PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線在反滲透水處理中的應用

3反滲透水處理系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構

　　圖2是反滲透系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構。由于系統(tǒng)比較復雜，涉及的操作點、控制點

圖2反滲透水處理系統(tǒng)網(wǎng)絡結構圖

　　比較多，如果選用傳統(tǒng)的控制方式電纜數(shù)量將非常的多，很不經(jīng)濟，而且維護和調(diào)試的難度都很大。因此我們采用分散控制、集中監(jiān)控的PLC分布式控制系統(tǒng)，選用了現(xiàn)場總線PROFIBUS，通過網(wǎng)絡實現(xiàn)工作現(xiàn)場，控制柜以及主控臺之間的復雜控制。

　　整個系統(tǒng)設為上位機操作站，下位機控制主站及控制從站，上位機采用IBM西門子工控機和WINCC監(jiān)控軟件實現(xiàn)工藝流程顯示。為了提高系統(tǒng)的可靠性，下位機主站采用雙冗余的西門子S7-400系統(tǒng)進行實時控制，選用功能強大的CPU414-2DP作為PROFIBUS-DP的網(wǎng)絡主站，3套具有硬件冗余的ET200M作為從站，每個從站包括2個IM153-2接口模塊和若干個I/O模塊。ET200M通過PROFIBUS專用電纜和S7-400進行通訊，上位機與下位機通過以太網(wǎng)通訊，我們使用一對CP通訊卡（CP443-1）,完成數(shù)據(jù)的采集和相互傳送。

　　通過圖2，我們可以看到，冗余系統(tǒng)由兩套PLC控制系統(tǒng)組成。正常工作時，A（MASTERPROFIBUS）系統(tǒng)為主，B（RESERVEPROFIBUS）系統(tǒng)為備用，當主系統(tǒng)A中的任何一個組件出錯，控制任務會自動切換到備用系統(tǒng)B當中執(zhí)行，這時，B系統(tǒng)為主，A系統(tǒng)為備用，這種切換過程是包括電源、CPU、通訊電纜和IM153接口模塊的整體切換。系統(tǒng)運行過程中，即使沒有任何組件出錯，操作人員也可以通過設定控制字，實現(xiàn)手動的主備系統(tǒng)切換。

4硬件組態(tài)

　　控制系統(tǒng)的硬件組態(tài)采用SIEMENS公司的STEP7和安裝軟冗余軟件包完成。軟冗余硬件組態(tài)在HARDWARE對話框中完成主系統(tǒng)與從站通訊鏈路（MASTERPROFIBUS）、備用系統(tǒng)與從站通訊鏈路（RESERVEPROFIBUS）、主系統(tǒng)與備用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)同步通訊鏈路（MPI或者PROFIBUS）。一般我們采用速度較快的PROFIBUS網(wǎng)絡方式進行數(shù)據(jù)同步。應注意硬件組態(tài)中的各站地址不能重復。表1為系統(tǒng)元件的PROFIBUS硬件組態(tài)表。表2為S7-400與上位機以太網(wǎng)通訊的硬件組態(tài)表。

　　表1PROFIBUS硬件組態(tài)表

　　表2以太網(wǎng)硬件組態(tài)表

5軟件編程

　　該反滲透系統(tǒng)同時使用3套設備，使得程序復雜化，但3套設備原理相同，所以在編程時我們采用了模塊化編程，多重調(diào)用的方式，使得程序結構簡單，可讀性強。

　　圖3為單套超濾系統(tǒng)控制邏輯圖，每套中的運行子程序，普通反洗，加氯反洗（CEB1），加酸反洗（CEB2），加堿反洗（CEB3），加氣反洗（AEB），完整性檢測的程序結構都是相同的。我們只對一套中的每個過程編寫FB塊，其他的兩套利用同一個過程的FB調(diào)用不同的背景數(shù)據(jù)塊，這樣大大減少了程序的編寫量。根據(jù)工藝要求，三套設備同時運行只能存在一個反洗程序在運行，這樣需在程序中通過中間變量來進行多套之間的互鎖，以滿足控制要求。利用每套運行的次數(shù)N來觸發(fā)反洗程序。對每個反洗設定不同的N值，一般普通反洗N值最小，在此我們假設N值大的優(yōu)先級高，如果同時出現(xiàn)兩個或多個反洗程序被觸發(fā)，那么在程序編寫中應使優(yōu)先級高的先反洗。