Аннотация: В этой статье представлена ​​система автоматического управления очистными сооружениями на базе резервируемого ПЛК Siemens S7-1500, включая разработку программного и аппаратного обеспечения проекта, применение главного компьютера WINCC и структуру сети.

(1) Обзор проекта

С быстрым развитием экономики нашей страны процесс индустриализации становится все быстрее, а качество живой воды людей улучшается. Сброс промышленных и бытовых сточных вод увеличивается с каждым днем. Как защитить водные ресурсы и сохранить их. переработка отходов для достижения энергосбережения и сокращения выбросов является насущной необходимостью. Решение состоит в том, что проекты очистки сточных вод имеют большое значение для улучшения водных ресурсов и повышения уровня жизни людей. Дублированная система управления может сократить время простоя и повысить стабильность системы, что значительно повысит эффективность очистки сточных вод.

Этот проект является второй станцией очистки сточных вод в уезде Цзинъянь города Лэшань провинции Сычуань. Объем проекта - проектирование, поставка, монтаж, программирование и отладка системы автоматического управления очисткой сточных вод, включая систему управления главной станцией завода. главный компьютер центральной диспетчерской и стороннее оборудование на заводе. Зарезервированная проводка и доступ к связи с главной диспетчерской образуют систему очистки сточных вод (включая глубокую денитрификацию, систему точной аэрации и т. д.), которая в основном использует резервный ПЛК Siemens 1515R, который может стабильно обрабатывать 22 000 тонн сточных вод каждый день.

(2) Ход процесса

Эта очистка сточных вод включает многоступенчатую биохимическую реакцию, высокоэффективное осаждение, глубокую денитрификацию и контактную дезинфекцию. Осадок обрабатывается путем концентрирования, обезвоживания и фильтрации под давлением. Технологическая схема завода показана на рисунке ниже:

(3) План отбора

В зависимости от условий эксплуатации очистных сооружений в основном предъявляются следующие требования:

(1) Необходимо использовать резервную систему, включающую резервирование контроллера, резервирование источника питания и источник бесперебойного питания, чтобы гарантировать, что в случае сбоя некоторого оборудования его можно будет вовремя переключить на резервный модуль в случае отключения электроэнергии. на заводе обеспечивается нормальная работа системы и обеспечивается стабильная, надежная и непрерывная работа системы.

(2) Баллы ввода-вывода имеют маржу более 15%.

(3) Два полевых шкафа управления находятся в рабочем состоянии.

(4) Дистанционный мониторинг и управление в центральной диспетчерской, включая две станции оператора и станцию ​​инженера.

Основная таблица выбора материалов системы ПЛК выглядит следующим образом:

(4) Конфигурация оборудования и структура системы

Окончательный проект системы автоматического управления включает в себя:

(1) Резервный ЦП 1515R для достижения более высокой доступности. В системе, работающей в резервированном режиме, выход из строя отдельных компонентов автоматики не препятствует непрерывной очистке сточных вод. Оба ЦП будут параллельно обрабатывать одни и те же данные проекта и одну и ту же пользовательскую программу. Два ЦП синхронизируются посредством резервных соединений. В случае отказа одного ЦП другой ЦП возьмет на себя управление всей системой автоматического управления;

(2) Распределенная станция дистанционного управления вводом-выводом ET200MP, шкаф PLC1 в основном контролирует сбор сточных вод в процессе секции биохимической очистки, а шкаф PLC2 в основном управляет процессом седиментации, аддитивной обработки и секции обработки осадка. Два набора распределенных входов-выходов на полевом уровне интегрируют модуль ввода-вывода (с уровнем защиты IP20, использующий тот же модуль ввода-вывода, что и S7-1500, с хорошей универсальностью) в соответствующие удаленные интерфейсы через высокочастотный интерфейс IM155-5 PN HF. подставка для высокопроизводительного интерфейсного модуля). Распределенное оборудование обеспечивает быстрый обмен данными через PROFINET и резервируемый ЦП программируемого контроллера верхнего уровня 1515R. Открытый стандарт связи PROFINET обеспечивает гибкие методы подключения к системе автоматизации. Унифицированная инженерная разработка, прозрачная диагностика и идеальная интеграция с ПЛК и HMI на портале;

(3) Сенсорный экран управления на месте использует интеллектуальную 12-дюймовую панель Siemens TP1200, которая прекрасно взаимодействует с контроллером S7-1500 для отображения данных каждой удаленной станции (включая расход, качество воды, растворенный кислород, уровень жидкости и т. д.). .) на сенсорном экране он может отображать рабочее состояние оборудования на объекте в режиме реального времени и удаленно управлять оборудованием для облегчения общего контроля со стороны персонала на объекте;

(4) Центральная диспетчерская включает одну станцию ​​инженера и две станции оператора, использующие программное обеспечение для настройки программирования: WinCC 7.4, Portal V16.0. Среди них WinCC объединяет графическую систему, систему аварийных сообщений, систему файлов, систему отчетов, систему управления пользователями и систему сценариев. Он идеально подходит для отображения процесса, группового отображения, отображения отчетов, отображения тенденций, записи сигналов тревоги и т. д. на очистных сооружениях. В представлении каждой рабочей станции вы можете автоматически управлять полевым оборудованием и контролировать его рабочее состояние, настройки параметров и т. д. Среди них Portal V16.0 идеально совместим с 1500 резервными ЦП, включая онлайн-загрузку программ без простоев, обновления прошивки ЦП высоких версий, настройку оборудования S1 вне резервного цикла и т. д., что повышает эффективность этой отладки и также удобно для инженеров-электриков очистных сооружений в будущем;

(5) Сетевая часть включает в себя: резервную кольцевую сеть 1515R с двумя оптоволоконными коммутаторами, поддерживающими резервирование. Система мониторинга WINCC включает два оптоволоконных коммутатора, поддерживающих резервирование кольцевой сети, и 2 фотоэлектрических преобразователя для связи с ЦП сторонних производителей;

(6) Оборудование третьей комнаты включает в себя:

• Автоматическое управление вентилятором, управляемое системой 200smartCPU.、Система обезвоживания осадка、Дозирование ПКК、Добавьте хлор и ацетат натрия;
• Глубокий денитрификационный фильтр и вентилятор с обратной промывкой автоматически контролируются процессором S7-300;
• Оборудование для проверки качества воды на входе и выходе, собранное с помощью прибора сбора данных по охране окружающей среды K37.

(7) Сетевая структура системы автоматического управления показана на рисунке ниже:

(5) Разработка программного обеспечения

Основное содержание этой отладки включает в себя: ручное автоматическое программирование системы управления главной станцией и настройку рабочего экрана сенсорного экрана; настройку экрана WINCC в центральной диспетчерской для связи со сторонним оборудованием; связь ПЛК со сторонним оборудованием.

(1) Конфигурационное оборудование:

При настройке резервированной системы управления мастер-станцией 1515R через ПО Portal необходимо обратить внимание на следующее:

• Для кольцевой сети ЦПс с резервированием 1515R необходимо использовать Х1, А Х1. Порты PR2 необходимо синхронизировать друг с другом для резервирования ЦП, и между ними нельзя использовать другие устройства;
• Оборудование в кольцевой сети MRP должно поддерживать функцию кольцевой сети MRP. В частности, коммутаторы в кольце должны поддерживать кольцевую сеть MRP и функции пересылки. В то же время резервные порты и IP-адреса коммутаторов должны поддерживаться. быть настроены так, чтобы они могли взаимодействовать с устройствами вне кольцевой связи;
• В этом проекте используются двойные сегменты сети.,Сегмент сети, в котором расположен X2, используется для связи с главным компьютером.,systemIP необходимо включить,Чтобы главный компьютер мог обмениваться данными с резервным компьютером;
• Настроенным устройствам необходимо назначить соответствующие IP-адреса и роли резервирования среды передачи.

Настройте аппаратные устройства, как показано на рисунке ниже:

(2) Метод управления:

Основными методами управления полевым оборудованием являются:

• Посредством собранных локальных удаленных сигналов определяется, будет ли оборудование управляться локальным блоком управления или системой автоматического управления ПЛК;
• Обратная связь о рабочем состоянии полевого оборудования посредством собранных сигналов о работе и неисправностях;
• Автоматически контролировать запуск и остановку соответствующего оборудования путем сбора аналоговых сигналов на месте, включая: изменения уровня жидкости, качества воды, растворенного кислорода и т. д.;
• Собранные аналоговые сигналы используются для определения того, соответствует ли ситуация с очисткой сточных вод стандартам и объему производства;
• Управляйте открытием соответствующего клапана, автоматически управляя заданным аналоговым сигналом.、Скорость двигателя и т. д.

(3) Программирование:

В этом проекте в основном используется метод программирования лестничной диаграммы. Программа в основном включает в себя: блок программного вызова, блок аналоговых величин, блок двигателя, автоматический логический блок и пользовательский общедоступный блок. Поскольку данный проект содержит большое количество двигателей и клапанов, и каждый из них работает примерно одинаково, в этом проекте записываются общий блок ФБ двигателя и блок ФБ клапана. При этом мы используем общую аналоговую обработку. Блок FC для конвертации многих инструментов. Для загрузки программы резервного ЦП 1515R необходимо обратить внимание на следующее:

• Только обновив прошивку ЦП до версии V2.8 через Portal V16, можно выполнить резервное копирование устройства во время его работы, не прерывая запущенный процесс. Бесперебойная работа оборудования позволяет эффективно сократить время простоя оборудования и обеспечить ежедневный объем очистки сточных вод.
• Когда резервный ПЛК загружается в первый раз, отношения «главный-подчиненный» не отображаются в окне загрузки, отображается только MAC-адрес. В это время вам необходимо проверить соотношение «главный-подчиненный» в соответствии с отображаемой панелью дисплея. резервный ПЛК, найдите MAC-адрес, соответствующий главному ПЛК, а затем загрузите снова. Выберите правильный основной ПЛК в соответствии с MAC-адресом для выполнения загрузки. Если вы выберете резервный ПЛК, операция загрузки не будет выполнена.

(4) Управление ЧМИ:

На этой станции очистки сточных вод имеется два шкафа ПЛК для управления оборудованием на объекте, каждый из которых оснащен панелью комфорта, которая идеально координируется с 1515RCPU через платформу Portal и интегрирована в проект для программирования и вызова переменных для связи между. Требуется резервный ЦП 1515R и ЧМИ. Обратите внимание:

• При создании нового соединения,Нажмите «Соединяться» в представлении сети.,соединениеHMI и CPU появится желтое поле выбора.,партнерам необходимо выбрать систему S7-1500R/H;
• Настройка сегмента сети должна соответствовать второму сегменту сети ПЛК в конфигурации сети;
• Обратите внимание, что роль резервирования среды таких устройств кольцевой сети единообразно не установлена ​​на отсутствие устройств в кольцевой сети.

Часть рабочего экрана главного компьютера показана на рисунке ниже:

(6) Центральная диспетчерская

Центральная диспетчерская использует децентрализованные станции управления для отображения фактического интерфейса процесса и функций управления, в основном для централизованного обнаружения и управления процессами, и в то же время может сообщать о рабочем состоянии. Экран в основном включает в себя:

(1) Общая технологическая схема обеспечивает представление всей установки по очистке сточных вод, а также отображение двигателей, клапанов и приборов;

(2) Групповой дисплей, показывающий каждую систему очистки соответственно, например: систему биохимической очистки, систему дозирования, систему обезвоживания осадка и т. д. И он может напрямую управлять оборудованием и отображать параметры прибора;

(3) Отображение трендов может отображать все параметры приборов очистных сооружений и обновлять их в режиме реального времени. Ось времени может отображаться в виде кривой, а также перемещаться и увеличиваться;

（4）Вызовите полицию&отображение событий,Включает предупреждение об ограничении уровня, Дополнительное предупреждение、Отказ двигателя、сигнализация температуры、Сбой связи и т. д.

Экран основного процесса WINCC показан ниже:

(7) Связь со сторонним оборудованием

Следует отметить, что версия 1515R V2.8 не поддерживает команду PUT/GET. Стороннее оборудование станции очистки сточных вод должно играть только роль мониторинга в центральном управлении. Для Siemens 200smart и S7-300CPU мы напрямую связываемся с WINCC. Среди них 200Smart использует сервер OPC для установления связи с WINCC, а 315CPU устанавливает связь с WINCC через TCP/IP. При обмене данными со сторонним сборщиком данных преобразуйте MODBUS в устройство PN IO через шлюз NT50, установите его GSD-файл на портал, настройте его как другие устройства S1, а затем свяжитесь с 1515R (вне кольца MRP).

(8) Резюме

Резервный контроллер 1515R, подходящий для проектов среднего размера, подобных этой станции очистки сточных вод. 1515R использует прозрачный метод программирования, используя программирование Portal V16 для загрузки программы в резервированную систему. Подключиться к комфортной панели и главному компьютеру WINCC через системный IP можно просто и быстро без дополнительных усилий. Кроме того, в системе используется резервирование системы PROFINET. Оборудование, поддерживающее функцию резервирования S2, подключается к ЦП для формирования резервной связи, которая может гарантировать нормальную работу оборудования даже в случае сбоя в сети. Поскольку 1515R не поддерживает инструкции PUT/GET, он не удобен для связи S7 с ПЛК Siemens. К счастью, в этом проекте 200smart и S7-300CPU необходимо установить только с WINCC. После окончательной отладки резервная система заработала бесперебойно, обеспечив надежную гарантию надежной работы второй станции очистки сточных вод Цзинъянь. Я просто хочу воспользоваться этой возможностью, чтобы поделиться этим с вами. Если есть какие-либо недостатки, пожалуйста, дайте мне знать.

Из Интернета нарушение будет удалено