試述不同類型PLC在水廠自控系統(tǒng)中的通信協(xié)同

劉淑明 孔令曉

摘 要 本文探討了自來水廠自控系統(tǒng)中不同類型PLC之間數(shù)據(jù)通信的解決方案，闡述了系統(tǒng)構成和功能，并對控制過程進行了詳細說明。

關鍵詞 水廠;自控系統(tǒng);PLC;通信

引言

隨著城鎮(zhèn)供水設施改造與建設步伐的加快，水廠生產(chǎn)自控系統(tǒng)廣泛采用的PLC系統(tǒng)，經(jīng)常面臨著不同類型的PLC共用問題。由于存在系統(tǒng)硬件接口不同、支持通訊協(xié)議不同，在某些水廠具體的應用現(xiàn)場PLC系統(tǒng)之間的通訊可能存在著不同的問題。

2018年，沿海城市某水廠進行次氯酸鈉投加系統(tǒng)（以下簡稱消毒系統(tǒng)）項目建設，取代原有的液氯投加系統(tǒng)，調試中發(fā)現(xiàn)，消毒系統(tǒng)自控部分使用的西門子PLC與水廠原有的羅克韋爾PLC不能進行有效的數(shù)據(jù)通信，給遠程監(jiān)控帶來了不便。

1解決方案

1.1 現(xiàn)狀分析

（1）原有控制網(wǎng)絡。該水廠原有生產(chǎn)自動控制系統(tǒng)采用羅克韋爾自動化產(chǎn)品，PLC使用ControlLogix集成架構，中控室、凈化間、加藥間等各個站點的機架，通過同軸電纜連成環(huán)狀的主體控制網(wǎng)絡ControlNet，機架上的Logix5550處理器可以控制本地和遠程輸入輸出。組態(tài)軟件RSLinx被用作控制層和數(shù)據(jù)通信層的接口，使用編程軟件RSLogix5000完成ControlLogix的控制程序的開發(fā);分布在廠區(qū)的各操作站通過以太網(wǎng)模塊EtherNet/IP接入ControlNet，使用可視化平臺RSView32實現(xiàn)設備運行狀態(tài)監(jiān)控。

（2）消毒系統(tǒng)構成。消毒系統(tǒng)主要由儲罐、加藥罐、轉液泵、計量泵、電動閥門、液位計、電磁流量計、現(xiàn)場控制柜等組成。自控系統(tǒng)的PLC采用西門子SIMATIC S7-200 SMART，主要的監(jiān)測參數(shù)有：液位、泵和電動閥門狀態(tài)、泵的頻率和沖程、流量等，有現(xiàn)場手動、遠程和自動投加等多種控制模式。在自動投加模式下，前加氯采用流量比例控制，要使用在線的原水流量數(shù)據(jù);后加氯采用復合環(huán)路控制[1]，要使用在線的出水流量和余氯數(shù)據(jù)，其中原水、出水流量信號和余氯信號均需要從水廠原有控制系統(tǒng)ControlLogix中讀取，這就是促使我們研究兩個PLC系統(tǒng)進行通訊協(xié)同的主要原因。

1.2 控制方案選擇

由于消毒系統(tǒng)使用的SIMATIC S7-200 SMART標配以太網(wǎng)接口，ControlLogix也有以太網(wǎng)模塊EtherNet/IP與上位機連接，消毒系統(tǒng)距離ControlLogix加藥間操作站不超過100米，可以通過以太網(wǎng)與原系統(tǒng)的上位機進行通信，將消毒系統(tǒng)作為一個子站整合到水廠原自控系統(tǒng)中。經(jīng)反復研究后決定采用OPC標準來實現(xiàn)不同設備和子系統(tǒng)的集成，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。具體來說，就是通過KEPServerEX平臺的OPC服務實現(xiàn)不同類型PLC系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)讀取和交換，既能在原有RSView32平臺上監(jiān)控消毒系統(tǒng)運行情況，又能將原ControlLogix系統(tǒng)的流量和余氯等數(shù)據(jù)傳遞給消毒系統(tǒng)的SIMATIC S7-200 SMART，實現(xiàn)自動投加模式下的消毒控制。圖1就是包含消毒系統(tǒng)的水廠控制網(wǎng)絡示意圖。

需要說明的是，除了加藥間操作站外，我們還考慮了中控室的全廠監(jiān)控需要，由于中控室距離消毒系統(tǒng)較遠，重新敷設通訊線纜難度大造價高，因此我們選用一對無線路由器搭建網(wǎng)橋進行數(shù)據(jù)傳輸。

1.3 項目實施

完成硬件連接后，主要工作是在加藥間操作站上進行軟件設置和調試。

（1）建立OPC服務

在加藥間操作站搭建KEPServerEX平臺，通過以太網(wǎng)依次建立Channel和添加Device，成功連接消毒系統(tǒng)的西門子SIMATIC S7-200 SMART，讀取相應地址數(shù)據(jù)建立Tag。同樣方法將羅克韋爾ControlLogix系統(tǒng)的流量和余氯數(shù)據(jù)添加進來，從而完成基本的OPC服務配置。由于消毒系統(tǒng)自動運行時需要使用原有的ControlLogix系統(tǒng)的流量和余氯等數(shù)據(jù)，所以在KEPServerEX中要使用Data Exchange Client工具，可以便捷的將相應地址的數(shù)據(jù)傳入西門子PLC。

（2）上位監(jiān)控系統(tǒng)程序優(yōu)化

在原上位監(jiān)控程序RSView32中添加KEPServerEX平臺的OPC節(jié)點，在標記數(shù)據(jù)庫中分別添加設備的相應標記。然后，繪制圖形并關聯(lián)相應標記，形成動態(tài)畫面，如圖2所示。根據(jù)需要還可以添加數(shù)據(jù)記錄、趨勢曲線等，這樣就完成了在加藥間操作站對消毒系統(tǒng)的遠程監(jiān)控，同樣方法對中控室的全廠監(jiān)控畫面進行優(yōu)化。

2結束語

通過KEPServerEX平臺的OPC服務實現(xiàn)了不同類型PLC系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)讀取和交換，解決了不同PLC系統(tǒng)間的通訊協(xié)同問題，為架構統(tǒng)一的實時監(jiān)控系統(tǒng)提供了解決方案。經(jīng)過近兩年的檢驗，系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠、操作維護方便。

參考文獻

[1] 劉淑明，井新，張先松. PLC在水廠加氯自動控制系統(tǒng)中的應用[J].可編程控制器與工廠自動化，2009，（6）：62-64，83.

作者簡介

劉淑明（1977-），男，學歷：工學學士，工程師，現(xiàn)就職單位：煙臺市福山自來水有限公司，研究方向：水廠自動化研究與應用。