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摘 要 2013年我厂对自控系统进行了升级改造，PLC全部采用美国AB公司生产的controlLogix系列PLC，组态软件采用factory talk view se，针对我厂实际运行情况及工艺要求，对PLC自动配药及自动排泥程序进行了完善与升级。本文对整个系统设计思想及应用进行了必要的阐述。
关键词 自动控制；PLC；以太网；监控组态；升级改造
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）042-094-02
长春第四净水厂1996年建成，总供水量为每日25万吨，水处理工艺过程主要包括：取水（不在厂区）、反应（加药混凝）、沉淀、过滤、加氯消毒、送水（不在厂区）六个主要环节。整个控制系统PLC及组态软件采用日本山武霍尼韦尔公司的产品。系统运行至今，已经超过了设备使用期限及零部件更换周期，系统硬件与软件及网络拓扑结构已经不适应现代化水厂的要求，并且故障不断，没有原装日本零部件可提供，严重影响生产的正常运行。
1 改造后各工作站实现的功能
根据水厂工艺及控制要求，整个控制系统下设四个主工作站，两个反冲洗子站（触摸屏），控制器全部采有AB公司ControlLogix系列PLC，网络采用Ethernet环形网络进行通讯，每个结点PLC模块及上位机采用星形连接。
1.1 沉淀池工作站
现场设备运行状态监控及工艺参数设置、仪表数据采集，排泥周期及排泥阀开关时间、开关顺序控制。
1.2 投药工作站
现场设备运行状态监控及工艺参数设置、仪表数据采集，混凝剂活化硅酸及助凝剂聚合氯化铝自动配置。
1.3 过滤池工作站（反冲洗子站）
滤池工况及现场设备运行状态监控及工艺参数设置、仪表数据采集，滤池反冲洗（触摸屏）的自动控制。
1.4 中控室工作站
全厂生产工艺流程监控、水质参数及设备状态监控，数据采集、趋势曲线及报表生成，报警记录查询及打印，厂区送水阀门调整。
2 控制系统构成
2.1 网络构成
由图1可看出系统网络为标准的以太网，网络协议为TCP/IP。按物理构成可分为三层。
2.1.1 管理层
由两台中控计算机、服务器、以太网交换机，通讯介质采用无屏蔽双绞线，通讯速率为100 M。网络拓扑结构为星网。向下通过光纤交换机与控制层网络相连。主要用于全厂制水过程中的监控。
2.1.2 控制层
处于三层网络的中心层。四套现场PLC工作站和冗余工业以太网构成，通讯速率100 Mbps。这是水厂自动控制的核心，其网络设备采用工业级光纤交换机。通讯介质采用四芯多模光纤，通讯速率为10/100 M。网络拓扑结构为环网。主要用于全厂制水过程中的控制与监测。
光纤环网相对于总线型结构具有线路冗余功能，即当某处的光纤断开时，整个系统仍能继续正常工作。
2.1.3 现场层
通过以太网络把沉淀池、过滤池、加药间、中控室连在一个环网内，这样通讯具有独立性。
2.2 自控系统硬件构成
ControlLogix系列PLC采用框架式设计安全可靠，安装容易，无需工具。端子可取下，接线方便， 更换快速。
可带电热插拔。安装方便。经过严格选型确定采用以下模块作为改造PLC主要类型：
CPU模块1756-L73；
同步冗余模块1756-RM/1756-RMC1；
电源模块1756-PA75/72；
以太网模块1756-EN2T/R；
DI1756-IB16；
DO1756-OB16E；
AI1756-IF8；
AO1756-OF8。
2.3 工控系统软件构成
操作系统windows XP；
Factory Talk View se组态软件；
通讯平台软件：RSLinx；
Logix系列PLC编程软件：RSLogix5000；
PenelViewPlus触摸屏软件：Factory Talk View ME。
2.4 控制系统功能
2.4.1 现场数据采集与保存
对现场水质检测仪表、各种计量仪表的数据进行定时采集，并把它们保存到创建的SQL SERVER数据库中，通过组态软件FTVse生成各种报表。
2.4.2 现场设备手动与自动控制
现场设备分手动与自动控制两种控制模式，由现场自动与手动切换开关进行模式切换。手动控制由各站点值班人员现场控制设备的启停，自动控制由值班人员通过屏幕中控操作控制或由PLC程序顺序执行控制设备。
2.4.3 实时数据及查询与分析
利用FTV SE软件对一些需要查询历史数据的参数绘制曲线图，数据定时采集，在线存储，数据连续记录，按一定的周期采样，数据采用先入先出的保留形式，保存期限不定期，由硬盘容量决定。
2.4.4 人机对话界面显示
各站点计算机显示的画面有水厂工艺流程总图、沉淀池、过滤池监控画面、设备操作画面、曲线图、调用菜单画面、报警画面、报表画面。工作通过调用这些画面可以全面地了解水厂的运行情况，并且很方便地对设备操作。
2.4.5 报警功能
在任何时间和在任何显示页面均能在画面底部显示出报警信息，包括报警内容、报警时间、报警地点。并通过各工作站上位机的音箱给予声音报警，提醒值班人员迅速查看报警内容并及时通知相关技术人员处理设备故障。同时增设历史报警查询及打印功能，具体通过调用报警服务器数据信息，然后利用EXCEL进行历史报警检索，打印。
2.4.6 报表功能
本系统生成报表数据从SQL服务器存储的数据中调用，然后用EXCEL输出报表，有利于查询、打印。报表有以下三种，即日报表、月报表、年报表。
3 结束语
ControlLogixPLC系统在长春第四净水厂运行稳定，通过组态软件及编程软实现其强大功能，为水厂安全生产提供了坚实可靠的技术支持，使我厂自动化生产水平又上了一个台阶。
参考文献
[1]邓李.CONTROLLOGIX系统实用手册[M].机械工业出版社，2008.
[2]薛迎成.罗克韦尔PLC技术基础及应用[M].中国电力出版社，2009.
[3]浙江大学罗克韦尔自动化技术中心.可编程序控制器系统[M].浙江大学出版社，2005.
关键词 自动控制；PLC；以太网；监控组态；升级改造
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）042-094-02
长春第四净水厂1996年建成，总供水量为每日25万吨，水处理工艺过程主要包括：取水（不在厂区）、反应（加药混凝）、沉淀、过滤、加氯消毒、送水（不在厂区）六个主要环节。整个控制系统PLC及组态软件采用日本山武霍尼韦尔公司的产品。系统运行至今，已经超过了设备使用期限及零部件更换周期，系统硬件与软件及网络拓扑结构已经不适应现代化水厂的要求，并且故障不断，没有原装日本零部件可提供，严重影响生产的正常运行。
1 改造后各工作站实现的功能
根据水厂工艺及控制要求，整个控制系统下设四个主工作站，两个反冲洗子站（触摸屏），控制器全部采有AB公司ControlLogix系列PLC，网络采用Ethernet环形网络进行通讯，每个结点PLC模块及上位机采用星形连接。
1.1 沉淀池工作站
现场设备运行状态监控及工艺参数设置、仪表数据采集，排泥周期及排泥阀开关时间、开关顺序控制。
1.2 投药工作站
现场设备运行状态监控及工艺参数设置、仪表数据采集，混凝剂活化硅酸及助凝剂聚合氯化铝自动配置。
1.3 过滤池工作站（反冲洗子站）
滤池工况及现场设备运行状态监控及工艺参数设置、仪表数据采集，滤池反冲洗（触摸屏）的自动控制。
1.4 中控室工作站
全厂生产工艺流程监控、水质参数及设备状态监控，数据采集、趋势曲线及报表生成，报警记录查询及打印，厂区送水阀门调整。
2 控制系统构成
2.1 网络构成
由图1可看出系统网络为标准的以太网，网络协议为TCP/IP。按物理构成可分为三层。
2.1.1 管理层
由两台中控计算机、服务器、以太网交换机，通讯介质采用无屏蔽双绞线，通讯速率为100 M。网络拓扑结构为星网。向下通过光纤交换机与控制层网络相连。主要用于全厂制水过程中的监控。
2.1.2 控制层
处于三层网络的中心层。四套现场PLC工作站和冗余工业以太网构成，通讯速率100 Mbps。这是水厂自动控制的核心，其网络设备采用工业级光纤交换机。通讯介质采用四芯多模光纤，通讯速率为10/100 M。网络拓扑结构为环网。主要用于全厂制水过程中的控制与监测。
光纤环网相对于总线型结构具有线路冗余功能，即当某处的光纤断开时，整个系统仍能继续正常工作。
2.1.3 现场层
通过以太网络把沉淀池、过滤池、加药间、中控室连在一个环网内，这样通讯具有独立性。
2.2 自控系统硬件构成
ControlLogix系列PLC采用框架式设计安全可靠，安装容易，无需工具。端子可取下，接线方便， 更换快速。
可带电热插拔。安装方便。经过严格选型确定采用以下模块作为改造PLC主要类型：
CPU模块1756-L73；
同步冗余模块1756-RM/1756-RMC1；
电源模块1756-PA75/72；
以太网模块1756-EN2T/R；
DI1756-IB16；
DO1756-OB16E；
AI1756-IF8；
AO1756-OF8。
2.3 工控系统软件构成
操作系统windows XP；
Factory Talk View se组态软件；
通讯平台软件：RSLinx；
Logix系列PLC编程软件：RSLogix5000；
PenelViewPlus触摸屏软件：Factory Talk View ME。
2.4 控制系统功能
2.4.1 现场数据采集与保存
对现场水质检测仪表、各种计量仪表的数据进行定时采集，并把它们保存到创建的SQL SERVER数据库中，通过组态软件FTVse生成各种报表。
2.4.2 现场设备手动与自动控制
现场设备分手动与自动控制两种控制模式，由现场自动与手动切换开关进行模式切换。手动控制由各站点值班人员现场控制设备的启停，自动控制由值班人员通过屏幕中控操作控制或由PLC程序顺序执行控制设备。
2.4.3 实时数据及查询与分析
利用FTV SE软件对一些需要查询历史数据的参数绘制曲线图，数据定时采集，在线存储，数据连续记录，按一定的周期采样，数据采用先入先出的保留形式，保存期限不定期，由硬盘容量决定。
2.4.4 人机对话界面显示
各站点计算机显示的画面有水厂工艺流程总图、沉淀池、过滤池监控画面、设备操作画面、曲线图、调用菜单画面、报警画面、报表画面。工作通过调用这些画面可以全面地了解水厂的运行情况，并且很方便地对设备操作。
2.4.5 报警功能
在任何时间和在任何显示页面均能在画面底部显示出报警信息，包括报警内容、报警时间、报警地点。并通过各工作站上位机的音箱给予声音报警，提醒值班人员迅速查看报警内容并及时通知相关技术人员处理设备故障。同时增设历史报警查询及打印功能，具体通过调用报警服务器数据信息，然后利用EXCEL进行历史报警检索，打印。
2.4.6 报表功能
本系统生成报表数据从SQL服务器存储的数据中调用，然后用EXCEL输出报表，有利于查询、打印。报表有以下三种，即日报表、月报表、年报表。
3 结束语
ControlLogixPLC系统在长春第四净水厂运行稳定，通过组态软件及编程软实现其强大功能，为水厂安全生产提供了坚实可靠的技术支持，使我厂自动化生产水平又上了一个台阶。
参考文献
[1]邓李.CONTROLLOGIX系统实用手册[M].机械工业出版社，2008.
[2]薛迎成.罗克韦尔PLC技术基础及应用[M].中国电力出版社，2009.
[3]浙江大学罗克韦尔自动化技术中心.可编程序控制器系统[M].浙江大学出版社，2005.