現(xiàn)場(chǎng)總線在軟水處理控制中的應(yīng)用

1、文章來源 畢業(yè)論文網(wǎng) 現(xiàn)場(chǎng)總線在軟水處理控制中的應(yīng)用文章來源 畢業(yè)論文網(wǎng) 在許多企業(yè)，軟水處理系統(tǒng)是鍋爐運(yùn)行不可缺少的重要組成部分，水質(zhì)處理的好壞直接影響的鍋爐的壽命和安全。充分利用先進(jìn)成熟的profibus現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)軟水處理系統(tǒng)的自動(dòng)控制，是生產(chǎn)和信息化管理的必然途徑。多年來，profibus風(fēng)靡全球，成功地應(yīng)用于制造業(yè)、樓宇、過程控制和電站自動(dòng)化，profibus產(chǎn)品在世界市場(chǎng)上被普遍接受，市場(chǎng)占有率超過40%，年增長(zhǎng)率20%30%，目前支持profibus標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品超過1500多種，分別來自國(guó)際上250多個(gè)生產(chǎn)廠家。在世界范圍內(nèi)已安裝運(yùn)行的profibus設(shè)備已超過200萬臺(tái)。pr

2、ofibus是一種國(guó)際化、開放式、不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，總線存取協(xié)議是通過osi參考模型第二層（數(shù)據(jù)鏈路層）來實(shí)現(xiàn)的，它包括了保證數(shù)據(jù)可靠性技術(shù)及傳輸協(xié)議和報(bào)文處理。由profibus-fms、profibus-dp和profibus-pa組成了profibus系列。profibus-fms主要用于工廠、樓宇自動(dòng)化的單元級(jí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)變量的訪問、程序調(diào)用、運(yùn)行控制及事件管理等；profibus-dp主要用于現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的高速數(shù)據(jù)傳輸、解決自動(dòng)控制系統(tǒng)（如plc、pc等）通過高速串行總線與分散的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（i/o、驅(qū)動(dòng)器、閥門等）之間的通信任務(wù)。 profibus-pa是profibus-dp在

3、保持其通訊協(xié)議的條件下，增加了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表而言優(yōu)選的傳輸技術(shù)，是profibus-dp向現(xiàn)場(chǎng)的延伸。1系統(tǒng)控制功能1.1軟水處理系統(tǒng)工藝流程軟水處理系統(tǒng)是基于鈉離子交換原理進(jìn)行工作的，自來水（要求進(jìn)水壓力在0.20.3mpa）經(jīng)軟水處理器處理后進(jìn)入軟水箱，經(jīng)恒壓供水系統(tǒng)送往冷卻循環(huán)水池、冷凍水池和鍋爐房等。在設(shè)定好產(chǎn)水量后，打開進(jìn)水開關(guān)，軟水處理器按4個(gè)過程循環(huán)工作，如下圖所示：這4個(gè)過程的完成是通過對(duì)多路閥工作位置的切換來實(shí)現(xiàn)的：軟水處理器工作至設(shè)定產(chǎn)水量后進(jìn)入反洗過程，反洗t1時(shí)間后進(jìn)入再生過程；在軟水處理器再生過程中，軟水處理器通過虹吸方式從鹽液箱吸入飽和鹽溶液進(jìn)行罐內(nèi)樹脂的再生，經(jīng)過t2

4、時(shí)間再生完成后，進(jìn)入快速?zèng)_洗（正洗）過程，經(jīng)過t3時(shí)間將罐內(nèi)的沉淀物清除干凈后，進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán)。1.2控制功能為了能夠監(jiān)測(cè)設(shè)備的工作狀態(tài)和軟水水質(zhì)的變化情況，保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行和軟水的保質(zhì)供應(yīng)，實(shí)現(xiàn)該設(shè)備的集中監(jiān)控，提出如下控制功能：采用可靠性高的siemenss7-300plc進(jìn)行控制。設(shè)置觸摸屏作為現(xiàn)場(chǎng)操作面板，實(shí)現(xiàn)本地顯示和操作。設(shè)置電動(dòng)閥和液位計(jì)進(jìn)行鹽液箱的液位檢測(cè)和控制，以保證鹽液濃度的穩(wěn)定。實(shí)現(xiàn)軟水器出水流量和硬度的在線檢測(cè)。實(shí)現(xiàn)水質(zhì)異常的緊急處理。設(shè)置多路閥的運(yùn)行反饋和出水電磁閥的動(dòng)作反饋，實(shí)現(xiàn)工作過程可視化。增設(shè)變頻管道泵和壓力變送器，實(shí)現(xiàn)進(jìn)水壓力的控制。實(shí)現(xiàn)軟水水箱液位與

5、軟水處理器的聯(lián)鎖控制功能，在水箱滿液位附近時(shí)停止或啟動(dòng)軟水處理器的工作，以保證軟水的穩(wěn)定供給。實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。2系統(tǒng)硬件構(gòu)成2.1plc系統(tǒng)plc系統(tǒng)的輸入信號(hào)包括變頻器故障信號(hào)、多路閥位置反饋信號(hào)、出水閥開關(guān)反饋信號(hào)、補(bǔ)水閥開關(guān)反饋信號(hào)、空氣開關(guān)的開關(guān)信號(hào)、鹽液箱液位、出水流量、進(jìn)水壓力等，輸出包括控制變頻器的啟停和工作頻率、多路閥的通斷、出水閥和補(bǔ)水閥的開關(guān)。本系統(tǒng)的可編程序控制器（plc）選用siemenss7-315plc，該系列plc自帶2個(gè)dp接口，功能強(qiáng)，擴(kuò)展方便，性價(jià)比好，完全滿足系統(tǒng)控制要求。該plc作為profibus-dp網(wǎng)絡(luò)主站，處理系統(tǒng)各種數(shù)據(jù)和工藝動(dòng)作流程，如接收

6、網(wǎng)絡(luò)將控制命令控制設(shè)備；將dp從站的信息采集回來進(jìn)行處理。2.2彩色觸摸屏tp170b為滿足方便現(xiàn)場(chǎng)操作員實(shí)時(shí)、靈活、準(zhǔn)確、安全地控制，系統(tǒng)在控制柜上設(shè)置了1臺(tái)西門子tp170b觸摸屏作為現(xiàn)場(chǎng)操作面板，通過dp接口和 s7-315相連。不同級(jí)別的操作員被授予不同的操作密碼，根據(jù)各自的權(quán)益進(jìn)行水處理器的啟停、時(shí)間和流量參數(shù)的設(shè)定。該觸摸屏使用方便、靈活實(shí)現(xiàn)控制命令的輸入及狀態(tài)的監(jiān)視，且在安裝時(shí)不占用空間，其堅(jiān)固的防護(hù)結(jié)構(gòu)和專業(yè)設(shè)計(jì)能經(jīng)受現(xiàn)場(chǎng)惡劣環(huán)境的考驗(yàn)。2.3變頻器變頻器采用danfoss2800系列，通過dp接口和plc相連，實(shí)現(xiàn)進(jìn)水的恒壓供給，同時(shí)將運(yùn)行和故障信號(hào)通過dp總線傳送給plc處

7、理。2.4dp/pacoupler及pa從站dp/pacoupler既是s7-315plc的從站，又是下位pa儀表的主站，所有pa從站（進(jìn)水壓力、出水流量、出水硬度、液位）信號(hào)均通過pa接口經(jīng)過dp/pacoupler轉(zhuǎn)發(fā)給plc處理。2.5操作員站系統(tǒng)在能源管理中心室設(shè)置一臺(tái)計(jì)算機(jī)作為操作員站，用于系統(tǒng)管理和遠(yuǎn)程監(jiān)控，不同級(jí)別的操作員被授予不同的操作密碼，根據(jù)各自的權(quán)益對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行有效的監(jiān)控和管理。操作員站與s7-315plc主站是通過廠區(qū)骨干網(wǎng)（工業(yè)以態(tài)網(wǎng)）傳輸數(shù)據(jù)。3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1上位監(jiān)控軟件上位機(jī)監(jiān)控軟件采用當(dāng)今世界通行的工控組態(tài)軟件intellutionifix2.6組態(tài)而成，該軟

8、件功能強(qiáng)大，基于 microsoftwindows界面，具有vba腳本編輯功能，程序員可利用軟件自帶的專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)，也可利用vba腳本編輯功能靈活編程。該軟件分為 hmi和scada兩部分，hmi具有豐富的圖形庫(kù)和繪圖工具，程序員可在此基礎(chǔ)上做出豐滿、動(dòng)感、色彩斑斕的圖形和操作界面；scada具有強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)功能，可同時(shí)配置八個(gè)驅(qū)動(dòng)程序，每個(gè)驅(qū)動(dòng)程序可同時(shí)配置任意多同系列的硬件設(shè)備。scada所具有強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)功能可滿足現(xiàn)場(chǎng)任何驅(qū)動(dòng)需要。監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)了管理員登錄功能、授權(quán)密碼管理功能、軟水處理系統(tǒng)監(jiān)控界面、實(shí)時(shí)報(bào)警功能和系統(tǒng)管理功能。3.2現(xiàn)場(chǎng)操作面板現(xiàn)場(chǎng)操作面板監(jiān)控軟件采用siemenshmi組

9、態(tài)軟件protoolv5.2中文組態(tài)版設(shè)計(jì)而成。操作員面板是通過自身所帶的mpi/dp接口與plc交換數(shù)據(jù)。監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)了“口令管理”、“系統(tǒng)監(jiān)控”、“單機(jī)監(jiān)控”、“系統(tǒng)設(shè)定”等畫面，另外還設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)故障報(bào)警等功能。在這里，反洗、再生、正洗時(shí)間設(shè)定和產(chǎn)水量、進(jìn)水壓力、pid參數(shù)設(shè)定全部得到實(shí)現(xiàn)，強(qiáng)制再生只需在輕輕一按即可自動(dòng)判斷實(shí)現(xiàn)再生過程。3.3plc程序如圖2所示，軟水處理系統(tǒng)的設(shè)備控制都是通過plc完成，plc軟件實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)操作員面板和上位機(jī)各種控制命令的響應(yīng)和處理，進(jìn)行變頻泵、多路閥、出水電磁閥、補(bǔ)水電磁閥的控制；同時(shí)采集它們的反饋信號(hào)，經(jīng)plc判斷和處理，將各閥的工作狀態(tài)、軟水處理器運(yùn)行的各個(gè)階段、出水流量（已處理流量）、鹽水箱液位和進(jìn)水壓力在現(xiàn)場(chǎng)操作面板和上位機(jī)上實(shí)時(shí)顯示，實(shí)現(xiàn)處理過程中故障的自動(dòng)檢測(cè)與報(bào)警，使運(yùn)行和操作人員