基于以太网和现场总线的分布式系统集成设计new

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1、万方数据技改与创新化工自动化及仪表，2010，37(11)：99—102Contr01卸dInst八lmentsinChemicalIndustry基于以太网和现场总线的分布式系统集成设计蔡永昶(顺德职业技术学院电子与信息工程系，广东佛山528300)摘要：针对某水厂扩(改)建对原有监控系统集成升级的需要，设计和开发了开放式的分布式控制系统。采用s7．300PLc作为底层硬件，inX作为上位机监控平台，使用基于光纤以太网和P旆bus现场总线的网络结构，实现该厂监控系统的集成、升级和管控一体化。详细介绍了系统

2、的集成方案、硬件选配、软件设计及水泵优化运行的控制方案。系统稳定、可靠、易于扩展且移植、数据传输速度快，同时，在应用中达到良好的节能效果。关键词：系统集成；光纤以太网；s7-300PLc；inx；水泵节能控制中图分类号：1玛93文献标识码：B文章编号：1000-3932(2010)1l删9JD41引言随着城市规模的不断扩大和城市工业的高速发展，城市用水量急剧增长。另一方面，随着人们生活改善，对水质的要求越来越高，更希望自来水可以直接饮用。某水厂建于80年代，经过多次建设，现有供水规模为32×104m3／d，

3、有3个车间使用国外早期的监控系统，具有一定的自动化水平，当前需要进行新一轮的扩(改)建，并引入先进的工艺和设备，以满足城市对供水量和水质的要求。扩建规模20×104m3／d，使其供水规模达到52×104m3／d，预加cl：工程内容主要包括五个车间和两个清水池，五个车间分别为配水泵房车间、V型滤池车间、预处理车间、加药车间、污泥处理车间。扩(改)建完成后水厂工艺流程如图1所示。该厂原有三个车间使用的监控系统为国外早期产品，由于采用了两种不同的工控产品，并且通信网络落后、系统扩展性差、数据传输慢、维护成本高。本

4、文结合该厂扩(改)建对监控系统的建设需要，介绍该厂分布式监控系统的集成设计方案、硬件配置和软件设计。0，混凝剂PAC助凝剂PAM原水—叫配水溢流并H格栅H预臭氧接触池H机械混合池H絮凝池H平流沉淀点掣NH，消毒加c1：H：0：O，图l水厂水处理工艺流程图2控制要求老厂已建的三个子车间，送水泵房和普通快滤池两个车间的底层控制器采用了日本三菱A系列PLC和Ⅸ系列PLC；V型滤池车间底层控制器采用了ABB公司的MODCELLPLc，车间级监控平台采用澳洲CiT公司的Citect系统。上位机系统为澳大利亚LOGIc

5、A公司的MOsAIc系统，这是一个运行在uNIX／Win曲嗍NT下的大型监控平台软件，通过内部的sQL数据库来记录系统的有关数据和控制指令事件。厂方要求，为减少重复投资，新厂监控系统和老厂监控系统要能够相互集成，实现对全厂生产现场设备的状态(设备的开、停、故障报警，阀门的开、关、到位等)、设备和仪表读数值(泵电机电流、泵出口压力、流量计的流量读数、水质在线检测仪检测值等)进行采集，向设备发出控制指令(设备开、停控制，阀门开、关控制等)和发出参数值指令(变频器输出频率给定值、滤池出水调节阀开度等)，同时还要与

6、地方水务集团生产调度中心(监控平台为澳洲IDGIcA公司的MOsAIc系统)实现双向数据通信。使扩(改)建后的新厂成为具有先进生产设施和较高自动化水平的现代化水厂。收稿日期：20lOJD9旬8(修改稿)万方数据·100·化工自动化及仪表第37卷3系统组成及硬件结构3．1系统组成本监控系统采用了西门子公司的中型PLC——s7—300系列PLc作为底层硬件，该系列PLC是西门子公司为中大型应用场合(I／O点数达65536)而设计的，采用模块化设计，可与其它的功能模块进行灵活的组合和扩展，控制器内集成了Pro硒u

7、s-DP和RS422／Rs485等多种通信接口，可方便地与其它智能仪表和设备进行通信，可加配SIMA，I’IC内存卡以满足数据存储需要。监控中心采用功能完善、运行可靠的美国通用电气公司的iFIx3．0作监控软件。网络结构使用基于TcP／IP协议的光纤以太网(监控中心系统和各车间子站之间)和基于Pr0胁us协议的工业现场总线网(车间站内PLC之间、PLC与智能设备如变频器、智能仪表等之间)。j。监控系统组成及网络结构如图2所示。图2监控系统组成及网络结构图3．2控制子站的硬件设计根据集散控制系统集中管理、分散

8、控制的特点，在扩(改)建的5个生产车间设置监控子站，各子站选用CPu315．2DP作为控制器，配备通讯模块CP343．1。CPU315／315-2DP具有中到大规模程序容量，可直接连接到Pr06bus网络作为分布式控制的单元；cP343．1为标准工业以太网处理器，自动适应10M／100M的网络传输，它的作用是把s7-300PLC连接到P柚bus网络，并进行独立的通讯处理，减轻主cPu的负担，提高通讯的效率和可靠性