现场总线控制系统在净水厂普通快滤池的应用

PROFIBUS-DP基本功能和特性如下:
(1) 远程离高速通信
支持9.6Kbps到12Mbps的传输速率;12Mbps时最大传输距离为100m，1.5Mbps时为200m，另外还可以用中继器延长。
(2) 分布式结构
各主站间令牌传递，主站与从站为主-从传送;每段可有32个站，用连接线可扩展到126个站。
(3) 节省硬件和安装费用
减少硬件成分(I/O、终端块、隔离栅);更容易、更快捷和低成本安装。
(4) 节省工程费用
更容易组态;更容易保养和维修;更容易和更快捷的系统启动。
(5) 更大的制造灵活性
改进功能;减少故障时间;准确、可靠的诊断数据;可靠的数据传输技术。
3 系统硬件设计
3.1 现场控制单元硬件设计　　
现场控制单元不仅具有自动控制功能，由于触摸屏的使用，而具有直观的动态画面监视功能，其结构如图2所示:






图2 滤池就地控制单元硬件结构图

如图2所示，单个滤池由6个阀门组成: F1进水阀、F2出水阀、F3反冲洗进水阀、F4反冲洗进气阀、F5反冲洗排水阀、F6排气阀。由一台S7-224 PLC控制单个滤池的自动过滤和自动反冲洗。滤池就地控制单元即PROFIBUS总线的一个从站，执行单个滤池的控制过程内部数据交换。PLC与触摸屏通过RS-485网络互连，滤池就地控制单元功能包括:
(1) 控制单格滤池的自动过滤和自动反冲洗
自动过滤监测滤池水位，据滤池水位的情况及时调整出水阀的开度，使滤池保持在恒定水位。当运行周期到或强冲或水头损失以达到设定值时，滤池进行自动反冲洗。控制器监测滤池水位到达低水位，开启反冲洗排水阀，开启反冲洗进气阀和鼓风机、气冲5min;开启反冲洗进水阀和反冲洗泵、气水混合冲5min;关闭反冲洗进气阀和鼓风机、水冲5min;关闭反冲洗进水阀和反冲洗泵，关闭排水阀，反冲洗结束。　
(2) 控制方式和流程的选择。识别手动、自动集控(包括全自动及触摸监控)方式。根据实际情况选择气水冲洗和单纯水冲流程。　　
(3) 保护功能
当滤池水位高于最高水位时，自动停止进水，开大出水阀。给出报警提示。当滤池水位高于超高水位时，全开出水阀，等待水位下降。
(4) 故障检测和诊断
检测阀门在规定时限内是否到位，进行检错分析，为可靠性控制提供依据。　　
(5) 动画监视
以动画形式实时显示滤池各个阀门开关状态、到位情况、故障发生情况等;显示各个滤格状态(包括正常过滤、反冲洗、触摸屏状态、手动控制等);显示风机水泵运行及故障情况;实时显示水位值。　　
(6) 实时操作
包括滤格状态(全自动/触摸监控方式)选择;故障复位;在触摸监控方式下对滤池各个阀门进行开关控制。　　
(7) 远程操作
在触摸屏上可执行对两台风机及两台反冲泵的直接启、停控制。
3.2 集控主站硬件设计　
集控主站置于净水车间的控制室内，由S7-300 PLC 作为主控制器。其硬件结构图如图3所示:






图3 滤池集控主站硬件结构图

滤池集控主站管理PROFIBUS总线上8个从站(每个从站监控1个滤池)共对8个滤池的400点数据进行处理和交换;监控2台风机、2台反冲洗泵运行;对关键数据进行处理并上送到水厂控制中心。滤池集控主站的功能有:　
(1) 动画监视
以动画形式实时显示8个滤池各个阀门开关状态、到位情况、故障发生情况等;显示各个滤池状态(包括正常过滤、反冲洗、触摸屏状态、手自动控制等);显示风机水泵运行及故障情况;实时显示水位值及2小时内滤格水位变化趋势。