基于PLC和组态软件的大型自来水厂监控系统

　　1 引言

　　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的供应，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。

　　2 生产工艺

　　净水厂的生产过程如图1示。

　　图1

　　主要分为以下几个工艺过程：

　　(1)取水 通过多台大型离心泵将江河地表水抽入净水厂。

　　(2)投药 按一定的工艺要求投入混凝剂及氯气，达到混凝和消毒。

　　(3)絮凝 地表水投入混凝剂后的反应，并排出反应后沉淀的污泥。

　　(4)流沉淀 与混凝剂反应后的水低速流过平流沉淀池，以便悬浮颗粒沉淀，并排出沉淀的污泥。

　　(5)过滤 沉淀水通过颗粒介质(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。

　　(6)送水 通过多台大型离心泵将自来水以一定的压力和流量送入城市管网。

　　3 控制方案

　　由于自来水生产工艺主要具有以下特点:

　　(1)各生产工艺段相对独立，单体设备多。

　　(2)采集的数据量大且种类多，但上下游相关联的生产参数少。

　　(3)自来水生产具有连续性、不可替代性和不间断性。

　　(4)各工艺段距离远，设备分散，组网相对复杂。根据以上特点，本系统选用OMRON的中小型PLC对各工艺段或设备分散控制，通过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。全厂控制网络图如图2示。

　　图2

　　监控系统的硬件配置为：上位机选用高可靠性的微型计算机，扩展了Controller Link 支持卡3G8F7 CLK211-E,配置有中型PLC OMRON C200HG8套，OMRON CS1H 1套，小型PLC OMRON CQM1 8套CPM2A 8套，全部中型PLC和上位机通过Controller Link线缆通信单元CLK21和操作站上扩展的通信单元3G8F7-CLK21-E组成Omron Controller Link网络，小型PLC通过OMRON Protocol与相关功能间的中型PLC相联。OMRON公司的Controller Link网络是OMRON主要的FA(工厂自动化)级别的网络，是一种使用令牌总线通信的网络，网络中的每个节点都可作为主站进行数据的发送和接收，通过设置数据链接，节点间可以自动交换预置区域那的数据。该网络中控制通信的节点称为发牌单元，它控制令牌，检查网络和执行相关的任务。这种总线型拓扑结构具有最大的灵活性，易于扩充和维护，满足了系统可扩展性要求。由于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，提高了系统的稳定性。本系统中采用屏蔽双绞线作为Controller Link网络的通信介质，整个网络由网桥分成两段，主要是为了满足其对通讯距离的要求，同时可适应以后扩展的需要。由于各节点距离较大，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，对主要的生产设备分散控制，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，是一种经济可行的方案。