简单化、标准化。 

 

  (二)制丝线自动化系统的发展方向。profibus现场总线只能实现底层设备的通讯,系统难以集成,工业以太网取代现场总线是今后工业应用的重要发展方向,profinet也是今后制丝生产线发展的必然趋势。

 

  黔江分厂制丝生产线利用Profinet工业以太网,在车间内实现了统一网络架构,搭建了自动化领域新的控制平台。profinet在全国烟草行业才处于起始阶段,黔江分厂制丝车间已经实施成为一个比较成功的案例,为烟草行业制丝生产线的自动化发展提供了重要的参考作用,也在全国制丝生产线树立了标杆、榜样作用。


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无线工业网络在汽车涂漆输送控制系统改造的应用

 由于市场需求的提升,江淮汽车制造厂原有部分生产系统已不能满足产能的提升需求:涂装底漆生产线存在瓶颈工位,受工艺时间的限制,节拍时间长;底漆生产线采用分段供电的控制方式,所有的动作都由地面主控PLC完成,技术比较落后,柔性差,扩充很难;老系统已使用了10年,部分设备出现老化,故障率很高,维护十分困难。但是原有的工艺槽体还是存在提升潜力的,槽体空间比较大,能够放入两台车体进行工艺处理。通过对原生产线瓶颈工位进行双工位改造和增加自行小车车组,可以消除瓶颈,但是使用原有控制系统是很难实现的,势必要进行改造升级。

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  此次江淮汽车制造厂底漆生产线的改造,实际上就是底漆生产线自动化输送系统(环行自行小车)的改造。最终达到的产能目标,改造后单排、一排半车型工艺节拍为210s(原来为280s),产能提高近30%;双班日产量达到300台(原来为200台左右)。

 

  工艺介绍

 

  汽车涂装底漆生产线(又称“前处理和电泳生产线”)主要由工艺槽体系统和自动化输送系统组成。它是汽车涂装的第一道关键工序,底漆质量的好坏,直接关系到后序工艺,而底漆生产线的输送机构的自动化程度及好坏又直接影响涂装的质量和效率。

 

  底漆生产线共有11个工艺槽体,依次是:预脱脂、脱脂、第一水洗、表调、磷化、第二水洗、去离子水洗、电泳、UF超滤水洗、超滤水洗和去离子水洗。第一个槽体到最后一个槽体距离约100m,另外还有上线点、下线点和积放段,整个环行滑触线全长约218m。

 

  底漆生产线动作过程是:上线点将焊装车间焊好的白车身装好在吊具上,吊具升到位后自行小车带着吊具依次进入上述槽体进行工艺处理,然后从下线点将电泳好的车身从吊具中取下,空吊具升到位后,小车继续运行,经过积放区重新回到上线点进入下一循环。

 

  无线解决方案的产生

 

  尽管底漆生产线动作过程比较简单,但我们是在仍生产使用的老线基础上进行改造,而且改造时间很短(10天左右),风险很大。我们的方案规划始终围绕着:确保可靠性,减少现场施工量,减少编程调试时间,并且实现全信息采集的出发点进行。

 

  自行小车是物流转运输送线的常用设备,它是通过车体上安装集电极和预装在轨道内的滑触线在移动中接触进行取电,提供给移动的小车。这种取电技术已经非常成熟,但通过滑触线和集电器滑动接触进行数据通信却比较特殊和困难:一是由于滑触线在轨道内是平行敷设的,并且距离比较近,之间仅有绝缘,线体裸露且没有屏蔽层的防护,滑触线和集电器滑动接触之间存在很大的阻抗,而且滑动过程中接触的效果也不稳定,还是或多或少的存在干扰和各种不稳定因素;二是通信数据量问题,由于轨道和滑触线的尺寸、安装的要求及经济指标等各方面因素的局限,通常滑触线数量都采用8根。目前流行的滑触线数据通信方式主要有车载PLC到站发信方式、现场总线(如Profibus)方式及调制解调方式。

 

  由于本项目改造时间很短,改造还受到原有老资源的限制,所以以上方式在短期内都很难实现。最后我们选用了最先进的无线网络通信技术。无线的特点是:覆盖面广,频率高不易受干扰,功率低不易干扰其他设备;可适应比较恶劣的环境;安装方便,施工快,免除大量的硬线(多芯电缆)施工;应用界面开放,调试维护方便;扩展容易,柔性程度高;数据交换量大,速率快。

 

  通过无线网络通信来解决滑触线数据通信受限非常适合,无线的优势特点也很好地满足了我们此次改造的需求。经测试(包括覆盖区域、信号强度、抗干扰、实时性及数据交换量对网络速度的影响等)通过后,最终我们确定采用无线通信的方案,并采用菲尼克斯电气的无线技术和产品。

 

  控制系统的实现

 

  1.地面主控系统

 

  系统网络图和主要硬件配置如图1和表所示。

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(1)在地面设置一台主控柜(见图2),选用菲尼克斯电气(phoenix)ILC350ETH PLC作为地面主控PLC,处理所有地面与小车、小车与小车之间以及输送系统与工艺设备的数据交换及生产线的所有信息采集与监控。通过以太网接口与交换机连接,可直接与无线接入点通信。

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 (2)主控柜安装了一台HMI,选用菲尼克斯电气TP 12T触摸屏,对18台小车进行启动、停止、吊具的升降及各工序工艺时间的控制和操作;实时显示整线运行情况,在线显示车组状态、位置、所载工件类别和当前工艺节拍状态等信息,并能进行故障诊断和报警(见图3)。


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2.车载控制单元

 

        3.柔性程度高,扩展容易

 

  将来要想增加车组,控制系统只需增加一套车载控制单元和一台无线客户端即可。

 

  4.安全保障系统

 

  通过对滑触线的创新改造,我们开发了一套安全保障系统,即使无线出现故障,新滑触线系统也能保障生产线的不停线运行。

 

  5.定位识别系统十分先进

 

  先进的定位识别系统无机械磨损,无需参考点,绝对位置测量,实时检测,最大限度地实现了小车的智能化。

 

  结语

 

  此项目现已改造完成,并达到了提升产能的目标,目前项目已通过了预验收。无线网络从调试开始到现在一直表现相当稳定,是此项目取得成功的关键。通过此项目证明了菲尼克斯电气的无线网络通信可靠,应用在环行自行小车自动控制系统中能够充分发挥其优势,性价比很高。在国内,无线网络用在涂装自行小车输送系统中,特别是滑动距离比较远、范围比较广且车组数量多的环行自行小车改造项目中是一个全新的尝试。


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油品包装自动生产线控制系统及其工业网络的设计

长城润滑油分公司是中国石化润滑油公司下属最大的专业润滑油生产企业,随着生产规模的不断扩大,对油品包装的速度和精度以及生产管理的信息化都提出了更高的要求。因此为了满足这些需要,我们为新生产线的控制部分进行了全新的设计。现就其中有代表性的灌装机控制系统和整条生产线工业网络系统的设计情况介绍如下。

 

2 灌装机控制系统的设计

 

2.1 工艺要求

 

为了能够满足多品种、高精度的快速生产,生产工艺上给我们提出了如下的要求:

 (1) 要在满足灌装精度高于0.5%的前提下能够达到最快每分钟80桶的灌装速度;

 (2) 整条生产线能够适应从1~5立升容积包装的灌装,并且可以单桶灌装,使油品在切换时的损失降到最低;

 (3) 要具有较高的机动性、适应性,使设备换型的时间最短并且操作简便;

 (4) 要求具有根据产品温度来自动调整灌装量的功能,操作自动化程度高;

 (5) 具有网络功能,将生产线各台设备联网后可进行集中监控,并且可以与生产管理系统进行连接,以提高生产及设备的管理效率;

 (6) 保证在油品灌装过程中没有泄漏和外溅的现象,符合HSE体系的环保要求。

 

2.2 控制系统的硬件组成 

 

(1) 为达到工艺上提出的要求,在与机械设计配合的基础上,我们对电气及自控方面提出了如下的方案:

 

为了满足灌装精度和速度的要求,在灌装部分,我们采用了以司服电机作为主电机的定容式灌装设计,因为司服电机控制系统具有控制精度高、速度快、稳定和调整设定方便等特点。而在容器灌装前后的输送部分采用了直线式设计;传送带部分采用了变频调速控制;并且设计了一套自动的滑动分桶器,与传动带配合来达到将灌装后的半成品与空容器快速分开并将其带离灌装机的目的。

 

采用直线定容式灌装的设计,最大限度的节省了产品换型时间,提高了生产机动性和工作效率。

 

根据不同产品的温度特性通过PLC程序模块的设计和选择,可以完成自动调容的要求。

 

对于环保的要求,我们是通过软件和硬件的设计共同完成的,硬件上我们采用了司服电机控制系统和变频调速控制,与硬件相配合在软件上我们设计了各种速度及灌装过程中每个阶段的加速度和减速度的分别调整,这样我们就可以根据实际情况将设备调整到合适的状态,杜绝溅油、冒油的现象。

 为了适应网络控制的要求,我们采用了具有网络功能,并且稳定性较好的西门子S7-300 PLC控制系统。

 

在操作方面我采用每台设备可利用触摸屏进行单独操作,或者通过联网的计算机系统进行集中控制和监控,操作界面非常直观,使操作更加简便高效。

 

(2) 控制系统硬件配置图

 控制系统硬件配置图如图1所示:

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(3) 控制系统主要组成部分的选型

 

PLC系统的选择:系统采用了SIEMENS公司生产的S7-300系列PLC,由1个CPU315-2DP模块、2个接口模块IM365、模拟量输入/输出模块SM335和模拟量输出模块SM332、2个高速计数模块FM350、4个数字量输入模块SM321、3个数字量输出模块SM322组成了双层机架的硬件组态结构。采用西门子的PLC系统是因为在CPU上同时集成了独立的MPI和PROFIBUS-DP接口,不但可以方便的与人机设备相连,并且可以非常简单的实现设备之间及设备与PC之间的联网,具有强大的网络功能;另外西门子的PLC S7-300系统还具有各种功能强大的模块可以选择,使用稳定。具有较高的性价比,非常适合在包装机械上应用。

 

灌装主电机及其控制系统:我们选择了德国的SEW公司的MOVIDRIVE驱动器及带编码器反馈的电机系统,并采用电流矢量控制模式,通过丰富的参数设定来实现更高的控制精度和动态相应。输送系统的变频调速控制:我们采用了丹麦Danfoss公司的VLT5000型变频器。因为他们都是相关领域内的国际知名的专业生产企业,产品技术领先,在恶劣的生产环境下能够长期稳定的运行。

 

操作界面:西门子的触摸屏TP170A

 设备控制网络采用了西门子的PROFIBUS-DP 系统,将整条生产线的四台主要设备和工程师管理PC系统通过PROFIBUS电气中继器和无微处理器CP5611连接为一个完整的PROFIBUS网络,实现了生产线的实时监控和动态管理。

 


2.3 控制系统的软件设计

 

(1) 西门子模块化编程介绍

 

西门子S7-300 PLC 采用SETP7编程软件,SETP 7为程序设计提供了三种方法:线形化编程、模块化编程、结构化编程。其中模块化编程是把程序分成若干个程序块,每个程序块含有一些设备和任务的逻辑指令。在组织块(OB1)中的指令决定控制程序的模块的执行。模块化编程中的功能(FC)或功能块(FB)控制着不同的过程任务,这些块相当于主循环程序的子程序。这种编程方法非常易于几个人同时编程,并且易于程序的调试和故障的查找。另外每次循环中不是所有的块都执行,只有需要时才调用相关的程序块,CPU得到了更有效的利用。因此我们在软件编程时采用了模块化编程方法,将大的任务分解成相对独立的小任务先分开进行编写和检测,最后统一下载调试,大大的提高了程序编制和调试的速度。

 

(2) 软件编程步骤

 描述和分析控制过程的具体的任务,并分成多个简单的小任务;

 绘制机械动作控制流程图;

 对S7-300 PLC 进行硬件组态和PROFIBUS网络的组态;

 为每个任务模块分配输入和输出点;

 为每个任务模块编制程序,并分别进行测试和修改,直到所有的任务模块都完成;

 将集成后的程序输入PLC进行离线和在线调试。

 

(3) 灌装机动作控制流程图

 程序流程框图如图2所示:

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图2 程序流程框图

 

(4) 组织块OB1的主要程序介绍,如图3所示。

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图3 组织块OB1的主要程序

 

3 生产线工业网络系统的设计

 

3.1 网络系统要达到的目的和实现的功能

 (1) 实现分散控制集中管理的目的;

 (2) 可以通过工程师PC工作站直接控制设备的操作和参数的修改;

 (3) 对整条生产线进行自我监控,将整条生产线的运行情况和故障情况进行实时的记录和分类汇总,为合理安排设备的维修和保养工作提供了数据依据;

 (4) 可以和上一级的生产管理系统进行连接,达到提高生产管理效率的目的;

 (5) 对关键设备点的各种参数进行记录,当超出正常工作范围时报警,保证生产线的正常运行。

 

3.2网络系统硬件的组成方案

 

为了实现设计要求的功能,我们采用了西门子的PROFIBUS网络系统,具体的硬件结构设计如图4所示: 

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3.3 网络系统软件的组成

 为了实现设计要求的功能,我们在软件方面进行了系统的设计,力求通过组态软件的强大功能来进一步提高生产线对包装形式的适应能力和进行生产品种调整时的反应速度,简化生产人员的操作和调整难度。

 (1) PC工作站组态软件的主画面

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 主画面如图5所示:

(2) PC工作站组态软件的其它画面

 组态软件的二级画面主要包括灌装压盖机、称重机、封箱机、码跺机等主要设备的相关统计数据的监控和操作画面,三级画面为各类参数设定值的选择和修改画面。图6-9为一些主要画面的示例。

 

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(3) PC工作站组态软件的功能介绍

 

通过组态软件我们第一实现了四台主要设备的技术参数的监控和统计工作,并且实现了与上一级生产管理的友好衔接,做到了整条生产线的运行状况一目了然;二实现了对整条生产线的生产状态和故障详细信息的实时记录,为进一步的统计和分析提供了第一手的数据资料;第三提供了很多运行控制参数的曲线图形和的修改界面,为生产人员随时对生产线进行调整保证稳定的运行状态提供了直观的依据,并且操作起来非常方便。

 

4 结束语

 

通过长时间实际生产的检验,整个系统非常稳定,完全达到了生产部门对质量和数量的要求。通过工业网络更加方便的实现了生产管理人员对生产情况的实时管理;通过整套系统的自我监控,将故障等信息进行了分类统计,更好地为维护人员有目的性的安排设备维修工作提供了完善的数据。大大提高了长城润滑油公司油品生产的效率和能力。


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污水处理厂自动控制和远程系统设计

污水处理厂自动控制系统的需求

 

        随着我国科学技术和社会经济的飞速发展,环境污染问题,尤其是水污染问题已经引起社会各界的高度重视。污水处理厂的筹建和投运已经成为目前我国各大城市市政工程的热门项目。为确保污水处理工艺和设备能够长期安全可靠地运行,需要建立一套集管理和控制为一体的智能控制系统。为此,根据实际情况,采用工业控制计算机、PLC可编程序控制器和常规检测仪表设计了一套运行可靠的城市污水处理厂自动控制系统和远程诊断、维护系统,该设计本着“简捷、安全、实用、可靠”的原则,及时掌握和了解污水厂工艺各流程的运行丁况、工艺参数的变化及大小;优化各工艺流程的运行,保证出水水质,降低处理成本,提高运行管理水平,使水厂长期正常稳定地运行,取得最佳效益。自动控制系统是紧密结合工艺,集控制功能、管理功能和数据处理功能于一体的自控系统,实现对厂各种电气设备、工艺参数、运行工况进行监视、操作控制和管理。

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 一、污水处理厂自动控制系统设计原则

 

        污水处理厂自动控制系统为了实现被控对象(如电机、电磁周等)的工艺要求,以提高生产效率和出水水质,在设计控制系统时应遵循以下基本原则:

      (1)可靠性原则:污水处理关系到一个城市居民的身体健康和居住投资环境,因此设计的可靠性原则为各原则之首。

      (2)技术成熟性原则:在设计中,既要考虑满足设计的需要,又要注重采用成熟、先进、便于日后维护的设备和技术。

      (3)技术经济性原则:注重现在及将来技术发展的需要,选用实用强、兼容性好、性价比高的方案和设备配置。

      (4)可扩展性原则:设计时采用开放性好、易于扩展的软、硬件系统。

 

二、整体方案设计

       污水处理厂的设备量大、信号类型多、控制地点分散,采用以继电器和各种控制开关为主的就地控制方式,故障率高且控制精度低,很难实现集中监控和统一管理。为了提高生产率,稳定出水质量,全厂自动控制系统采用DCS方式,在中央控制室对整个下况进行监视并发布调试命令,各工序采用独立原理进行系统配置和运行。自动控制系统采用开放式工业以太网结构,通过中央控制室完成对MCCl、MCC2控制站的远程控制,对每个控制点提供3种控制方式(现场手动、远程手动、远程遥控),实现各个工艺单元的逻辑控制功能,并实现与MCC4的数据交换和监测功能。在人机界面上采用人性化设计,在现场以及中央控制室均设置相应的运行状态显示和分级报警及故障信息显示。在每个污水处理厂还设立了远程传输站,和污水处理调度中心进行数据无缝实时对接,并可以在中心站对每个现场站进行程序级的诊断。

 

     1、 WINCC组态

         中央控制室利用WINCC进行上位机系统组态生成上位机监控系统,对PLC采集到的数据进行数据处理,并实时显示设备的运行状态、运行时间,故障报警处理,报表输出等,实现全厂所有设备的监控。本系统包括监控主界而和多个控制站子界面,主界面包括全厂所有设备及管线,为了反映各设备的运行情况并反映污水流动工艺过程,分别制作了MCCl、MCC2、MCC4子界面,还有报表打印、交接班登录界面等辅助界而。WINCC标准化的组态界而,人机接口能力强,易于掌握,方便设计、调试和现场运行。中央控制室采用1台服务器和2台冗余客户机,并装有UPS漏电保护。运行操作人员登录系统后可以查看全厂设备运行状态、设备运行时间和累计运行时间、主要水质参数的趋势图,并可获得报警、故障信息,最后生成各种报表。

      2、PLC控制系统

         根据工艺要求,PLC上电自检无误后,根据上位机监控系统的信号来控制全厂设备的启停、正反转等动作。PLC完成污水处理厂全部设备如进水泵、粗格栅、皮带输送机等的数据采集,简单运算处理后上传给上位机监控系统。当电路发生断路、短路或过载等时,PLC采集的数据就会超过设定的阈值,PLC将控制设备停止,同时给上位机监控系统发送报警信号。全部传感器均采用在线仪表,变送器将采样数据转换成4~20mA标准电流信号,直接传人SM331、332(模拟量输入、输出模块),经模数变换成0~27648的数字量。开关量的输入输出传人SM321、322(数字量输入、输出模块)。进水泵房中8台水泵的启停控制要求是,超声波液位计测得的液位超过或等于给定液位时顺序开肩可开启的进水泵。顺序的含义为停机时间长者为先,依次类推:可开启的含义是遥控状态且无故障的泵,当液位低于液位控制最小液位时关闭所有进水泵。

 

     3、数据通信

         本系统通过光纤将中央控制室和3个分控室连接成一个网络。通过客户机操作站和CPl613通信卡和光纤链路模块(OLM)相连接,实现了下位机PLC控制单元与上位机WINCC组态软件之间的数据通信。在工控机上安装有以太网卡,下位机带有CP340通信模块,如果和现场的一些仪表通讯不便于接线,还可以采用无线通讯模块SY-WT6达到几公里的无线传输。为了使上位工控机与下位机PLC成功实现通信,需首先对CP340初使化,然后利用WINCC中标签(Tag)归档的功能直接将上位工控机中的内存变量与PLC中的位(Bit)、字(Word)或双字(DWord)连接起来。通过以太网将上位计算机系统和现场监测与控制点紧密地结合成一个局域网整体,加上PLC远程安全通讯模块SY-RSCM,构成一个完整的局域网和广域网的一体化系统,可以很方便地利用PLC系统所特有的功能,实现对整个控制系统的在线远程诊断功能。

 

        本系统避免了集中型控制系统存在的危险性,当控制室电脑或某一分控站PLC出现故障时,各分控站PLC不会受影响仍执行各自的程序,完成各分控站的控制功能,提高了系统的可靠性;PLC控制器本身可以说是免维护产品,维护查找故障方便快捷。整个污水厂控制系统通过PROFIBUS现场总线进行通讯,由S7—200、300系列的PLC组成网络,方便与上层治理系统通讯,增加了远程通讯模块SY-RSCM,通过ADSL或者3G上网,可以实现现场的PLC系统和远端的监控中心进行数据传输、远程PLC的程序级诊断和现场视频传输。系统通过PROFIBUS现场总线可方便的增加现场中断站,通过增加I/O模块同一终端站也很轻易的进行扩展,具有可塑性强的特点。自控系统的投人运行,提高出水水质、降低能源消耗从而达到降低运行成本的目的。


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