一,、引言

　　本文介紹了由中小型PLC組成的控制系統(tǒng)在廣東南海市第二水廠自控項(xiàng)目的應(yīng)用,。南海市第二水廠設(shè)計(jì)總規(guī)模為日供水100萬m3,首期工程為日供水25萬m3，于1997年4月建成投產(chǎn),，二期25萬m3/d工程即將建成投產(chǎn),，自控項(xiàng)目主要對一期自控工程進(jìn)行改造和二期自控工程建設(shè)，并為后續(xù)擴(kuò)建預(yù)留接口,。

　　二,、生產(chǎn)工藝

　　本系統(tǒng)應(yīng)用水廠的生產(chǎn)過程如圖一示：

PLC在大型自來水廠的成功應(yīng)用" border="0" src="http://www.gongso.com/images/hyyy/2010/4/21/8CD62AE4D3D04176B9BB268E2ABDC01D.gif" />

　　主要分為以下幾個(gè)工藝過程：

　　（1）取水 通過多臺(tái)大型離心泵將江河地表水抽入凈水廠,。

　?。?）藥劑的制備與投加 按工藝要求制備合適的混凝劑，并投入混凝劑及氯氣,，達(dá)到混凝和消毒的目的,。

　?。?）混凝 包括混合與絮凝，即地表水投入混凝劑后進(jìn)行反應(yīng),，并排出反應(yīng)后沉淀的污泥,。

　　（4）平流沉淀 與混凝劑反應(yīng)后的水低速流過平流沉淀池,，以便懸浮顆粒沉淀,，并排出沉淀的污泥。

　?。?）過濾 沉淀水通過顆粒介質(zhì)（石英砂）以去除其中懸浮雜質(zhì)使水澄清,，并定時(shí)反沖洗石英砂。

　?。?）送水 通過多臺(tái)大型離心泵將自來水以一定的壓力和流量送入城市管網(wǎng),。

　　三、控制方案

　　由于自來水生產(chǎn)工藝主要具有以下特點(diǎn)：

　?。?）各生產(chǎn)工藝段相對獨(dú)立,，單體設(shè)備多。

　?。?）采集的數(shù)據(jù)量大，整個(gè)系統(tǒng)共有數(shù)字量輸入,、輸出超過3000路,，模擬量輸入、輸出超過1000路,，且工藝參數(shù)種類多,，包括壓力、流量,、溫度,、差壓、液位,、電流,、電壓、功率等,，但上下游相關(guān)聯(lián)的生產(chǎn)參數(shù)少,。

　　（3）自來水生產(chǎn)具有連續(xù)性,、不可替代性和不間斷性,。

　　（4）各工藝段距離遠(yuǎn),，設(shè)備分散,，組網(wǎng)相對復(fù)雜,。根據(jù)以上特點(diǎn)，本系統(tǒng)選用OMRON的中小型PLC對各工藝段生產(chǎn)設(shè)備分散控制,，利用OMRON Protocol和Controller Link組成網(wǎng)絡(luò),，在各工藝段控制室和中控室設(shè)置上位機(jī)，構(gòu)建人機(jī)界面進(jìn)行生產(chǎn)管理和對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)處理,。全廠控制網(wǎng)絡(luò)如圖二示,。

　　在取水及送水工藝段上，主要設(shè)備由多臺(tái)大型的離心水泵和10KV高壓直配電機(jī)組成,，每一電機(jī)由相應(yīng)的高壓配電柜控制,，因此為每一面高壓配電柜選用一臺(tái)Sepam2000(施耐德生產(chǎn)，專用于配電柜控制的小型PLC)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制,，每一泵閥在現(xiàn)場選用一臺(tái)OMRON CPM2A用于數(shù)據(jù)采集和控制,，通過RS422接口連成網(wǎng)絡(luò)，由控制室的OMRON C200HG中型PLC利用OMRON Protocol協(xié)議與它們通訊,，對其讀寫數(shù)據(jù)和進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度,，這樣可以節(jié)省大量的數(shù)據(jù)采集電纜，而且當(dāng)某臺(tái)PLC發(fā)生故障時(shí)可以方便斷開其維修而不影響其它設(shè)備的正常生產(chǎn),。對于沉淀池排泥車的控制,，由于排泥車在長達(dá)近百米的沉淀池上前后移動(dòng)，因此其控制所用小型PLC利用電臺(tái)與控制室間的C200HG通過RS232接口進(jìn)行1：N通訊,，電臺(tái)型號為MDS-SCADA-24810,，為直接數(shù)字調(diào)制解調(diào)電臺(tái)，工作頻率范圍在2.4G~2.4835GHz,，支持標(biāo)準(zhǔn)的異步通訊協(xié)議,，工作穩(wěn)定可靠，協(xié)議同樣采用OMRON Protocol,，軟件用OMRON-CX-Protocol編制,。二期濾池選用多個(gè)小型PLC（OMRON CQM1H）分散控制，可以較好地解決因控制設(shè)備故障造成全部濾池停產(chǎn)而影響安全供水的問題,。整個(gè)Controller Link網(wǎng)絡(luò)由中繼器分成兩段,，主要是為了滿足Controller Link對通訊距離的要求，同時(shí)可適應(yīng)以后擴(kuò)展的需要,。系統(tǒng)中生產(chǎn)工藝所要求的全部參數(shù)都由PLC采集和控制,，上位機(jī)只是人機(jī)界面和對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)處理，大大地提高了系統(tǒng)的可靠性,。本控制方案全部選用中小型PLC,，對主要的生產(chǎn)設(shè)備分散控制，同時(shí)利用網(wǎng)絡(luò)將它們緊密聯(lián)結(jié),，實(shí)現(xiàn)集中管理,，降低了故障風(fēng)險(xiǎn),，提高了可靠性，是一種經(jīng)濟(jì)可行的方案,。

　　四,、相關(guān)中小型PLC介紹

　　1、OMRON C200HG 其具有速度快,、功能強(qiáng),、編程方便和運(yùn)行可靠的特點(diǎn)，最大I/O點(diǎn)數(shù)達(dá)1184點(diǎn),，程序容量15.2K,指令執(zhí)行時(shí)間為0.15μS~0.6μS,可支持各種通訊單元,。

　　2、OMRON CQM1H 適用于分散控制的緊湊型PLC,，I/O點(diǎn)數(shù)為512點(diǎn),，程序容量為7.2K,支持各種內(nèi)裝板和Controller Link單元。

　　3,、OMRON CPM2A 是為滿足10~60點(diǎn)I/O的系統(tǒng)控制操作而設(shè)計(jì),，能滿足單體設(shè)備高效控制要求，有效地代替繼電器控制器和傳感器控制器,。

　　4,、Controller Link 是OMRON提供的一種工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)。它可以在合適的PLC和各種微型計(jì)算機(jī)之間方便地,、靈活地發(fā)送和接收大容量數(shù)據(jù)包,，支持能共享數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)鏈接和在需要時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的信息服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)采用屏蔽雙絞線電纜或光纖連接,，最大傳輸距離隨波特率而變，在采用兩層中繼器的情況下,，波特率在500kbit/s時(shí),，傳輸距離可達(dá)3Km，最大支持62個(gè)節(jié)點(diǎn),。Controller Link網(wǎng)絡(luò)是一種使用令牌總線通信的網(wǎng)絡(luò),，這種總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有最大的靈活性，易于擴(kuò)充和維護(hù),，滿足系統(tǒng)可擴(kuò)展性的需求,。由于采用了分布式控制技術(shù)，可確保Controller Link網(wǎng)絡(luò)不會(huì)因某個(gè)站點(diǎn)故障而崩潰,，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性,。

　　5、OMRON Protocol 利用OMRON的通訊板,，與連接在RS232或RS422/485的各種通用組件（如各種牌子型號的PLC,、現(xiàn)場儀表等）進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送,、接收的程序，通過通訊協(xié)議支持軟件（OMRON-CX- Protocol）讓用戶自由編制,，以PMCR指令就能夠?qū)嵭械脑纪ㄓ崊f(xié)議,。

　　五、程序結(jié)構(gòu)

　　本系統(tǒng)全部設(shè)備的控制都由PLC來完成,，程序利用OMRON-CX-Programmer軟件編制,，在上位機(jī)上通過Controller Link網(wǎng)絡(luò)或串行口傳送至PLC的CPU單元。在各工藝段及單體設(shè)備其控制程序亦相對獨(dú)立,，部分相同的工藝采用子程序模式,。對于部分要求較高精度的工藝參數(shù)的控制，則利用PLC的PID指令進(jìn)行閉環(huán)控制,，已能滿足生產(chǎn)要求,。因此程序結(jié)構(gòu)比較簡單，調(diào)試和維修方便,。下面用水泵的開停和濾池的自動(dòng)操作兩個(gè)工序作說明,。

　　1、水泵的開?？刂屏鞒?水泵的啟動(dòng)和停止由操作人員在上位機(jī)發(fā)送指令,，由PLC一步化完成操作。程序結(jié)構(gòu)圖如圖三示,。

　　2,、濾池自動(dòng)控制流程 過濾由多格濾池共同完成，對于每一格濾池,，其工藝過程基本相同,，包括正常過濾和反沖洗狀態(tài)，因此采用子程序的控制模式,，程序結(jié)構(gòu)圖如圖四示,。

　　六、結(jié)束語

　　本項(xiàng)目是由工業(yè)計(jì)算機(jī)和中小型PLC組成的集散型控制系統(tǒng),，利用了PLC抗干擾能力強(qiáng),、組網(wǎng)方便、適用于工業(yè)現(xiàn)場的持點(diǎn),，在上位機(jī)能實(shí)現(xiàn)對全廠生產(chǎn)設(shè)備的控制和工藝參數(shù)的設(shè)置,、調(diào)整與監(jiān)測，滿足大型自來水廠自動(dòng)控制的要求,。整個(gè)方案安全可靠,、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，易于編程,、操作及維修,，在廣東南海第二水廠得到良好的應(yīng)用,。