PLC軟冗余系統(tǒng)在城市污水處理工程中的應(yīng)用
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3．2 系統(tǒng)工作原理
在軟冗余系統(tǒng)進(jìn)行工作時(shí)，A，B控制站(處理器，通訊、I／O)獨(dú)立運(yùn)行，由主站的PLC掌握對(duì)ET200從站中的I／O控制權(quán)。A，B站中的PLC程序由非冗余(non-duplicated)用戶程序段和冗余(redundant back-up)用戶程序段組成，主系統(tǒng)PLC執(zhí)行全部的用戶程序，備用系統(tǒng)PLC只執(zhí)行非冗余用戶程序段，而跳過冗余用戶程序段。軟冗余系統(tǒng)中PLC內(nèi)部程序運(yùn)行過程如圖3所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/191643.htm
在主控制站發(fā)生故障時(shí)，主備控制站的切換時(shí)間=故障診斷檢測(cè)時(shí)間+同步數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間+DP從站切換時(shí)間。如果CPU的故障是停機(jī)或斷電，故障診斷為大約100～1 000 ms。數(shù)據(jù)同步所需時(shí)間取決于同步數(shù)據(jù)量的大小和同步所采用的網(wǎng)絡(luò)方式，目前普遍采用Ethernet網(wǎng)方式。以CPU 315-2DP為例，同步1000B的數(shù)據(jù)所需時(shí)間大約為200～300 ms。還有2個(gè)DP從站的切換時(shí)間在70 ms左右。無(wú)論控制程序循環(huán)掃描到哪里，當(dāng)前激活的系統(tǒng)(即主系統(tǒng))隨時(shí)都會(huì)接收并處理報(bào)警，但在主系統(tǒng)A與備用系統(tǒng)B進(jìn)行切換過程中產(chǎn)生的報(bào)警存在被丟失的可能。
4 硬件選型
無(wú)為縣城污水處理工程變配電間站軟冗余系統(tǒng)選用SIMATIC S7-300系列PLC，中央處理器為CPU315-2DP，編程軟件為Step7 V5．2。其中PLC本體與遠(yuǎn)程I／O通訊為PROFIBUS協(xié)議的串口通訊，PLC與計(jì)算機(jī)采用工業(yè)以太網(wǎng)，并以工業(yè)以太網(wǎng)作為冗余網(wǎng)絡(luò)。其PLC模塊選型如下：
(1)電源模塊6ES7307-1EA00-OAA0兩塊給CPU供電；
(2)中央處理器CPU315-2DP 6ES7315-2AGl00AB0兩塊，工作存儲(chǔ)器512 KB；
(3)通訊模塊6GK7343-1EX20-0XE0兩塊與計(jì)算機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊并進(jìn)行兩個(gè)CPU間的冗余通訊；
(4)接口模塊6ES7153-2AA02-0XBO兩塊進(jìn)行PROFIBUS遠(yuǎn)程I／O和系統(tǒng)間的冗余通訊；
(5)電源模塊6EPl333-2AA00兩塊給ET200供電；
(6)DI數(shù)字量輸入模塊6ES7321-1BL00-0AA0六塊采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的開停、運(yùn)行及故障狀態(tài)；
(7)DO數(shù)字量輸出模塊6ES7322-1BL00-0AA0三塊控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的啟停；
(8)AI模擬量輸入模塊6ES733l-7KF02-0ABO四塊采集現(xiàn)場(chǎng)的液位、壓力、流量、PH／T、濁度以及風(fēng)機(jī)和加藥泵的頻率信號(hào)；
(9)A0模擬量輸出模塊6ES7332-5HFOO-OABO兩塊通過程序的PID自動(dòng)控制調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)和加藥裝置的頻率。
5 系統(tǒng)檢測(cè)結(jié)果
變配電間站S7-300軟冗余系統(tǒng)投入運(yùn)行后系統(tǒng)工作正常。在工程調(diào)試時(shí)，技術(shù)人員通過設(shè)定控制字實(shí)現(xiàn)手動(dòng)的主備系統(tǒng)切換。測(cè)試時(shí)沒有出現(xiàn)主從系統(tǒng)切換時(shí)中斷，切換時(shí)一切控制正常，包括控制繼電器不會(huì)斷開、模擬量輸出控制變頻器轉(zhuǎn)速不會(huì)丟失等。還有測(cè)試時(shí)PROFIBUS總線傳輸正常，沒有掉落模塊的情況出現(xiàn)。這表明西門子S7-300軟冗余系統(tǒng)應(yīng)用于對(duì)主備系統(tǒng)切換時(shí)間要求不高的中小型污水處理控制系統(tǒng)中是完全可行的。
6 結(jié)語(yǔ)
該系統(tǒng)于2006年9月投入使用，運(yùn)行順利，用戶對(duì)選擇軟冗余系統(tǒng)非常滿意。目前本系統(tǒng)已經(jīng)成功推廣到安徽阜陽(yáng)、安慶、淮南和宿州等地的污水處理系統(tǒng)中，用戶反映非常良好。通過上述項(xiàng)目，證實(shí)PLC軟冗余系統(tǒng)完全可以滿足中小型污水處理控制系統(tǒng)的技術(shù)要求，基本實(shí)現(xiàn)無(wú)憂切換。PLC軟冗余系統(tǒng)在生產(chǎn)中的實(shí)際使用，為企業(yè)帶來了效益，相信也為這種冗余系統(tǒng)廣泛推廣到其他行業(yè)應(yīng)用提供了一定的參考價(jià)值。
評(píng)論