S7-400在自来水厂控制中的应用

一、 项目简介

安庆市自来水公司为国家中型企业，始建于1911年。自新中国成立，特别是改革开放以来，供水事业有了很大的发展。现供水能力为日供水量41.5万m3，其中第三水厂是利用德国政府贷款，引进国外先进的技术及设备而兴建的一座现代化水厂。该水厂的主要生产设备从国外进口：西门子公司SIMATIC S7-400 PLC和西门子工控计算机组成的自动控制系统、RTU、KSB水泵、VEM电机、Erhard阀门、Passavant闸板阀、Auma电动驱动装置、Passavant搅拌器、ALLDOS加氯系统、Jesco加药机、E+H和SIEMENS仪表、中低压开关柜等；其它设备在国内采购，如刮吸泥机、高压开关柜等。

二、 系统介绍

第三水厂于1996年底动工兴建，设计规模20万m3/d。净水工艺系机械混合、机械絮凝平流沉淀池，均粒滤料滤池等常规净水工艺。

控制系统由两台上位机、一台编程器和四套SIEMENS S7-400PLC、一套S7-300PLC及24个ET200M组成。上位机为SIEMENS工控机，配置为80586英特尔奔腾处理器166MHZ/32MB/1.2G/20″CRT/HP 4L打印机/EPSON LQ-1600K打印机。上位机的软件是WinCC V4.0,系统中文平台是中文之星。
现场一共有五个PLC分站，主要模板有：CPU有CPU413-1（2块）、CPU413-2DP（2块）、CPU314IFM（1块）；通讯模板有CP443-5（3块）、CP441-2（2块）和CP342-5（1块）；信号模板有SM431（9块）、SM432（1块）、SM421（22块）、SM422（5块）、SM331（25块）、SM322（25块）、SM321（50块）、SM334（1块）和接口模块、机架若干等。编程器为PG740。PLC编程软件为STEP7 V4.02,操作员面板的编程软件是Protool。
整个自动控制系统主要负责采集和显示现场仪表、水泵、阀门、搅拌器等设备的运行数据、状态，负责执行通过操作员面板发出的手动命令和能按照应用软件程序对现场设备进行自动控制，并能自动存储工艺数据和自动打印报表和故障信息等。

三、 控制系统结构与配置

水厂的自动控制系统采用“集中检测、分散控制”的方式，构成“纵向分层，横向分站”的网络体系结构，整个控制系统网络分为二层：
第一层为现场设备控制层：主要有各现场PLC控制分站、检测仪表、电控设备等组成。直接完成生产过程中的数据采集、调节控制以及实现反馈控制或顺序控制等功能。根据水厂生产工艺流程和现场构筑物的分布情况，分为五个分站；取水泵房分站、加药间分站、加氯分站、滤池分站、送水泵房分站。
第二层为中心控制室操作站：设有两台监控计算机，采用双机热备方式，如果一台出现故障，则另一台仍然能够独立工作，并且具有所有的功能，以确保整个控制系统的可靠性、连续性和安全性，根据需要可以完成全厂生产处理的在线监测，并向PLC发出控制命令。

中心控制室内的监控计算机与加药间分站、加氯分站、滤池分站、送水泵房分站采用Profibus通过TCP/IP通讯协议组成工业局域网。局域网采用光缆连接，每个分站以双绞线通过光缆连接模块（OLM）连至Profibus网，中心控制室内的工控机通过CP5412网卡和OLM连至Profibus网。由于水厂取水泵房距离水厂距离2公里多，该分站与厂区控制系统采取有线通讯的实际操作性很小，因此采取了无线传输方式将该分站的一些重要数据发送至厂区的送水泵房分站，从而传送到系统网络。

在滤池分站，由于滤池共有24组，分布范围比较大，距离长度比较大，所以在每组滤池设立了一个ET200M，将滤池分站PLC作为主站，24个ET200M作为从站，采用西门子Profibus-dp现场总线。