工控产品PLC及变频器在水厂的应用(2)

三、控制系统构成

1、控制系统硬件

如图所示，江北水厂根据系统不同功能分为五个PLC站，应用三菱MELSECNET/10网组网通讯，通过A1SJ71UC24-R2与计算机通讯。利用电信局帧中继与公司调度室进行数据传输。远程测压点通过无线通讯进行数据传输。根据生产的特点五个PLC站分别为投加分站、平流池分站、滤池分站、反冲分站、主站。所有PLC站均采用三菱AnS系列PLC。

A、投加分站以过程控制为主，利用仪表、变频器进行投氯、投矾的回路控制。仪表输出4-20mA标准信号。

B、排泥车分站以逻辑控制为主，通过PLC发出的指令，指令通过中间继电器及变频器，对行车的电机及泵等设备进行开停、运行频率变化等控制，以达到运行的高度自动化。

C、滤池分站是逻辑控制与过程控制相辅相成，并加入了PID控制。在几个站中滤池分站属于最复杂繁烦，我厂有十组滤池，并且都投入运行，三菱PLC完全能达到控制要求。

D、反冲分站主要是以逻辑控制为主，当PLC接受到滤池站发出的反冲要求指令时，开始按程序顺序地进行控制。

E、主站以逻辑控制为主，其作用主要是加强报警功能，将各分站发生的紧急事故，第一时间通知值班人员。

以上各站中主站CPU选用三菱A2ASCPU-S1(I/O点数1024，存储容量256K，其它各站选用A2ASCPU(I/O点数512，存储容量64K，A/D转换模块选用A1S68AD，D/A转换模块选用A1S68DAI，在网络方面选用了A1SJ71BR11模块组成的同轴电缆总线方式的MELSECNET/10网。此网络的最大优点是当一个站由于电源故障或其它故障而脱网时，这个站将被分离，数据链接继续在有效的站间进行，当故障消除时，它自动返回在线状态，重新开始通信。从江北水厂投产运行至今，除了一次被雷电击坏了网络模块以外，还没有因PLC故障导致生产无法正常运行的事件发生。

由于篇幅有限，这里主要讲一下PID控制，水厂涉及PID控制回路主要是滤池站，在PID控制回路中要给出一个水位的设定值(SV值，通过PID控制单元将过程值(PV值与设定值(SV值对比，并执行PID控制算法，送出适合于执行机构特性的命令值(MV值。执行机构是由模拟输出控制。我厂共有10组滤池，因些组数设为10，设定执行周期为K100(1sec，P值为K1000(10，I值为K2000(200sec，D值为K0。实际应用中能满足控制要求，达到V型滤池恒水位控制的要求，我厂PID控制可以分为自动和手动两种方式，自动控制即由PLC进行全自动控制，不需要进行人工干预。手动控制即在上位机上给定一个阀位输出值(MV值，通过PLC对阀位进行控制，手动方式时内部设定点不与测量值校准。

编程梯形图软件用三菱公司的GPPW软件，在组网设置方面非常简便，在程序调试方面及在线检测方面已大大优越于老版本的GPPA。

在变频器的使用中，我们接触过两款三菱公司的变频器，FR-A044-2.2K和FR-E540-0.75K，产品均采用以微处理器核心的数字控制技术，在使用过程中都能达到很好的响应能力，具有频率设定检测、负荷选择、电流输入等，共计100多个参数选择。及对变频器过载、CPU故障、电机再生电压过大等多种故障进行监控。当设备发生故障时，该变频器可及时停止运行，防止事态恶习化，并通过参数单元显示故障代码，提高查找故障的效率。相比FR-E540-0.75K调节参数设置方面没有FR-A044-2.2K方便。使用变频器后感觉最大的优点是：变速区段全由软件设置，具有柔性控制的特点。

2、控制系统监控组态软件

江水水厂的人机监控系统由位于中控室的两套FIX6.15组态软件及投加室一套组态王软件构成，组态软件与PLC构成了上、下位机关系。通过专用的I/Odirver将二者结合起来，实现数据采集和监控(SCADA的任务。组态软件支持第三方应用程序的运行，具有操作简单、管理方便、安全性、维护性、可移植性、稳定性强的特点。我们还利用FIX通过ODBCSQL实现了与调度室数据传输任务，保证了系统的开发性和可扩展性。FIX提供了报警系统生成、显示、存储报警信息等功能，使下位机PLC的事件实时地显示出来。

四、结束语

本系统在江北水厂已稳定运行近四年多，运行结果表明三菱自动化PLC及变频器与组态软件组成的PLC+PC系统能充分满足对水厂控制系统的要求，对水厂的安全运行、提高供水质量、节能降耗、优化管理等方面起到了至关重要的作用。