水利工程論文-現(xiàn)場總線在軟水處理控制中的應(yīng)用 .doc

水利工程論文-現(xiàn)場總線在軟水處理控制中的應(yīng)用在許多企業(yè)，軟水處理系統(tǒng)是鍋爐運行不可缺少的重要組成部分，水質(zhì)處理的好壞直接影響的鍋爐的壽命和安全。充分利用先進成熟的PROFIBUS現(xiàn)場總線技術(shù)實現(xiàn)軟水處理系統(tǒng)的自動控制，是生產(chǎn)和信息化管理的必然途徑。多年來，PROFIBUS風靡全球，成功地應(yīng)用于制造業(yè)、樓宇、過程控制和電站自動化，PROFIBUS產(chǎn)品在世界市場上被普遍接受，市場占有率超過40%，年增長率20%30%，目前支持PROFIBUS標準的產(chǎn)品超過1500多種，分別來自國際上250多個生產(chǎn)廠家。在世界范圍內(nèi)已安裝運行的PROFIBUS設(shè)備已超過200萬臺。PROFIBUS是一種國際化、開放式、不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場總線標準，總線存取協(xié)議是通過OSI參考模型第二層（數(shù)據(jù)鏈路層）來實現(xiàn)的，它包括了保證數(shù)據(jù)可靠性技術(shù)及傳輸協(xié)議和報文處理。由PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-DP和PROFIBUS-PA組成了PROFIBUS系列。PROFIBUS-FMS主要用于工廠、樓宇自動化的單元級，實現(xiàn)對變量的訪問、程序調(diào)用、運行控制及事件管理等；PROFIBUS-DP主要用于現(xiàn)場級的高速數(shù)據(jù)傳輸、解決自動控制系統(tǒng)（如PLC、PC等）通過高速串行總線與分散的現(xiàn)場設(shè)備（I/O、驅(qū)動器、閥門等）之間的通信任務(wù)。PROFIBUS-PA是PROFIBUS-DP在保持其通訊協(xié)議的條件下，增加了對現(xiàn)場儀表而言優(yōu)選的傳輸技術(shù)，是PROFIBUS-DP向現(xiàn)場的延伸。1系統(tǒng)控制功能1.1軟水處理系統(tǒng)工藝流程軟水處理系統(tǒng)是基于鈉離子交換原理進行工作的，自來水（要求進水壓力在0.20.3MPa）經(jīng)軟水處理器處理后進入軟水箱，經(jīng)恒壓供水系統(tǒng)送往冷卻循環(huán)水池、冷凍水池和鍋爐房等。在設(shè)定好產(chǎn)水量后，打開進水開關(guān)，軟水處理器按4個過程循環(huán)工作，如下圖所示：這4個過程的完成是通過對多路閥工作位置的切換來實現(xiàn)的：軟水處理器工作至設(shè)定產(chǎn)水量后進入反洗過程，反洗T1時間后進入再生過程；在軟水處理器再生過程中，軟水處理器通過虹吸方式從鹽液箱吸入飽和鹽溶液進行罐內(nèi)樹脂的再生，經(jīng)過T2時間再生完成后，進入快速沖洗（正洗）過程，經(jīng)過T3時間將罐內(nèi)的沉淀物清除干凈后，進入下一個工作循環(huán)。1.2控制功能為了能夠監(jiān)測設(shè)備的工作狀態(tài)和軟水水質(zhì)的變化情況，保證設(shè)備的穩(wěn)定運行和軟水的保質(zhì)供應(yīng)，實現(xiàn)該設(shè)備的集中監(jiān)控，提出如下控制功能：采用可靠性高的SIEMENSS7-300PLC進行控制。設(shè)置觸摸屏作為現(xiàn)場操作面板，實現(xiàn)本地顯示和操作。設(shè)置電動閥和液位計進行鹽液箱的液位檢測和控制，以保證鹽液濃度的穩(wěn)定。實現(xiàn)軟水器出水流量和硬度的在線檢測。實現(xiàn)水質(zhì)異常的緊急處理。設(shè)置多路閥的運行反饋和出水電磁閥的動作反饋，實現(xiàn)工作過程可視化。增設(shè)變頻管道泵和壓力變送器，實現(xiàn)進水壓力的控制。實現(xiàn)軟水水箱液位與軟水處理器的聯(lián)鎖控制功能，在水箱滿液位附近時停止或啟動軟水處理器的工作，以保證軟水的穩(wěn)定供給。實現(xiàn)遠程監(jiān)控功能。2系統(tǒng)硬件構(gòu)成2.1PLC系統(tǒng)PLC系統(tǒng)的輸入信號包括變頻器故障信號、多路閥位置反饋信號、出水閥開關(guān)反饋信號、補水閥開關(guān)反饋信號、空氣開關(guān)的開關(guān)信號、鹽液箱液位、出水流量、進水壓力等，輸出包括控制變頻器的啟停和工作頻率、多路閥的通斷、出水閥和補水閥的開關(guān)。本系統(tǒng)的可編程序控制器（PLC）選用SIEMENSS7-315PLC，該系列PLC自帶2個DP接口，功能強，擴展方便，性價比好，完全滿足系統(tǒng)控制要求。該PLC作為PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)主站，處理系統(tǒng)各種數(shù)據(jù)和工藝動作流程，如接收網(wǎng)絡(luò)將控制命令控制設(shè)備；將DP從站的信息采集回來進行處理。2.2彩色觸摸屏TP170B為滿足方便現(xiàn)場操作員實時、靈活、準確、安全地控制，系統(tǒng)在控制柜上設(shè)置了1臺西門子TP170B觸摸屏作為現(xiàn)場操作面板，通過DP接口和S7-315相連。不同級別的操作員被授予不同的操作密碼，根據(jù)各自的權(quán)益進行水處理器的啟停、時間和流量參數(shù)的設(shè)定。該觸摸屏使用方便、靈活實現(xiàn)控制命令的輸入及狀態(tài)的監(jiān)視，且在安裝時不占用空間，其堅固的防護結(jié)構(gòu)和專業(yè)設(shè)計能經(jīng)受現(xiàn)場惡劣環(huán)境的考驗。2.3變頻器變頻器采用DANFOSS2800系列，通過DP接口和PLC相連，實現(xiàn)進水的恒壓供給，同時將運行和故障信號通過DP總線傳送給PLC處理。2.4DP/PACoupler及PA從站DP/PACoupler既是S7-315PLC的從站，又是下位PA儀表的主站，所有PA從站（進水壓力、出水流量、出水硬度、液位）信號均通過PA接口經(jīng)過DP/PACoupler轉(zhuǎn)發(fā)給PLC處理。2.5操作員站系統(tǒng)在能源管理中心室設(shè)置一臺計算機作為操作員站，用于系統(tǒng)管理和遠程監(jiān)控，不同級別的操作員被授予不同的操作密碼，根據(jù)各自的權(quán)益對系統(tǒng)進行有效的監(jiān)控和管理。操作員站與S7-315PLC主站是通過廠區(qū)骨干網(wǎng)（工業(yè)以態(tài)網(wǎng)）傳輸數(shù)據(jù)。3系統(tǒng)軟件設(shè)計3.1上位監(jiān)控軟件上位機監(jiān)控軟件采用當今世界通行的工控組態(tài)軟件IntellutionIFIX2.6組態(tài)而成，該軟件功能強大，基于MicrosoftWindows界面，具有VBA腳本編輯功能，程序員可利用軟件自帶的專家系統(tǒng)設(shè)計，也可利用VBA腳本編輯功能靈活編程。該軟件分為HMI和SCADA兩部分，HMI具有豐富的圖形庫和繪圖工具，程序員可在此基礎(chǔ)上做出豐滿、動感、色彩斑斕的圖形和操作界面；SCADA具有強大的驅(qū)動功能，可同時配置八個驅(qū)動程序，每個驅(qū)動程序可同時配置任意多同系列的硬件設(shè)備。SCADA所具有強大的驅(qū)動功能可滿足現(xiàn)場任何驅(qū)動需要。監(jiān)控軟件設(shè)計了管理員登錄功能、授權(quán)密碼管理功能、軟水處理系統(tǒng)監(jiān)控界面、實時報警功能和系統(tǒng)管理功能。3.2現(xiàn)場操作面板現(xiàn)場操作面板監(jiān)控軟件采用SIEMENSHMI組態(tài)軟件ProToolV5.2中文組態(tài)版設(shè)計而成。操作員面板是通過自身所帶的MPI/DP接口與PLC交換數(shù)據(jù)。監(jiān)控軟件設(shè)計了“口令管理”、“系統(tǒng)監(jiān)控”、“單機監(jiān)控”、“系統(tǒng)設(shè)定”等畫面，另外還設(shè)計實時故障報警等功能。在這里，反洗、再生、正洗時間設(shè)定和產(chǎn)水量、進水壓力、PID參數(shù)設(shè)定全部得到實現(xiàn)，強制再生只