PLC和Intouch软件在宜兴水务集团滨水厂自控系统中的应用.pdf

自 动 化 技 术 与 应 用 2 0 1 1 年 第 3 0 卷 第 8 期 行 业 应 用 与 n du s t r ial Ap p l i c at i o n s a nd --|一、 一 父 流 Co mmu nic at i o n s P L C和 I n t o u e h软件在宜兴水务集团 滨水厂 自控系统 中的应用 沈 玉 凤 宜兴水务集团有限公司， 江苏 宜兴 2 1 4 2 0 5 摘要 本文介绍了宜兴水务集团滨水厂 自动化控制系统的结构、组成以及设计考虑的主要问题。针对工艺情况， 利用 A B公司的 C o mp a c t L o g i x系列的P LC和 Wo n d e r wa r e 公司的I n t o u c h工业组态软件建立了全』 一自动化控制系统， 采用TC P ／ I P协议， 实现不同设备、不同子系统问的数据交换和进行自动化控制。 关键词 RS L o g i x 5 0 0 0 ； 工业组态软件 ； I n t o u c h VI O ． 0 ； R S l i n x V2 ． 5 5 ； O P C 中图分类号 T P 2 9 文献标识码 B 文章 编号 1 0 0 3 7 2 4 1 2 0 1 1 0 8 ⋯ 0 0 8 6 0 3 Th e Ap p l i c a t i o n o f PL C I n t o u c h i n Au t o ma t i c Co n t r o l S y s t e m i n Yi Xi n g Wa t e r G r o u p S HEN Yu - f e n g Y i x i n gWa t e r Gr o u p ， Yi x i n g2 1 4 2 0 5C h i n a Ab s t r a c t Th i s a r t i c l e i n t r o d u c e s a u t o ma t i o n c o n t r o l s y s t e m wa t e r wo r k s s t r u c t u r e a n d c o mpo s i t i o n a n d d e s i gn c o n s i de r a t i o n o f t h e ma i n p r o b l e m o f Yi x i n g Wa t e r Gr o u p ． Ac c o r d i n g t o p r o c e s s ， e n t i r e f a c t o r y a u t o ma t i o n c o n t r o l s y s t e ms b y u s i n g t h e Co mp a c t Lo g i x s e r i e s o f P LC o f AB c o r p o r a t i o n a n d l n t o u c h d u s t r i a l c o n t r o l c o n f i g u r a t i o n s o f t wa r e o f Wo n d e r wa r e c o mp a n y a r e e s t a b l i s h e d ． Us i n g TCP／ I P p r o t o c o l ， i t c a n a c h i e v e d i f f e r e n t e q u i p me n t ， t h e d a t a e x c h a n g e b e t we e n d i f f e r e n t s u b s y s t e m a n d a u t o ma t i o n c o n t r o 1 ． Ke y wo r ds RSL o g i x 5 0 0 0； d u s t r i a l c o n t r o l c o n f i g u r a t i o n s o f t wa r e ； i n t o u c h V1 0 ． 0 RS l i n x V2 ． 5 5 ； OPC 1 引言 宜兴水务集 团 滨水厂位于江苏宜兴西 边 ， 于 1 9 9 5 年动工建设 ， l 9 9 6年建成通水， 一期工程处理能力 为 1 0 万 m3 ／ d， 主要供应宜兴市城区的生活和工业用 水。由于西原水水质不断下降 ， 市委市政府为提高人 民群众的生活饮水条件 ，2 0 0 3 年 9月， 滨水厂水源改 用 3 2公里外的横 山水库水 ，随着供水量 E t 益增大 ， 2 0 0 8 ～ 2 0 0 9 年扩建滨水厂二期工程， 处理能力为 1 0 万 m3 ／ d， 在此期间， 又对各工艺进行了 自动化技术改造。 水 厂工 艺流 程见 图 1 。 收稿 日期 2 0 1 1 0 4 0 8 图 1 水厂工艺流程 沈滨水厂自控系统采用了AB公司的 C o mp a c t L o g i x 系列的 P L C作为现场控制单元， 采用 Wo n d e r wa r e 公司 的 I n t o u c h工业组态软件实现了水厂的自动运行管理。 自控 系统 总体 设计 全厂设原水泵站、加氯加药站、普通快滤池站、V 型滤池站、二泵房站及中控室站等 6个站。考虑到系统 固 圃 一 一 一 一 鬻 一 行 业 应 用 与 交 流 n du s t r ial Ap p l i c a t i o n s a nd Commun i c at i o n s 自动化技 术与应用2 01 1年第 3 0卷第 8期 尽可能分散的原则 ， 普通滤池设置了两个子站 ， 分别控 制南北 滤池 ， 而 V 型滤池 因为 分两 期建成 ， 设 计上 考虑 分 了五个子站 ， 其 中一个子站负责反冲洗系统 ， 另四个 为滤池过滤系统。各 P L C站均由电源单元、C P U模块、 通讯模块和输入输出模块组成 ， 各 P LC站与中控室之间 采用以太网通讯 。考虑到 中控人员还担负调度的职责 ， 根据滨水厂实际生产状况 ， 原水泵站、加氯加药站、 普通快滤池站、V型滤池站、二泵房各站都有计算机配 备 ， 并且有操作人员在岗监视 ， 以便有故障时在尽短时 间内恢复 。水厂 自控系统示意图见图 2。 图 2 水厂 自控系统示意图 中控室配置 4台I BM 的服务器 ， 分别负责生产管理 和监控工作站； 计算机采用 Wi n d o ws 2 0 0 3 操作系统， 通 过网络实时采集生产数据， 形成工业 以太网。其 中监控 工作站采用 Wo n d e r wa r e 公司的 I n t o u c h VI O ． 0可视化 工业组态监控软件 ， 显示 滨水厂所有动态模拟画面 ， 并可对系统的所有设备进行远程操作和控制 ， 并具备显 示工艺布置图、实时动态参数、设备的工作状态及实时 ／历史报警信号、在线仪表的实时 ／历史趋势曲线、设 备运行时间等功能， 同时可进行离线 ／在线编程及设定 参数的修改、编制和打印生产与管理报表。其他所有在 局域 网内的计算机可通过压力监测系统监测水厂运行 情况， 记录历史数据等 ， 为制定生产计划提供依据。 3 各 工艺 流程控 制特点 3 ． 1 原水 泵站 因为 滨水厂从 2 0 0 3年开始 以横 山水库 的水为 原水 ， 所以一泵房只作为应急预案启用 ， 故原水提升泵 站为离滨水厂 3 2公里以外的蒲墅泵站为原水泵站 ， 该 P LC站主要监控 4台离心式水泵机组的运行工况及 相关参数 ， 原水泵站在全 自动模式下 ， 由PI D控制的变 频调速系统根据用水高峰时段 以及送水管网压力等因 素控制加压水泵的开 ／停及转速调节 。该站也采用光 纤通讯 。 3 ． 2 加氯加药站 原水经蒲墅泵站加压到 滨水厂 ， 通过在线仪表检 测原水的流量、浊度等 ， 并将其转换成 4 ～2 0 mA的DC 信号输人 P L C系统为加药加氯系统提供控制参数。加 药系统采用 6套计量泵 配西门子 MM4 2 0 变频调速器 ， 变频器的运行频率由流量信号控制 ， 在原水水质波动较 大的季节， 也可通过上位机设定投加量系数。6套计量 泵 4用 2 备 ， 当正在使用的计量泵出现故障， P L C系统会 自动切换。6套加药系统取 自2个稀释矾池 ， 每个矾池 贮药池均装有超声波液位计 ， 可随时检测矾液高度 ， 同 时通过装在稀释池的搅拌机定时搅拌 ， 可防止矾液药液 沉淀。加氯系统采用美国 WT公司的加氯机 ， 两点投加 ， 滤前滤后各 2台， 备用方式同加药系统。滤前按比例流 量投加， 滤后采用流量与余氯信号结合控制投加。余氯 信号 由余氯分析仪在线检测。加氯问装有漏氯报警仪 ， P L C若接收到漏氯报警信号 ， 会 自动关闭所有加氯系统 且开启泄氯 回收装置。 3 ． 3 普通快滤池站 该 P LC站分两个P LC子站， 分别控制南北 1 0 格滤 池的过滤、反冲洗过程及相关参数 。每格滤池均装有 1 个超声波水位计和 1个水头损失仪 ， 用来检测滤池的液 位和阻塞情况。滤池的滤后水阀为可调节比例阀 开启 度为 0 ～ 1 0 0 ％ ， 根据滤池的液位、阻塞度、滤后水阀 现有开度的反馈信号， 通过 P LC系统 自动调整阀门的开 度 ， 从而确保滤池恒水位过滤。滤池反冲洗的控制方式 有 3 种 ①强制反冲 ； ②根据阻塞值 P L C系统 自动反冲 ； ③根据过滤时间PLC系统 自动反冲。可根据实际生产 状况选择滤池反冲洗的控制方式 ， 普通快滤池反冲为水 冲方式 。 3 ． 4 V 型滤池站 该 P L C站分为五个 P L C子站， 主要监控 8 格滤池的 过滤、反冲洗过程及相关参数。每格滤池均装有 1 个超 声波水位计和 1 个水头损失仪 ， 用来检测滤池的液位和 阻塞情况。滤池的清水阀为气动的可调节比例 阀 开启 度为 0 ～ 1 0 0 ％ ， 根据滤池的液位、阻塞度、滤后水阀 现有开度的反馈信号， 通过P L C系统自动调整阀门的开 度 ， 从而确保滤池恒水位过滤。滤池反冲洗的控制方式 有 3 种 ①强制反冲 ； ②根据阻塞值 P L C系统 自动反冲； ③根据过滤时间PL C系统 自动反冲。可根据实际生产 状况选择滤池反冲洗 的控制方式。V 型滤池反冲为气 冲一气水冲 一水冲方式。 自 动化 技 术与 应用 2 0 l 1 年 第3 0 卷 第8 期 行 业 应 用 与 交 流 n d us t r ial App l ic at i o n s a n d Co m mu nic a t ion s 3 ． 5 二 泵房站 该 PL C站主要监控 7台水泵的运行工况及相关参 数。同时在出厂管线上装有压力变送器 、流量计、浊度 计、余氯分析仪等仪器仪表 ， 用于在线检测出厂水的水 质状况。1 ～3 泵机为低压 电机， 控制电压为 3 8 0 V。 4 ～7 泵机为高压电机 ， 除 5 泵机为 6 KV， 其他 3 台为 1 0 KV。低压 电机 中 1 为变频控制， 高压 电机中 5 为变频控制 ， 可以组合为恒压变频控制系统。二泵 房在全 自控模式下 ， 通过安装在出厂水母管上的压力传 感器 ， 把出厂水压力信号变成 4 ～2 0 mA的标准信号送 人变频器 ， 经运算与给定压力参数进行 比较 ， 得出调节 参数 ， 由变频器控制水泵的转速 ， 使 出厂水的压力保持 在设定值上 ； 针对 目前宜兴供水状况 ， 采用分时段恒压供 水。具体方法 将一天分为 8 个时段 ， 每个时段的恒定压 力由上位机程序 自动设定到 P LC， P L C根据设定的压力 控制变频器 ， 实现该时段出厂水压力在设定值 。 3 ． 6 中控室 中控室监控计算机与各 P L C主站之间通过 TC P ／ I P 工业以太网通讯实现资源共享 ， 各 P L C主站之间通过 T C P ／I P除了对本站设备进行操作显示外 ， 还可了解其 他站的情况。所用监控软件 I n t o u c h V1 0 ． 0人机界面 好， 功能强大 ， 能根据需要进行动画链接 ， 比较直观。中 控室监控计算机设有原水泵站、加药间、加氯间、普通 滤池、V型滤池、反冲洗泵房、二泵房、自动化总览、 1 0 kV一次系统 、低压配电系统等监控窗 口。另外 I n t o u c h V1 0 ． 0 软件还具有实时、历史趋势功能， 可将 数据归档储存 ， 能够 了解生产参数的动态情况 ， 便于生 产调度管理。此外在中控室设有打印机 ， 用于实时报警 及生 产 报表 打 印 。 4 软 件 图3 建立 R s li n x 2 ．5 5网络连接 该水厂 自控系统的P L C选型A B公司的C o mp a c t L o g i x 系列 ， 编程软件为 R S l O gi x 5 00 0， 工控组态软件为 Wo n d e r wa r e I n t o u c h V1 0 ． 0 ， 系统以R s l i n x 2 ． 5 5 为O P C 实现 P L C和组态软件 I n t o u c h V1 0 ． 0 之间的通讯 ， 进行 DD E动态数据交换。 建立 Rs l i n x 2 ． 5 5网络连接如下 图 3 还需要在 DD E ／ OP C中建立与 P L C子站的连接， 设 置好后 ， 在 I n t o u c h V1 0 ． 0中建立连接， 如下图4 图 4 I n t o u c h V l O ． 0 中建立连接 5 结束语 该水厂 自控系统从 2 0 0 8年陆续改造， 至 2 0 1 0年改 造结束， 运行至今， 原水泵站 、二泵房的水泵机组能完 全按程序 自动开 、停 ； 滤池的各项控制指标均能达到设 计的技术要求； 加药 、加氯系统能在不同水质、水量情 况下正常工作 ， 实现 自动控制 ， 出厂水浊度控制在 0． 2 ～0 ．5 NT U， 出厂水余氯控制在 0 ．5 ～0 ．7 rag／L。 整个 自控系统运行 良好 ， 实现了全厂运行 自动化 ， 保证 了优质、低耗、安全供水。 作者简介 沈玉凤 1 9 7 一 ， 女， 本科， 研 究方向 工业电气 自 动化 专业 ，电 气工 程 师 。