西门子S7—400冗余系统在火电厂水区域控制系统中设计与运用.docVIP

西门子S7—400冗余系统在火电厂水区域控制系统中设计与运用 　　摘 要：火电厂水区域控制系统主要包括：化学水加药、循环水加药、汽水取样、除盐水、工业废水池、含油废水和机组排水槽，该系统主要是用于调节汽包电导、pH值等；锅炉参数的实时监测和显示及其记录；以及工业废水和油污的处理。实现远程手动操作及自动，当设备投自动时，实现PID调节，使被调量在设定的范围内；以及设备的自动启停；并实现模块与人机界面的通讯。 　　关键词：S7-400 S7A iFIX 　　中图分类号：TP2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）07（c）-0106-04 　　1 系统简介 　　该系统采用Siemens公司的S7-400冗余系列PLC作下位机，上位机采用GE公司生产的iFIX5.1软件；控制站同远程I/O站之间采用Profibus-DP冗余网络，PLC同上位机之间采用冗余以太网通讯。 　　本工程水区域系统，包括以下几个部分。 　　（1）工业废水集中处理系统。 　　（2）汽水取样系统。 　　（3）化学加药系统。 　　（4）循环水加药系统。 　　（5）含油废水系统。 　　（6）机组排水槽系统。 　　（7）除盐水系统。 　　1.1 硬件配置及网络结构 　　系统采用分散控制，集中监控（DCS控制），设置一套S7-400冗余控制器，作为水系统的主控制站，根据工艺布置设置3个远程I/O站，分别为汽水取样系统、化学加药系统、机组排水槽系统。 　　主站和各远程I/O站通过Profibus冗余总线进行通讯。采用IM153-2接口模块实现冗余网络通讯。 　　控制系统配置2台操作员站，其中1台工程师站。两台操作员站配置双1000 Mbps以太网网卡（图1）。 　　1.2 上位机HMI软件 　　上位机软件采用GE公司的iFIX 5.1，iFIX是全球最领先的HMI/SCADA自动化监控组态软件。 　　工程师站安装加强型iFIX软件（iFIX Plus SCADA Pak Unlimited Developer Ver 5.1 Chinese），可实现数据采集，人机界面维护、历史数据调用及查询、趋势图显示、报表等众多功能。 　　操作员站安装客户端iFIX软件（iFIX iClient Runtime Ver 5.1 Chinese），以客户端服务器模式（C/S结构）访问工程师站数据库，并且在画面显示实时数据，趋势图显示、报表及各种操作和设定。 　　通过在上位机iFIX上安装西门子的S7A驱动程序，可以实现与下位机PLC的数据通讯并可实现同西门子PLC的网络冗余切换。 　　2 基本原理 　　化学加药系统主要作用是：为防止热力系统的二氧化碳腐蚀及维持碱性水工况，对机组给水加氨处理；为防止热力系统氧腐蚀，对机组给水采用加联氨处理；为防止锅炉受热面沉积水垢及提高炉水PH值，炉水采用低磷酸盐处理。 　　该加药系统，均设计有手动和自动控制，当设备处于远程控制时，将画面切到手动控制状态，可以手动操作，控制加药量；当切到自动状态时，根据设定的被调量，程序逻辑通过PID调节方式，自动调节加药量，使被调量达到设定值。图2为加药系统手自动控制窗口。 　　以上为模拟量操作器基本控制原理，对于现场的电动阀门、风机、泵等设备，当现场设切换到远程控制时，可通过远方操作控制或通过联锁条件进行自动程序控制。 　　3 软件设置 　　硬件连接完成后，需要通过Step7软件进行硬件组态，并配置S7A驱动，才能将现场数据采集到上位机人机界面进行显示。 　　3.1 下位机的硬件组态 　　该系统采用的是西门子S7-400冗余系统，在实现与上位机通讯之前，要对I/O模块进行I/O地址、IP地址分配，并组态与CPU通讯。（图3）为S7-400冗余系统硬件组态。 　　3.2 上位机与下位机通讯 　　在完成硬件组态后，要实现下位机PLC与上位机iFIX的通讯，需要对I/O驱动进行配置。iFIX的西门I/O驱动为S7A，需要对S7A进行配置，最后在iFIX的数据库里完成相应的I/O地址的设置，就可以把数据采集到iFIX的数据库。图4为S7A I/O驱动配置窗口。 　　上面所有的问题解决完后，就可以把数据库里的数据调到画面上显示，（图5）是在运行状态下汽水取样显示的一个画面： 　　上面所有的问题解决完后，就可以把数据库里的数据调到画面上显示，图5是在运行状态下汽水取样显示画面。 　　4 报警的设置 　　该系统对采集的模拟量高低限数据、开关量（如跳闸、故障信号），在上位机软件上设置报警功能。当模拟量信号达到设定的上下限或者设置了报警的开关量信号，就会在上位机上显示报警信号，提醒操作人员及时采取必要的措施，避免不良后果产生。以下是筛选报警的脚