水處理控制系統(tǒng)中PLC、組態(tài)軟件的運用

摘 要:隨著各類電氣工程的廣泛運用，PLC在控制系統(tǒng)中的作用變得更為顯著，其不僅能發(fā)揮理想的控制效果，在控制操作時更有助于人員調(diào)控。針對這一點，本文以實例對水處理控制系統(tǒng)中PLC、組態(tài)軟件等不同情況具體分析。

關(guān)鍵詞:水處理控制系統(tǒng)PLC組態(tài)軟件

中圖分類號:TP273文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2011)06(a)-0128-01

某鋼廠綜合泵站水處理控制系統(tǒng)是整個區(qū)域內(nèi)的一個分支系統(tǒng)，與別的相關(guān)子系統(tǒng)共同形成了龐大的系統(tǒng)。泵和閥在系統(tǒng)內(nèi)部是主要的控制設(shè)備，泵組及電動閥分成自動和手動兩種控制等，通過編寫程序可對泵及電動閥實行聯(lián)合控制。

1 控制系統(tǒng)硬件配置

1.1 PLC和上位機控制系統(tǒng)硬件配置

所選案例中的系統(tǒng)為施耐德Quantum系列PLC，選擇Unity Pro XL4．0作為下位機編程軟件，選擇CitectSCADAV7.0為上位機監(jiān)控畫面的編制，主要操作平臺為Windows XP。該系統(tǒng)主要劃分成5個支架結(jié)構(gòu)，1號機架是本地I/O，2至4號機架是遠程I/O，5號機架是儀表遠程I/O。選擇53414U型CPU，連接時按照太網(wǎng)模塊(NOE77101)經(jīng)交換機與煉鋼區(qū)域主控室監(jiān)控站完成。該系統(tǒng)僅為綜合泵站的構(gòu)成之一，光纖則是系統(tǒng)與其它分支連接的介質(zhì)，每個機架之間可利用雙路同軸電纜實現(xiàn)連接，雙絞線連接讓上下位機之間達到工業(yè)以太網(wǎng)通訊，通訊速率在100Mbps。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D見圖1。

1.2 系統(tǒng)電源配置

此次PLC控制系統(tǒng)選擇的電源形式為獨立的220VAC電源，整個電氣控制系統(tǒng)都安排了UPS電壓。上位機、PLC主機的電源都來源于UPS電源供電。在外部供電電源喪失過程中，UPS電源可持續(xù)供電30min，這就給操作人員的斷電處理帶來了幫助。

1.3 儀表系統(tǒng)硬件配置

儀表系統(tǒng)的主要包括了壓力、溫度、液位、流量等。這些裝置的功能集中表現(xiàn)為獲得液位、流量、電導(dǎo)率、壓力、溫度等工藝參數(shù)。針對這些參數(shù)指標(biāo)有限控制，能夠讓操作員掌握設(shè)備運行狀態(tài)，以采取必要的控制措施。

2 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

2.1 上位機軟件設(shè)計

上位機需在Windows XP SP3操作系統(tǒng)這一平臺上完成，編程平臺為CitectSCADA V7.0。人機界面的友好性在開發(fā)軟時尤為關(guān)鍵，這是操作人員獲取數(shù)據(jù)信息的重要途徑。在設(shè)計過程中要結(jié)合具體工藝標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計兩個主工藝流程畫面分別顯示于主控制室的兩個監(jiān)控站上。這兩個主工藝流程畫面包括:濁環(huán)水池畫面、凈環(huán)水池畫面。凈環(huán)水池主畫面有低壓凈環(huán)冷卻泵組畫面、凈環(huán)旁濾泵組畫面、轉(zhuǎn)爐本體凈環(huán)泵組畫面、板換冷媒泵組畫面。濁環(huán)水池主畫面有RH濁環(huán)冷水池泵組畫面、鑄機濁環(huán)冷卻大泵組畫面、RH濁環(huán)上塔泵組畫面、鑄機濁環(huán)冷卻小泵組畫面等。

將凈環(huán)畫面作為具體案例，畫面能把與設(shè)備相關(guān)的不同參數(shù)顯示出來，包括機旁、集中的不同狀態(tài)，以及電流、頻率、液位、流量、電導(dǎo)率等狀況，對故障、報警多方面信息也起到了收集效果。點擊各泵組主要設(shè)備能達到操作畫面，操作畫面能夠根據(jù)實際需要設(shè)置控制指令，以設(shè)計好各個系統(tǒng)的啟動、停止、打開、關(guān)閉等按鈕。若使用系統(tǒng)控制時發(fā)現(xiàn)參數(shù)出現(xiàn)異常，以及設(shè)備出現(xiàn)故障之后，系統(tǒng)則以文本的形式把各方面的數(shù)據(jù)信息顯示出來，并在報警頁中方便的查詢報警記錄。

2.2 下位機軟件設(shè)計

對于工業(yè)控制系統(tǒng)來說，整個系統(tǒng)中需控制的內(nèi)容包括很多方面，而不同設(shè)備之間也存在著一定的相似性。若每一個設(shè)備都編寫程序模塊，則會造成混淆而影響操作。而把相同設(shè)備的控制功能抽象出來，編寫通用的程序模塊只需要在系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置不同的參數(shù)即可，對代碼重用也是很有幫助的。鑒于本次選擇的鋼廠綜合泵站煉鋼區(qū)域水處理系統(tǒng)應(yīng)控制的設(shè)備種類繁多，需要對內(nèi)部設(shè)計進行優(yōu)化調(diào)整。因而，此系統(tǒng)選擇的是面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方法，將控制工藝相同設(shè)備當(dāng)成各個小組進行程序編寫。遇到實際需要后再處理相應(yīng)的模塊，讓不同的參數(shù)都能發(fā)貨作用。例:板換冷煤泵組有4個泵，而每個泵的控制流程十分接近。設(shè)計時可編出一個統(tǒng)一的程序模塊，在4個泵里都能運用，僅僅是模塊內(nèi)的參數(shù)設(shè)置不同。另外，該水處理控制系統(tǒng)控制對象還有36個高低壓泵，36個閥，以及少數(shù)潛污泵。

根據(jù)泵的不同結(jié)構(gòu)形式及性能，我們可以進行不同的類別劃分，而高壓泵是泵類的一種。高壓、低壓泵類等都有自己的類別，若要仔細(xì)判斷則必須進行相關(guān)的調(diào)試。根據(jù)閥的使用性能同樣可劃分出不同的種類，其劃分方式與泵一樣。使用面向?qū)ο蟮木幊谭椒?，包括系統(tǒng)設(shè)備連鎖關(guān)系能得到顯著控制，各個子系統(tǒng)之間通控制接口能體現(xiàn)出子系統(tǒng)的狀態(tài)，從而對系統(tǒng)指令的控制操作。由此一來，各個子系統(tǒng)之間則可把控制形式排出，讓編程和調(diào)試工作更加快捷。

對本次選擇的鋼廠綜合泵站煉鋼區(qū)域水處理控制系統(tǒng)設(shè)計時，根據(jù)工藝要求需要把凈環(huán)水池的部分水提升到一定高度的塔上，這樣能發(fā)揮出多個方面的功效，主要體現(xiàn)在減輕電網(wǎng)的沖擊，提升電機和泵的運行效率，延長設(shè)備使用時間，我們在濁環(huán)上塔泵組運用軟啟動器控制。現(xiàn)結(jié)合系統(tǒng)設(shè)計安排，對軟啟的程序作實時分析。通過軟啟手動啟停，當(dāng)現(xiàn)場操作箱的轉(zhuǎn)換開關(guān)處于手動狀態(tài)時，上位畫面則為手動操作，只要點擊按鈕則能啟動停止軟啟。若對畫面采取自動操作，則能達到程序操作的啟動要求。

3 結(jié)語

PLC以及組態(tài)軟件在系統(tǒng)可實現(xiàn)自動、手動等方法的水處理，其優(yōu)勢在于上位界面友好、畫面清晰，有助于操作人員對設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)測。下位結(jié)構(gòu)化的編程思想能降低編程的難度，便于系統(tǒng)設(shè)備的維護操作。

參考文獻

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