西門子S7—400冗余系統(tǒng)在火電廠水區(qū)域控制系統(tǒng)中的設(shè)計與運用

摘 要：火電廠水區(qū)域控制系統(tǒng)主要包括：化學(xué)水加藥、循環(huán)水加藥、汽水取樣、除鹽水、工業(yè)廢水池、含油廢水和機組排水槽，該系統(tǒng)主要是用于調(diào)節(jié)汽包電導(dǎo)、pH值等；鍋爐參數(shù)的實時監(jiān)測和顯示及其記錄；以及工業(yè)廢水和油污的處理。實現(xiàn)遠程手動操作及自動，當設(shè)備投自動時，實現(xiàn)PID調(diào)節(jié)，使被調(diào)量在設(shè)定的范圍內(nèi)；以及設(shè)備的自動啟停；并實現(xiàn)模塊與人機界面的通訊。

關(guān)鍵詞：S7-400 S7A iFIX

中圖分類號：TP2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）07（c）-0106-04

1 系統(tǒng)簡介

該系統(tǒng)采用Siemens公司的S7-400冗余系列PLC作下位機，上位機采用GE公司生產(chǎn)的iFIX5.1軟件；控制站同遠程I/O站之間采用Profibus-DP冗余網(wǎng)絡(luò)，PLC同上位機之間采用冗余以太網(wǎng)通訊。

本工程水區(qū)域系統(tǒng)，包括以下幾個部分。

（1）工業(yè)廢水集中處理系統(tǒng)。

（2）汽水取樣系統(tǒng)。

（3）化學(xué)加藥系統(tǒng)。

（4）循環(huán)水加藥系統(tǒng)。

（5）含油廢水系統(tǒng)。

（6）機組排水槽系統(tǒng)。

（7）除鹽水系統(tǒng)。

1.1 硬件配置及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)采用分散控制，集中監(jiān)控（DCS控制），設(shè)置一套S7-400冗余控制器，作為水系統(tǒng)的主控制站，根據(jù)工藝布置設(shè)置3個遠程I/O站，分別為汽水取樣系統(tǒng)、化學(xué)加藥系統(tǒng)、機組排水槽系統(tǒng)。

主站和各遠程I/O站通過Profibus冗余總線進行通訊。采用IM153-2接口模塊實現(xiàn)冗余網(wǎng)絡(luò)通訊。

控制系統(tǒng)配置2臺操作員站，其中1臺工程師站。兩臺操作員站配置雙1000 Mbps以太網(wǎng)網(wǎng)卡（圖1）。

1.2 上位機HMI軟件

上位機軟件采用GE公司的iFIX 5.1，iFIX是全球最領(lǐng)先的HMI/SCADA自動化監(jiān)控組態(tài)軟件。

工程師站安裝加強型iFIX軟件（iFIX Plus SCADA Pak Unlimited Developer Ver 5.1 Chinese），可實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，人機界面維護、歷史數(shù)據(jù)調(diào)用及查詢、趨勢圖顯示、報表等眾多功能。

操作員站安裝客戶端iFIX軟件（iFIX iClient Runtime Ver 5.1 Chinese），以客戶端服務(wù)器模式（C/S結(jié)構(gòu)）訪問工程師站數(shù)據(jù)庫，并且在畫面顯示實時數(shù)據(jù)，趨勢圖顯示、報表及各種操作和設(shè)定。

通過在上位機iFIX上安裝西門子的S7A驅(qū)動程序，可以實現(xiàn)與下位機PLC的數(shù)據(jù)通訊并可實現(xiàn)同西門子PLC的網(wǎng)絡(luò)冗余切換。

2 基本原理

化學(xué)加藥系統(tǒng)主要作用是：為防止熱力系統(tǒng)的二氧化碳腐蝕及維持堿性水工況，對機組給水加氨處理；為防止熱力系統(tǒng)氧腐蝕，對機組給水采用加聯(lián)氨處理；為防止鍋爐受熱面沉積水垢及提高爐水PH值，爐水采用低磷酸鹽處理。

該加藥系統(tǒng)，均設(shè)計有手動和自動控制，當設(shè)備處于遠程控制時，將畫面切到手動控制狀態(tài)，可以手動操作，控制加藥量；當切到自動狀態(tài)時，根據(jù)設(shè)定的被調(diào)量，程序邏輯通過PID調(diào)節(jié)方式，自動調(diào)節(jié)加藥量，使被調(diào)量達到設(shè)定值。圖2為加藥系統(tǒng)手自動控制窗口。

以上為模擬量操作器基本控制原理，對于現(xiàn)場的電動閥門、風(fēng)機、泵等設(shè)備，當現(xiàn)場設(shè)切換到遠程控制時，可通過遠方操作控制或通過聯(lián)鎖條件進行自動程序控制。

3 軟件設(shè)置

硬件連接完成后，需要通過Step7軟件進行硬件組態(tài)，并配置S7A驅(qū)動，才能將現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集到上位機人機界面進行顯示。

3.1 下位機的硬件組態(tài)

該系統(tǒng)采用的是西門子S7-400冗余系統(tǒng)，在實現(xiàn)與上位機通訊之前，要對I/O模塊進行I/O地址、IP地址分配，并組態(tài)與CPU通訊。（圖3）為S7-400冗余系統(tǒng)硬件組態(tài)。

3.2 上位機與下位機通訊

在完成硬件組態(tài)后，要實現(xiàn)下位機PLC與上位機iFIX的通訊，需要對I/O驅(qū)動進行配置。iFIX的西門I/O驅(qū)動為S7A，需要對S7A進行配置，最后在iFIX的數(shù)據(jù)庫里完成相應(yīng)的I/O地址的設(shè)置，就可以把數(shù)據(jù)采集到iFIX的數(shù)據(jù)庫。圖4為S7A I/O驅(qū)動配置窗口。

上面所有的問題解決完后，就可以把數(shù)據(jù)庫里的數(shù)據(jù)調(diào)到畫面上顯示，（圖5）是在運行狀態(tài)下汽水取樣顯示的一個畫面：

上面所有的問題解決完后，就可以把數(shù)據(jù)庫里的數(shù)據(jù)調(diào)到畫面上顯示，圖5是在運行狀態(tài)下汽水取樣顯示畫面。

4 報警的設(shè)置

該系統(tǒng)對采集的模擬量高低限數(shù)據(jù)、開關(guān)量（如跳閘、故障信號），在上位機軟件上設(shè)置報警功能。當模擬量信號達到設(shè)定的上下限或者設(shè)置了報警的開關(guān)量信號，就會在上位機上顯示報警信號，提醒操作人員及時采取必要的措施，避免不良后果產(chǎn)生。以下是篩選報警的腳本：

Sub DoFilter（Index As Integer， OptI/Onal pri）

Dim CmdIndex As Integer

Dim OB As Object

Dim Area As String

Dim oldFilter As String

Dim NewFilter As String

Dim Pos As Integer

Dim NodeN As String

'On Error GoTo deal

'AlarmSummaryOCX1.Refresh

oldFilter=AlarmSummaryOCX1.FilterString

Pos=InStr（1，oldFilter，"優(yōu)先級="， vbTextCompare）

AlarmSummaryOCX1.PauseAlarmRead

If CmdSort1.BackColor = &HFFFF& Then

NodeN="COM"

Else

NodeN="WORKS"

End If

If IsMissing（pri）Then

CmdSort0.BackColor=&HFFAB69

Set OB=Me.FindObject（"CMDSORT" & Index）

OB.BackColor=&HFFFF&

If CmdSort1.BackColor=&HFFFF& Then

NodeN="COM"

Else

NodeN="WORKS"

End If

5 結(jié)語

此控制系統(tǒng)所有功能均已通過現(xiàn)場聯(lián)機調(diào)試與投用，結(jié)果表明該系統(tǒng)整個結(jié)構(gòu)設(shè)計是合理的，冗余網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是可靠的，能夠滿足各種情況下電廠水區(qū)域控制系統(tǒng)的要求。

參考文獻

[1]http：//www.ad.siemens.com.cn/download/Html/download.aspx DownloadID=1535&TreeID=4&URL=

%2fDownload%2fUpload%2fAS%2ffaq

%2fF0153.pdf，西門子冗余系統(tǒng)指南來源：西門子技術(shù)支持中心.

[2] http：//www.iFIXonline.com/article/2007/0206/article_248.htmliFIX系統(tǒng)配置指南.作者：iFIXonline，來源：杭州集益科技有限公司.

[3]王成強，馬軻.新概念Visual Basic 6.0教程[M].北京：北京科學(xué)出版社，北京科海電子出版社，2003（12）.

[4]http：//www.gkong.com/gkong_bbs/dispbbs.aspID=102700.