南海市第二水廠設(shè)計總規(guī)模為日供水100萬m3, 擔(dān)負北江以北大部分鎮(zhèn)區(qū)生產(chǎn)和生活用水的供應(yīng)，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，自控項目主要對一期自控工程進行改造和二期自控工程建設(shè)，并為后續(xù)擴建預(yù)留接口。 生產(chǎn)工藝 凈水廠的生產(chǎn)過程如圖1所示，主要分為以下幾個工藝過程： [align=center] 圖1: 凈水廠生產(chǎn)流程[/align] ■取水 通過多臺大型離心泵將江河地表水抽入凈水廠。 ■投藥 按一定的工藝要求投入混凝劑及氯氣，達到混凝和消毒。 ■絮凝 地表水投入混凝劑后的反應(yīng)，并排出反應(yīng)后沉淀的污泥。 ■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，并定時反沖洗石英砂。 ■送水 通過多臺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)。 控制方案 由于自來水生產(chǎn)工藝主要具有以下特點： ■各生產(chǎn)工藝段相對獨立，單體設(shè)備多； ■采集的數(shù)據(jù)量大且種類多，但上下游相關(guān)聯(lián)的生產(chǎn)參數(shù)少； ■自來水生產(chǎn)具有連續(xù)性、不可替代性和不間斷性； ■各工藝段距離遠，設(shè)備分散，組網(wǎng)相對復(fù)雜。 根據(jù)以上特點，本系統(tǒng)選用OMRON的中小型PLC對各工藝段或設(shè)備分散控制，通過OMRON Protocol和Controller Link組成網(wǎng)絡(luò)，各工藝段控制室和中控室設(shè)置上位機，構(gòu)建人機界面進行生產(chǎn)管理和對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行后續(xù)處理。全廠控制網(wǎng)絡(luò)如圖2所示。 [align=center] 圖2：全廠控制網(wǎng)絡(luò)圖[/align] 監(jiān)控系統(tǒng)的硬件配置為：上位機選用高可靠性的微型計算機，擴展了Controller Link 支持卡3G8F7 CLK211-E, 配置有8套中型PLC OMRON C200HG，1套OMRON CS1H，8套小型PLC OMRON CQM1，8套CPM2A ，全部中型PLC和上位機通過Controller Link線纜通信單元CLK21和操作站上擴展的通信單元3G8F7-CLK21-E組成Omron Controller Link網(wǎng)絡(luò)，小型PLC通過OMRON Protocol與相關(guān)功能間的中型PLC相聯(lián)。OMRON公司的Controller Link網(wǎng)絡(luò)是OMRON主要的FA（工廠自動化）級別的網(wǎng)絡(luò)，是一種使用令牌總線通信的網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點都可作為主站進行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。 通過設(shè)置數(shù)據(jù)鏈接，節(jié)點間可以自動交換預(yù)置區(qū)域內(nèi)數(shù)據(jù)。該網(wǎng)絡(luò)中控制通信的節(jié)點稱為發(fā)牌單元，它控制令牌，檢查網(wǎng)絡(luò)和執(zhí)行相關(guān)的任務(wù)。這種總線型拓撲結(jié)構(gòu)具有最大的靈活性，易于擴充和維護，滿足了系統(tǒng)可擴展性要求。由于采用了分布式控制技術(shù)，可確保Controller Link網(wǎng)絡(luò)不會因某個站點故障而崩潰，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本系統(tǒng)中采用屏蔽雙絞線作為Controller Link網(wǎng)絡(luò)的通信介質(zhì)，整個網(wǎng)絡(luò)由網(wǎng)橋分成兩段，主要是為了滿足其對通訊距離的要求，同時可適應(yīng)以后擴展的需要。由于各節(jié)點距離較大，傳輸速率設(shè)為500kbps，可滿足系統(tǒng)實時性要求。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，同時利用網(wǎng)絡(luò)將它們緊密聯(lián)結(jié)，實現(xiàn)集中管理，降低了故障風(fēng)險，提高了可靠性，是一種經(jīng)濟可行的方案。 在取水及送水工藝段上，主要設(shè)備都為多臺大型離心水泵和10kV高壓直流電機，因此每一高壓配電柜選用一臺Sepam2000 （施耐德生產(chǎn)，專用于配電柜控制的小型PLC） 進行數(shù)據(jù)采集和控制，通過RS485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，而且當某臺PLC發(fā)生故障時可以方便斷開而不影響其他設(shè)備的正常生產(chǎn)。對于沉淀池排泥車的控制，由于排泥車在長達近百米的沉淀池上前后移動，因此其控制所用小型PLC利用電臺與控制室間的C200HG通過RS232接口進行1：N通訊，電臺型號為MDS-SCADA-24810，為直接數(shù)字調(diào)制解調(diào)電臺，工作頻率范圍在2.4G～2.4835GHz，支持標準的異步通訊協(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。二期濾池選用多個小型PLC（OMRON CQM1H）分散控制，可以較好地解決因控制設(shè)備故障而造成全部濾池停產(chǎn)的問題。 程序結(jié)構(gòu) 本系統(tǒng)全部設(shè)備的控制都由PLC來完成，PLC程序利用OMRON-CX-Programmer軟件編制。在各工藝段及單體設(shè)備其控制程序亦相對獨立，部分相同的工藝采用子程序模式，因此程序結(jié)構(gòu)比較簡單，調(diào)試和維修方便。 人機界面 該系統(tǒng)人機界面以組態(tài)軟件iFix3.0為平臺開發(fā)，由若干個畫面組成：總畫面（水廠水處理工藝）、各系統(tǒng)工藝圖、報警窗口等。為增加畫面的可讀性和可觀賞性，主要畫面均采用立體圖形式（用3ds、flash等軟件繪制），在畫面的相關(guān)位置顯示該設(shè)備的所有主要運行參數(shù)。設(shè)備的控制通過點擊該設(shè)備進入，shift+鼠標左鍵可打開該設(shè)備的幫助文件，包括設(shè)備檔案、運行規(guī)程等。iFix與OMRON PLC的通訊由OMRON的FinsGateway和Intellution 的驅(qū)動程序OMF或OMR完成，這是整個系統(tǒng)正常運行的關(guān)鍵。 ■ 總畫面：表現(xiàn)的是整個水廠的水處理工藝（立體圖形式），從取水、投藥、投氯、絮凝沉淀、過濾到供水。在相關(guān)位置顯示水處理的各主要控制參數(shù)以及重要設(shè)備的主要控制參數(shù)，可以點擊進入各分站。 ■ 各系統(tǒng)工藝圖：主要有取水工藝圖、投礬工藝圖、投氯工藝圖、絮凝池、排泥車、濾池、送水工藝圖、高低壓配電圖等。除配電圖外，均采用立體圖形式，畫面直觀醒目，而且能夠表達比平面圖更豐富的信息。 ■ 報警窗口：所有報警顯示的同時，喇叭會一直響到確認為至。也可以按需要分類顯示。 ■ 設(shè)備控制參數(shù)設(shè)定：參數(shù)設(shè)定時會檢查輸入?yún)?shù)是否正確（錯誤參數(shù)不能輸入）、參數(shù)有無正確下載至PLC，如果出錯會報告操作人員。 ■ 生產(chǎn)報表：分生產(chǎn)情況（設(shè)備運行參數(shù)）、生產(chǎn)統(tǒng)計兩種報表。老系統(tǒng)沒有生產(chǎn)情況報表，生產(chǎn)統(tǒng)計報表也不能正確生成。針對這種情況，我們?nèi)嫘薷牧薖LC程序，并且為節(jié)省存儲空間和查詢方便起見，將平時的生產(chǎn)數(shù)據(jù)都存放在歷史數(shù)據(jù)庫里，在需要時可即時生成報表。 ■ 歷史曲線：可查詢?nèi)珡S所有主要運行參數(shù)的歷史情況。為便于設(shè)備運行情況分析，可以在同一畫面下同時顯示設(shè)備的歷史運行情況與當前的運行情況以作對比。 ■ 為防止設(shè)備控制出錯，所有設(shè)備分別有中控（中控室上位機控制）、現(xiàn)控（現(xiàn)場車間上位機控制）、自動、就地（設(shè)備不受PLC控制）4種控制方式，可以隨需要隨時轉(zhuǎn)換。 ■全廠的所有工作站都可看到全廠的運行情況。 結(jié)束語 本項目是由工業(yè)計算機和中小型PLC組成的集散型控制系統(tǒng)，在計算機上能實現(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控制的要求。整個方案經(jīng)濟實用，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。