基于PROFIBUS总线技术的自控系统和智能仪表在水处理行业中的应用(3)

作者：曹清宇1赵建军2赵瑾1郑伟1王斌1苏波1
供稿：米尔自动化网
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发布时间：2012-08-07

1．三级控制方式简述

(1)管理层

管理层负责监控厂区的五个PLC控制站及其下属的各个从站的运行情况，管理层由四台SIE-MENS工业控制计算机组成，安装WinCC组态软件，可实现上位系统的监控和全厂报表、数据趋势的生成。管理层通过光纤以太环网和五个控制层PLC进行通信，通过控制层对现场层设备进行中控远程操作。管理层使用西门子SCALANCEX408-2光电交换机进行网络连接，并设置固定IP地址进行通信，如图7所示。

图7设定固定IP地址进行通信

(2)控制层

控制层主要功能是从管理层接收数据和指令，PLC按照预先编制的程序对设备进行操作，并且周期扫描各个从站状态，将现场设备运行情况传送至管理层控制计算机，实现上下位之间、中控和现场之间指令发送和信息传输。控制层由五个PLC主控站构成，每个主控站和中控计算机之间采用光纤以太环网连接，各个主控PLC站依照工艺及控制设备的区别进行配置，其核心为西门子s7-400系列PLC，CPU模块为CPU414-3DP，并通过CP443-1以太网模块及SCALANCEX408-2光电交换机连接至光纤环网。主控PLC通过CP443-5Profibus总线模块级联现场总线与现场层S7-200从站通信，实现主一从分布式控制，如图8所示。

图8主一从分布式控制

(3)现场层

现场层通过PROFIBUS-DP总线和控制层通信。现场通用设备通过MCC柜进行相关操作，MCC与主控PLC之间为硬接线，设备I/O点采用西门子IM153_2模块扩展成为总线远程I/O站。变频器、格栅机、刮泥机、排泥阀等集成西门子S7-200PLC作为现场控制从站。S7-200PLC通过西门子EM277通信模块与PROFIBUS-DP总线连接，将采集到的数据传输至控制层主控PLC(S7-400)。

现场层过程检测和在线分析仪表是Siemens、HACH、E+H公司支持PROFIBUS-DP总线的智能仪表；污泥处理区为防爆区域，故采用具有本质安全的PROFIBUS-PA总线。在主控PLC上配置IM153H2模块和FDC157-0DP/PA耦合器，将PA总线耦合至DP总线实现PA协议仪表与主控PLC之间的数据传输，如图9所示。

图9PA协议仪表与丰榨PLC之间的数据传输