一、工藝描述 安徽省六安市第二自來水廠座落在該項市南郊的淠河旁邊，因第一自來水廠已經(jīng)停用，所以該廠目前成為六安市唯一的供水廠。該廠原設(shè)計供水能力10萬噸/天，通過擴建改造達到14萬噸/天。 同大部分水廠一樣，其工藝流程圖如下圖所示： 　　 ●源水泵房：用來將源水送到預(yù)處理的沉淀池中 ●加藥：將配好的礬液添加到源水中進行混合 ●平流沉淀池：添加礬液經(jīng)混合后，用于將水中絮凝物沉淀出來的池子 ●濾池：池內(nèi)的主要物質(zhì)為石英砂，對從沉淀池來的水進行過濾，加氯之后，流入清水池 ●加氯：將水中通入氯，主要作用是殺菌、消毒 ●送水泵房：將清水池的水通過恒壓供水裝置送入自來水管網(wǎng) 二、控制任務(wù) 為提高供水系統(tǒng)的安全性、可靠性，采用了以下的改造方案 ●加藥系統(tǒng)，使其具有自動加藥的功能 ●通過對濾池反沖洗的改造，使其具有自動反沖洗的功能，省去繁索的人工操作 ●增設(shè)了自動加氯機，使其根據(jù)出水余氯值，自動控制加氯量 ●改造低壓配電系統(tǒng)，使之對電壓、電流、有功功率、無功功率及功率因數(shù)具有遠程監(jiān)測、記錄、報警的功能 ●建立水廠中控室，實現(xiàn)三級自動化監(jiān)控，通過中控室的通訊工作站一方面將數(shù)據(jù)送到模擬屏上，另一方面通過無線數(shù)傳電臺將數(shù)據(jù)送到市自來水公司 三、控制方式介紹 　　整個六安二水廠的控制網(wǎng)絡(luò)如下圖 　　 2臺上位機監(jiān)控主站通過5613卡與下面3臺PLC分站通訊，通訊方式采用PROFIBUS-FMS總線方式，每個PLC分站選用S7-300，CPU為315-2DP，F(xiàn)MS通訊模塊選用的是CP343-5，并且每個分站通過MPI口連接一個TP27-10”的觸摸屏。 濾池分站PLC1通過集成的PROFIBUS-DP下面連了16個S7-200濾池子站和1個S7-200反沖洗子站。每個濾池子站通過編程口掛一個TP070觸摸屏，每個濾池子站控制每格濾池的運行。反沖洗子站的S7-200通過自由口協(xié)議與反沖洗泵變頻器MM430進行通訊。 出水泵房分站PLC2通過接口模塊IM360和IM361擴展了兩個機架，在CPU的MPI口又連了一臺工控機，作為泵房的監(jiān)控站，工控機的通訊卡為CP5611卡。通過集成的PROFIBUS-DP口連了一個ET200M分布式I/O和一個S7-200，ET200M安裝在取水泵站，用以對取水泵及進水閥的控制，S7-200為CPU226，通過自由口與出水泵的變頻器通訊。CP340模塊利用RS485口與配電中心的電量監(jiān)測儀表HC6000相連，通過Modbus協(xié)議進行通訊。將采集的電量參數(shù)送給監(jiān)控計算機。 加藥分站PLC3配置了一塊CP340、一塊CP341及一些I/O模塊。CP340與10臺電機保護儀通過RS-485口進行通訊，CP341與二臺加氯機進行通訊，加氯機的通訊波特率為19200bit/s，而CP340的最大速度為9600 bit/s，所以選擇了CP341與加氯機通訊。 兩臺監(jiān)控主站通過網(wǎng)絡(luò)交換機與通訊工作站組成以太網(wǎng)，通訊工作站的計算機采集監(jiān)控計算機的數(shù)據(jù)。一方面通過串口1與模擬屏（6×2.8米）通訊，將水廠參數(shù)實時在模擬屏上顯示；另一方面通過串口2與數(shù)傳電臺相連，將數(shù)據(jù)經(jīng)電臺傳送至自來水公司的通訊主機上。 整個水廠的控制方式分三級，現(xiàn)地、分站控制、遠程控制。當現(xiàn)地的轉(zhuǎn)換手柄置于現(xiàn)地操作方式時，此時的優(yōu)先級最高，禁止上位對其操作；當轉(zhuǎn)換手柄轉(zhuǎn)換至遠程時，此時由中控室的監(jiān)控主機進行控制，主機可以選擇是否讓觸摸屏操作，也可隨時取消觸摸屏的操作。 　　 四、控制難點 自動加藥一般是水廠控制的一個難點，因為加藥控制主要是控制加藥量，也就是控制計量泵的轉(zhuǎn)速，本方案采用出水濁度儀的輸出信號（4～20mA）作為計泵泵的反饋，但因從加藥到出水，中間需要較長的時間，所以在控制方面有較大的滯后，為解決這個問題，通過對過去的加藥經(jīng)驗和現(xiàn)實已知的對象狀況（原水濁度、溫度、流量、PH值等）的分析，推斷出目前實際需要的加藥量，根據(jù)出水濁度對投藥量作微調(diào)，結(jié)合實際水流量將數(shù)據(jù)送至執(zhí)行機構(gòu)，該方案充分利用工控機的運算能力。 中控室兩個監(jiān)控主站的應(yīng)用軟件采用的是WICC組態(tài)軟件，利用Profibus-FMS與下面3個PLC分站通訊，當運行一臺監(jiān)控主機時，只能讀到PLC1和PLC3子站，PLC2的數(shù)據(jù)讀不到，檢查線路也沒有問題，如果兩臺上位機同時運行，有一臺主機能讀到PLC1和PLC3站，另一臺主機卻只能讀到PLC3站。經(jīng)咨詢西門子技術(shù)支持和查閱有關(guān)資料，判斷可能原因是CPU的通訊資源有限，選用的CPU為6ES7 315-2AF03-OABO，我也做過一個試驗，如果將PLC2的觸摸屏去掉，監(jiān)控主機就可采集到該站的數(shù)據(jù)，所以證實上述的分析。 解決的辦法：更換新的CPU（6ES7 315-2AG10-OABO）后，并在編程軟件STEP7 5.1的硬件配置中更換CPU的配置，隨后將CPU的屬性打開，在Communication選項中將OP Communication中的默認值1改為4，S7 Standard默認值12改為8即可。最后將硬件配置下載到CPU后，下面每個站的數(shù)據(jù)都能讀取，因為新的CPU支持最大16個連接點。 四、結(jié)束語 該自動控制系統(tǒng)充分利用了西門產(chǎn)品分散式結(jié)構(gòu)和多界面的網(wǎng)絡(luò)功能，應(yīng)用十分靈活。經(jīng)使用一年多的使用，系統(tǒng)運行較穩(wěn)定，未出現(xiàn)異常。 　　 　　參考文獻： 　　1、S7-300可編程控制器產(chǎn)品目錄 　　2、西門子工業(yè)通訊及現(xiàn)場設(shè)備產(chǎn)品目錄2001 　　3、STEP7 5.1編程手冊