PLC軟冗余系統在城市污水處理工程中的應用

在主控制站發(fā)生故障時(shí)，主備控制站的切換時(shí)間=故障診斷檢測時(shí)間+同步數據傳輸時(shí)間+DP從站切換時(shí)間。如果CPU的故障是停機或斷電，故障診斷為大約100～1 000 ms。數據同步所需時(shí)間取決于同步數據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的數據所需時(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，當前激活的系統(即主系統)隨時(shí)都會(huì )接收并處理報警，但在主系統A與備用系統B進(jìn)行切換過(guò)程中產(chǎn)生的報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本體與遠程I／O通訊為PROFIBUS協(xié)議的串口通訊，PLC與計算機采用工業(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，工作存儲器512 KB；
(3)通訊模塊6GK7343-1EX20-0XE0兩塊與計算機進(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遠程I／O和系統間的冗余通訊；
(5)電源模塊6EPl333-2AA00兩塊給ET200供電；
(6)DI數字量輸入模塊6ES7321-1BL00-0AA0六塊采集現場(chǎng)設備的開(kāi)停、運行及故障狀態(tài)；
(7)DO數字量輸出模塊6ES7322-1BL00-0AA0三塊控制現場(chǎng)設備的啟停；
(8)AI模擬量輸入模塊6ES733l-7KF02-0ABO四塊采集現場(chǎng)的液位、壓力、流量、PH／T、濁度以及風(fēng)機和加藥泵的頻率信號；
(9)A0模擬量輸出模塊6ES7332-5HFOO-OABO兩塊通過(guò)程序的PID自動(dòng)控制調節風(fēng)機和加藥裝置的頻率。

5 系統檢測結果
變配電間站S7-300軟冗余系統投入運行后系統工作正常。在工程調試時(shí)，技術(shù)人員通過(guò)設定控制字實(shí)現手動(dòng)的主備系統切換。測試時(shí)沒(méi)有出現主從系統切換時(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(kāi)、模擬量輸出控制變頻器轉速不會(huì )丟失等。還有測試時(shí)PROFIBUS總線(xiàn)傳輸正常，沒(méi)有掉落模塊的情況出現。這表明西門(mén)子S7-300軟冗余系統應用于對主備系統切換時(shí)間要求不高的中小型污水處理控制系統中是完全可行的。

6 結語(yǔ)
該系統于2006年9月投入使用，運行順利，用戶(hù)對選擇軟冗余系統非常滿(mǎn)意。目前本系統已經(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中，用戶(hù)反映非常良好。通過(guò)上述項目，證實(shí)PLC軟冗余系統完全可以滿(mǎn)足中小型污水處理控制系統的技術(shù)要求，基本實(shí)現無(wú)憂(yōu)切換。PLC軟冗余系統在生產(chǎn)中的實(shí)際使用，為企業(yè)帶來(lái)了效益，相信也為這種冗余系統廣泛推廣到其他行業(yè)應用提供了一定的參考價(jià)值。