西門子S7—400冗余系統在火電廠水區域控制系統中的設計與運用

摘 要：火電廠水區域控制系統主要包括：化學水加藥、循環水加藥、汽水取樣、除鹽水、工業廢水池、含油廢水和機組排水槽，該系統主要是用于調節汽包電導、pH值等；鍋爐參數的實時監測和顯示及其記錄；以及工業廢水和油污的處理。實現遠程手動操作及自動，當設備投自動時，實現PID調節，使被調量在設定的范圍內；以及設備的自動啟停；并實現模塊與人機界面的通訊。

關鍵詞：S7-400 S7A iFIX

中圖分類號：TP2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）07（c）-0106-04

1 系統簡介

該系統采用Siemens公司的S7-400冗余系列PLC作下位機，上位機采用GE公司生產的iFIX5.1軟件；控制站同遠程I/O站之間采用Profibus-DP冗余網絡，PLC同上位機之間采用冗余以太網通訊。

本工程水區域系統，包括以下幾個部分。

（1）工業廢水集中處理系統。

（2）汽水取樣系統。

（3）化學加藥系統。

（4）循環水加藥系統。

（5）含油廢水系統。

（6）機組排水槽系統。

（7）除鹽水系統。

1.1 硬件配置及網絡結構

系統采用分散控制，集中監控（DCS控制），設置一套S7-400冗余控制器，作為水系統的主控制站，根據工藝布置設置3個遠程I/O站，分別為汽水取樣系統、化學加藥系統、機組排水槽系統。

主站和各遠程I/O站通過Profibus冗余總線進行通訊。采用IM153-2接口模塊實現冗余網絡通訊。

控制系統配置2臺操作員站，其中1臺工程師站。兩臺操作員站配置雙1000 Mbps以太網網卡（圖1）。

1.2 上位機HMI軟件

上位機軟件采用GE公司的iFIX 5.1，iFIX是全球最領先的HMI/SCADA自動化監控組態軟件。

工程師站安裝加強型iFIX軟件（iFIX Plus SCADA Pak Unlimited Developer Ver 5.1 Chinese），可實現數據采集，人機界面維護、歷史數據調用及查詢、趨勢圖顯示、報表等眾多功能。

操作員站安裝客戶端iFIX軟件（iFIX iClient Runtime Ver 5.1 Chinese），以客戶端服務器模式（C/S結構）訪問工程師站數據庫，并且在畫面顯示實時數據，趨勢圖顯示、報表及各種操作和設定。

通過在上位機iFIX上安裝西門子的S7A驅動程序，可以實現與下位機PLC的數據通訊并可實現同西門子PLC的網絡冗余切換。

2 基本原理

化學加藥系統主要作用是：為防止熱力系統的二氧化碳腐蝕及維持堿性水工況，對機組給水加氨處理；為防止熱力系統氧腐蝕，對機組給水采用加聯氨處理；為防止鍋爐受熱面沉積水垢及提高爐水PH值，爐水采用低磷酸鹽處理。

該加藥系統，均設計有手動和自動控制，當設備處于遠程控制時，將畫面切到手動控制狀態，可以手動操作，控制加藥量；當切到自動狀態時，根據設定的被調量，程序邏輯通過PID調節方式，自動調節加藥量，使被調量達到設定值。圖2為加藥系統手自動控制窗口。

以上為模擬量操作器基本控制原理，對于現場的電動閥門、風機、泵等設備，當現場設切換到遠程控制時，可通過遠方操作控制或通過聯鎖條件進行自動程序控制。

3 軟件設置

硬件連接完成后，需要通過Step7軟件進行硬件組態，并配置S7A驅動，才能將現場數據采集到上位機人機界面進行顯示。

3.1 下位機的硬件組態

該系統采用的是西門子S7-400冗余系統，在實現與上位機通訊之前，要對I/O模塊進行I/O地址、IP地址分配，并組態與CPU通訊。（圖3）為S7-400冗余系統硬件組態。

3.2 上位機與下位機通訊

在完成硬件組態后，要實現下位機PLC與上位機iFIX的通訊，需要對I/O驅動進行配置。iFIX的西門I/O驅動為S7A，需要對S7A進行配置，最后在iFIX的數據庫里完成相應的I/O地址的設置，就可以把數據采集到iFIX的數據庫。圖4為S7A I/O驅動配置窗口。

上面所有的問題解決完后，就可以把數據庫里的數據調到畫面上顯示，（圖5）是在運行狀態下汽水取樣顯示的一個畫面：

上面所有的問題解決完后，就可以把數據庫里的數據調到畫面上顯示，圖5是在運行狀態下汽水取樣顯示畫面。

4 報警的設置

該系統對采集的模擬量高低限數據、開關量（如跳閘、故障信號），在上位機軟件上設置報警功能。當模擬量信號達到設定的上下限或者設置了報警的開關量信號，就會在上位機上顯示報警信號，提醒操作人員及時采取必要的措施，避免不良后果產生。以下是篩選報警的腳本：

Sub DoFilter（Index As Integer， OptI/Onal pri）

Dim CmdIndex As Integer

Dim OB As Object

Dim Area As String

Dim oldFilter As String

Dim NewFilter As String

Dim Pos As Integer

Dim NodeN As String

'On Error GoTo deal

'AlarmSummaryOCX1.Refresh

oldFilter=AlarmSummaryOCX1.FilterString

Pos=InStr（1，oldFilter，"優先級="， vbTextCompare）

AlarmSummaryOCX1.PauseAlarmRead

If CmdSort1.BackColor = &HFFFF& Then

NodeN="COM"

Else

NodeN="WORKS"

End If

If IsMissing（pri）Then

CmdSort0.BackColor=&HFFAB69

Set OB=Me.FindObject（"CMDSORT" & Index）

OB.BackColor=&HFFFF&

If CmdSort1.BackColor=&HFFFF& Then

NodeN="COM"

Else

NodeN="WORKS"

End If

5 結語

此控制系統所有功能均已通過現場聯機調試與投用，結果表明該系統整個結構設計是合理的，冗余網絡系統是可靠的，能夠滿足各種情況下電廠水區域控制系統的要求。

參考文獻

[1]http：//www.ad.siemens.com.cn/download/Html/download.aspx DownloadID=1535&TreeID=4&URL=

%2fDownload%2fUpload%2fAS%2ffaq

%2fF0153.pdf，西門子冗余系統指南來源：西門子技術支持中心.

[2] http：//www.iFIXonline.com/article/2007/0206/article_248.htmliFIX系統配置指南.作者：iFIXonline，來源：杭州集益科技有限公司.

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[4]http：//www.gkong.com/gkong_bbs/dispbbs.aspID=102700.