西门子模块6ES7221-1BF22-0XA8质量保障

西门子模块6ES7221-1BF22-0XA8质量保障

任务和目标
　　德国咨询工程股份有限公司ICM Regeltechnik GmbH的任务和目标是对汉诺威动物园内建筑物内各个部分设计通风，空气处理和调节及供暖工程，其目的是建立一个接近动物们的原居住地的生活环境。

　　在这个住宅里居住着大象，老虎，美洲豹，类人猿，长颈鹿和巨莽等，本项目的需求设计和支持系统由汉诺威和来比锡的建筑师和工程师及合作伙伴共同完成。技术设备的计划由汉诺威的VBI咨询工程办公室来承担。

　　在这个精彩的动物世界后面,新的SAIA 技术保证了具有远见的、有利于环保的方案的实施。工程分三期进行：丛林宫，到WORLD SHOW in 2000，接着是动物农庄，“赞比西河”河畔（有40 000m2吸引人的景色，世界上任何地方都无法与之匹敌）和“北极”的联合体，这种设施的实现都由新的SAIA 技术来保证。

实现
　　SAIA DDC-PLUS的PCD2自动控制子站提供测量,控制和调节技术。
　　建筑物内部的空气调节和供热是以这样的方式实现：所有技术设备的各个信息点如热水的供应,供热系统和空气调节设备,都直接由开关控制，对于需要大量氧气的大象来讲，需要安装特殊的通风装置。

　　技术上的执行也包括卫生工程的控制：收集雨水在储水池中并引导进入水循环，动物的洗澡水流入过滤桶，沉淀池和生物净化池，用这种方法将其水再生使用。

　　SAIA PCD2子站通过SAIA S-BUS网络连接。　

　　在控制中心，所有设备的运行状态集中显示在BIVISU 图形系统中，图形控制界面不但能显示运行和错误信息，而且能显示远程/本地设备的信息，每个测量，如温度或湿度，都是动态显示的，另外可以去调节设定点和加热曲线或手动选择。内部的时间表被用来自动完成设备的定时开/关。

主要优点:
高质量的DDC控制器元件
建筑物和整个园区的图形监控
技术设备操作状态的全面观测
通过文本型工业终端实现现场并行控制
整个控制工程实现了远程监控
面向图形编程工具（SAIA PG4 FUPLA）和集成的HEVAC库及便利的在线功能

上海污水处理工程（SWWTP）于1998年启动，目前正在根据不同的区域分阶段实施。污水处理工程包括在上海市兴建大约50个大型抽水站，每个抽水站都能够将废水和污水直接输往位于浦东的预处理站。在浦东的预处理站，废水先经过净化，然后通过41公里长的输水管道以每天170万立方米的**排放到中国东海。上海污水处理工程的阶段包括建立一个能够监视整个系统的中央监控系统——从抽水站入口到东海排放口。工程的第二阶段包括在距离中央控制系统周围2到15公里的范围内建设10个大型的抽水站，这些工程已经在2000年初开始。为了确保系统的可靠性，冗余是整个污水处理系统中的关键因素。
　　机械冗余是在抽水站实现的，每个抽水站具有6到8个水泵组-4到6个水泵投入使用，另外加上2个备用泵。这些水泵的功率范围为从每小时30kW/76立方米到每小时145 kW/2590立方米。由于可以预知的参数(家庭需水周期)以及更多不可预知的原因(诸如暴雨对降雨量的影响)，每小时以及每日的污水**可能会有巨大的差别。因而，污水处理系统**的运行状况要根据对系统水位以及整个系统污水**的**测量来确定。
挑战
　　在工程建设的初期，上海市政污水处理公司选用了基于第三方系统控制和数据获取(SCADA)技术的中央监控系统。SCADA系统成为了整个污水处理系统的核心，系统通过中央控制室控制和监测每个抽水站，控制室直接连接到基于分布式网络协议(DNP)3.0的抽水站数据网络。在水处理/废水处理行业通常使用非专利的公开协议DNP 3.0。该协议专门为设备之间的通信而开发，并且设计用来优化获取的数据和控制指令的传输。

上海市政污水处理公司选择了上海电器研究所(SEARI)进行系统的集成，完成分布式抽水站控制系统的设计和开发。
　　SEARI在选择分布式抽水站控制系统解决方案过程中面临着诸多挑战。首先，就是支持远程抽水站和中央SCADA系统之间的DNP通信所需要的控制技术。
　　第二(或许是重要的)，就是实现系统的可靠性。要达到控制系统的可靠性，SEARI试图寻找同时支持硬件和软件冗余的控制体系结构。第三，就是确保控制的**性，上海市政污水处理公司要求抽水站PLC和中央控制室的反馈时问好小于20毫秒。
　　后，抽水站出现的腐蚀环境提出了进一步的挑战。硫化氢气体是废水中微生物自然分解的产物一反过来，硫化氢就会与氧发生反应产生腐蚀性硫酸。
　　
解决方案
　　在准备第二阶段的废水处理系统升级方案时，SEARI找到了罗克韦尔自动化上海公司。在亚太地区合作伙伴ProSoft技术的辅助下，罗克韦尔自动化上海全球制造解决方案工程师展示了公司的Allen-Bradley PLC-5控制器通过集成一个专用的DNP通信模块与DNP协议进行通信的能力。
　　ProSoft的3800-DNP模块设计可以直接安装到Allen-Bradley PLC-5机架上，提供一种无缝集成基础。同时，DNP-3800具有两个通信端口，使得SEARI可以为每个抽水站安装一个冗余的数据通信系统。
　　罗克韦尔自动化抽水站控制解决方案包括两个具有热备份功能的独立PLC-5，以便提供的控制冗余。方案包括两个位于独立支架上的处理器，两个处理器之间通过Allen一Bradley远程I/O(RIO)协议连接。
　　系统中众多的水泵组由各自相应的水井中的水位和每个抽水站中上游和下游**来控制。**和水位计网络通过远程抽水站控制系统将这些测量数据反馈到中央控制室。
　　在具有腐蚀性的抽水站环境下，不能使用一般的机械按钮、选择开关指示灯以及量表。Allen-BradleyPaneIView人机界面(HMI)和PowerMonitor II为此提供了佳的选择。每个抽水站安装的PaneIView HMI可以为现场操作员提供监测和控制界面，而PowerMonitor II则监测和记录每个抽水站的电流负载、累计的运行时问和主要电气设备消耗的电能。
　　从P a n e I V i e w和PowerMonitor II中抽取重要的抽水站数据，然后通过DNp网络传输到中央SCADA系统。
成果
　　罗克韦尔自动化解决方案远程抽水站控制系统已经实现了污水系统控制的可靠性。系统设计过程中的冗余(通信级和控制器级)为系统的可靠性提供了坚实的基础。
　　ProSoft DNP模块的双端口“抽水站中央控制室”通信确保了数据连接的可靠性。一个DNP端口通过DDN租用线路连接到主抽水站，而第二个端口则通过独立的调制解调器拨号进行连接。如果其中一个端口的通信发生故障，中央控制器只需转向另一个端口即可。在控制器级，控制系统具有“热备份”功能一如果主控制器发生故障，系统可以平稳切换到备用控制器。这样就可以确保污水处理系统的高度实用性。
　　高标准的抽水站控制冗余对整个污水和废水系统来说至关重要。罗克韦尔自动化上海销售经理周平说“如果抽水站发生故障，客户将会感到非常为难。”他说，“其实，如果抽水站发生故障，大街上都会是污水。这就意味着对整个系统的可靠性要求非常苛刻。我们已经开始确保控制系统全天运行，这样系统就几乎不需要进行维护或者操作人员参与。”
　　强大的罗克韦尔自动化/ProSoft合作伙伴提供了初非常重要的PLC-5/DNP模块解决方案，确保了远程抽水站和废水系统中央SCADA之间的无缝网络连接。这是PLC-5/DNP解决方案次在中国应用，而此时就能够保证10毫秒的事件序列((SOE) .轻松满足了上海市政污水处理公司所要求的抽水站到中央控制系统反馈时问“小于20毫秒”的标准。
　　初，系统升级的第二阶段仅包括建设7个由PLC-5控制的抽水站。然而，随着工程的进展，又增加了另外三个，使抽水站的总数达到了10个。“Allen-Bradley已经在为污水处理行业提供控制系统时获得了良好的声誉”，上海市政污水处理公司经理魏斌说，“我们对Allen-Bra-dley技术人员渊博的知识印象非常深刻，他们知道客户真正需要什么。”
　　从魏斌先生那里得知，整个系统运行状况良好。“实践表明，Allen- Bradley的系统可靠性高，界面友好，容易和其他系统整合到一起，”他说，这就是为什么我们追加了三个抽水站项目给罗克韦尔自动化。”

1 引言
气箱式脉冲袋收尘器是具有二十世纪九十年代先进水平的高效收尘器。它综合了分室反吹清灰和喷吹脉冲清灰等各类袋式收尘器的优点，克服了分室反吹清灰强度不够、喷吹脉冲清灰与过滤同时进行等缺点。本文介绍基于和利时公司HOLLiAS-LEC G3小型一体化PLC控制的气箱式脉冲袋收尘器的应用实例。

2 气箱式脉冲袋收尘器的工作原理
国内某水泥厂有一套气箱式脉冲袋收尘器。该收尘器共有9个分室，其中每个分室有1个**阀和1个脉冲阀，共计18个控制阀。这些控制阀的分类如表1所示，接线图如图1所示。下面介绍控制阀的工作原理。
首先进行分组。18个控制阀被分为A和B两个阀组，控制阀YV1~YV10组成阀组A，控制阀YV11~YV18组成阀组B，通过阀组选通继电器KA6来进行阀组A或阀组B的选通控制。
然后进行分类。18个控制阀是由**阀和脉冲阀等两类控制阀所组成，每类控制阀各有9个。通过脉冲阀选通继电器KA7来进行脉冲阀的选通控制。
例如，如果阀组选通继电器KA6吸合，分室1选通继电器KA1也吸合，那么**阀YV1动作，而脉冲阀YV2不动作。如果此时脉冲阀选通继电器KA7也吸合，则脉冲阀YV2也动作，实现分室1的清灰动作。其它分室的动作与分室1类似。

表1 气箱式脉冲袋收尘器控制阀的分类

图1 气箱式脉冲袋收尘器控制阀的接线图

3 PLC控制系统硬件设计

该系统以前采用单片机进行集中控制，分室的清吹时间和喷吹脉冲依靠时间继电器来进行设定和修改。单片机程序的可读性差，系统不易维护，程序更改复杂。而且由于单片机控制系统的可靠性和抗干扰能力较差，在现场恶劣的环境下，该控制系统经常出现故障。我们对运行环境进行了现场考察和反复研究，在可靠性、稳定性、方便性等方面做了大量工作，采用先进、实用、可靠的PLC对多个分室进行集中控制，提出了基于和利时公司HOLLiAS-LEC G3小型一体化PLC的控制系统改造方案。
根据图1所示气箱式脉冲袋收尘器控制阀的接线图，通过对阀组和阀类的选通来控制某一个阀，因此，PLC控制系统只需使用7个开关量输出点就可以控制18个阀。此外，PLC控制系统至少需要自动起动和过载保护等2个开关量输入信号。考虑到此系统需要一定的备用I/O点，CPU模块选择带有24点开关量I/O的LM3107，其中开关量输入14点，开关量输出10点，完全满足系统要求。系统的I/O点分配如表2所示，PLC外部接线如图2所示。

表2 PLC控制系统的I/O点分配

图2 气箱式脉冲袋收尘器PLC外部接线图

4 PLC控制系统软件功能

改造后的PLC控制系统有手动和自动两种运行方式。

4.1 手动运行方式
当PLC检修或系统其它环节出现故障时，可以将控制系统随时切换为手动运行方式，通过手动转换开关、按钮和继电器等对收尘器进行控制。手动运行时，阀组的选择如图2所示，将手动/自动转换开关SA0扳到手动位置，通过阀组选通转换开关SA6选择要清灰的阀组。然后通过分室手动选通转换开关SA1~SA5选择分室1至分室9的**阀，如图1所示。通过脉冲阀手动选通点动按钮SB1选择分室1至分室9的脉冲阀，如图2所示。

4.1 自动运行方式
如图2所示，将手动/自动转换开关SA0扳到自动位置，则PLC控制系统根据预先编好的控制程序，自动控制相关设备的运行。当控制系统给出自动运行的信号后，过载保护开关FR1用来自动检测系统的负载情况。如果系统发生过载，则禁止系统运行，并发出报警信号。如果没有发出报警信号，则系统延时5秒钟后进入自动运行状态。
分室1的**阀1关闭（Q0.0和Q0.5输出）。2秒钟后，分室1的脉冲阀1动作（Q0.6输出）。0.15秒钟后，分室1的脉冲阀1停止动作（Q0.6停止输出）。8秒钟后，分室1的**阀1打开（Q0.0和Q0.5停止输出）。
分室1动作结束后，延时5秒钟，分室2动作。
分室2的**阀2关闭（Q0.1和Q0.5输出）。2秒钟后，分室2的脉冲阀2动作（Q0.6输出）。0.15秒钟后，分室2的脉冲阀2停止动作（Q0.6停止输出）。8秒钟后，分室2的**阀2打开（Q0.1和Q0.5停止输出），
以此类推，直至分室9清灰结束，完成一个循环。下一个循环又从分室1开始清灰。如此循环执行清灰过程。


5 PLC控制系统的优点

气箱式脉冲袋收尘器控制系统的改造选用和利时公司的小型一体化PLC取代了原系统中的单片机，较大程度地**了系统的配置，增加了系统的灵活性，能够更好地满足用户的需求。本系统有以下优点。
（1）连锁与保护
在系统中，相关设备的运行要求具有一定的连锁关系和时间顺序，这些功能由PLC的连锁程序完成，从而保证了系统的可靠运行，避免发生堵塞。
（2）灵活性
通过PLC面板的电位器，无须专门工具，也无须知识，一般操作人员可以方便地设定清灰的时间间隔。利用PLC的内部时间继电器取代传统的时间继电器，不但节省和简化了系统的硬件，而且计时更加可靠、准确和稳定。
（3）可靠性高
本系统的控制核心是和利时公司HOLLiAS-LEC G3小型一体化PLC，能够在恶劣的环境中长期、可靠、无故障地运行，接线简单，维护方便，隔离性好，抗腐蚀能力强，能够适应较宽的温度变化范围，平均无故障时间间隔（MTBF）大于15年。
（4）功能强大
和利时公司HOLLiAS-LEC G3小型一体化PLC的编程语言遵从IEC61131-3标准，易学、易懂、易用。除了具有传统的指令表、梯形图和功能块图等编程功能外，还具有结构化语言和顺序功能图等编程功能。和利时公司的PLC系统提供了多种应用功能模块，包括各种通讯功能模块、可以具体到年月日和时刻的多种定时器和超长时间继电器等，方便了各种功能的实现，有利于缩短开发周期和节省程序容量

任务和对象
　　ALMELO是荷兰东部一个约70000居民的一个城镇，1985年TWENTEBORG中心医院启动增加650个床位的计划。到1998年，有许多建筑技术的缺陷暴露出来并且还面临千年虫等问题。针对这些原因，决定改造全部的供热、制冷、通风的控制和调节系统及电网监控，稍后应急电源的改造也包括进来。同时，原有的大量的传感器和执行器继续使用，新的控制器安装在原有的控制柜中。

　　本工程招标要求：个改造期从1999年的2月到11月，这期间应尽可能保证医院的正常运作不被中断。

系统实现
　　坐落在荷兰Zwolle 的UNICA REGELTECHNIEK公司承担了这项艰巨的工程，医院自己的技术部门从系统的规划阶段也参与进来，他们具有多年的工作经验。
　　UNICA选择了开放的，跨设备的楼宇自动控制系统SAIA DDC-PLUS，以及他们自己的楼宇管理系统：UNIVIEW。作出这个决定的另一个原因是SAIA-Burgess在系统集成的市场上不与其合作伙伴竞争。
　　在原有的开关柜中，安装现代化的PCD2 DDC控制器，取代了旧的硬件控制元件，因而空出了大量的空间。为所有的重要输出配置了手动控制模块，这样在系统现场调试期间能够以很简单的方式逐步地调试系统。即使到现在设备正常运行期间，技术部门的人员也可以在任何时间不需花费任何费用采用手动控制模块允许其特定功能脱离自动运行或其他操作。手动模拟模块允许通过模块上的显示窗检查模块的模拟值，如有必要的话，还可快速手动调整模拟值到其它值。

SAIA S-BUS，通用的网络
　　60个DDC控制器控制6000个数据点，覆盖超过13栋附楼，它们彼此通过S-BUS连接，这个大型网络通过PCD7.T100中继器分为4段。一个主站网关PCD2用来和管理层连接。它由UNIVIEW监控管理系统和一个二级控制器组成，在它上面运行显示系统和SAIA PG4开发软件。S-BUS不但提供了两个系统去访问60台DDC控制器，而且可以在任何时候为各子站编程去修改参数，或如有必要的话，可以对指定站作整个程序的修改。

主要优点
跨设备楼宇自动控制的开放性，这个特点特别适合对已有系统的设备改造
PCD2子站和监控管理系统UNIVIEW平滑连接
SAIA S-BUS是通用的通信网络，它可以容易地进行信息交换处理，在此网络上使用PG4编程软件，可以直接访问每个DDC控制器
性能优良的手动控制模块特别适合老系统改造时的现场设备调试，在系统投入正常运行后，技术人员也可以通过这些模块对控制过程进行干预。
使用SAIA DDC-PLUS的另一个主要优势就是SAIA-BURGESS作为系统供应商，它并不从事实际的工程项目，不会与系统集成商发生竞争。