南海市第二水廠設計總規(guī)模為日供水100萬m3, 擔負北江以北大部分鎮(zhèn)區(qū)生產和生活用水的供應，首期工程為日供水25萬m3，于1997年4月建成投產，二期25萬m3/d工程即將建成，自控項目主要對一期自控工程進行改造和二期自控工程建設，并為后續(xù)擴建預留接口。 　 生產工藝 凈水廠的生產過程如圖1所示，主要分為以下幾個工藝過程： [align=center] 圖1: 凈水廠生產流程[/align] ■取水 通過多臺大型離心泵將江河地表水抽入凈水廠。 ■投藥 按一定的工藝要求投入混凝劑及氯氣，達到混凝和消毒。 ■ 絮凝 地表水投入混凝劑后的反應，并排出反應后沉淀的污泥。 ■ 平流沉淀 與混凝劑反應后的水低速流過平流沉淀池，以便懸浮顆粒沉淀，并排出沉淀的污泥。 ■ 過濾 沉淀水通過顆粒介質（石英砂）以去除其中懸浮雜質使水澄清，并定時反沖洗石英砂。 ■ 送水 通過多臺大型離心泵將自來水以一定的壓力和流量送入城市管網。 　 控制方案 由于自來水生產工藝主要具有以下特點： ■ 各生產工藝段相對獨立，單體設備多； ■ 采集的數據量大且種類多，但上下游相關聯的生產參數少； ■自來水生產具有連續(xù)性、不可替代性和不間斷性； ■各工藝段距離遠，設備分散，組網相對復雜。 根據以上特點，本系統(tǒng)選用OMRON的中小型PLC對各工藝段或設備分散控制，通過OMRON Protocol和Controller Link組成網絡，各工藝段控制室和中控室設置上位機，構建人機界面進行生產管理和對生產數據進行后續(xù)處理。全廠控制網絡如圖2所示。 [align=center] 圖2：全廠控制網絡圖[/align] 監(jiān)控系統(tǒng)的硬件配置為：上位機選用高可靠性的微型計算機，擴展了Controller Link 支持卡3G8F7 CLK211-E, 配置有8套中型PLC OMRON C200HG，1套OMRON CS1H，8套小型PLC OMRON CQM1，8套CPM2A ，全部中型PLC和上位機通過Controller Link線纜通信單元CLK21和操作站上擴展的通信單元3G8F7-CLK21-E組成Omron Controller Link網絡，小型PLC通過OMRON Protocol與相關功能間的中型PLC相聯。OMRON公司的Controller Link網絡是OMRON主要的FA（工廠自動化）級別的網絡，是一種使用令牌總線通信的網絡，網絡中的每個節(jié)點都可作為主站進行數據的發(fā)送和接收。 通過設置數據鏈接，節(jié)點間可以自動交換預置區(qū)域內數據。該網絡中控制通信的節(jié)點稱為發(fā)牌單元，它控制令牌，檢查網絡和執(zhí)行相關的任務。這種總線型拓撲結構具有最大的靈活性，易于擴充和維護，滿足了系統(tǒng)可擴展性要求。由于采用了分布式控制技術，可確保Controller Link網絡不會因某個站點故障而崩潰，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本系統(tǒng)中采用屏蔽雙絞線作為Controller Link網絡的通信介質，整個網絡由網橋分成兩段，主要是為了滿足其對通訊距離的要求，同時可適應以后擴展的需要。由于各節(jié)點距離較大，傳輸速率設為500kbps，可滿足系統(tǒng)實時性要求。本控制方案全部選用中小型PLC，對主要的生產設備分散控制，同時利用網絡將它們緊密聯結，實現集中管理，降低了故障風險，提高了可靠性，是一種經濟可行的方案。 在取水及送水工藝段上，主要設備都為多臺大型離心水泵和10kV高壓直流電機，因此每一高壓配電柜選用一臺Sepam2000 （施耐德生產，專用于配電柜控制的小型PLC） 進行數據采集和控制，通過RS485接口連成網絡，由控制室的OMRON C200HG中型 PLC利用OMRON Protocol協(xié)議與它們通訊，對其讀寫數據和進行統(tǒng)一調度，這樣可以節(jié)省大量的數據采集電纜，而且當某臺PLC發(fā)生故障時可以方便斷開而不影響其他設備的正常生產。對于沉淀池排泥車的控制，由于排泥車在長達近百米的沉淀池上前后移動，因此其控制所用小型PLC利用電臺與控制室間的C200HG通過RS232接口進行1：N通訊，電臺型號為MDS-SCADA-24810，為直接數字調制解調電臺，工作頻率范圍在2.4G～2.4835GHz，支持標準的異步通訊協(xié)議，工作穩(wěn)定可靠，協(xié)議同樣采用OMRON Protocol，軟件用OMRON-CX-Protocol編制。二期濾池選用多個小型PLC（OMRON CQM1H）分散控制，可以較好地解決因控制設備故障而造成全部濾池停產的問題。 程序結構 本系統(tǒng)全部設備的控制都由PLC來完成，PLC程序利用OMRON-CX-Programmer軟件編制。在各工藝段及單體設備其控制程序亦相對獨立，部分相同的工藝采用子程序模式，因此程序結構比較簡單，調試和維修方便。 人機界面 該系統(tǒng)人機界面以組態(tài)軟件iFix3.0為平臺開發(fā)，由若干個畫面組成：總畫面（水廠水處理工藝）、各系統(tǒng)工藝圖、報警窗口等。為增加畫面的可讀性和可觀賞性，主要畫面均采用立體圖形式（用3ds、flash等軟件繪制），在畫面的相關位置顯示該設備的所有主要運行參數。設備的控制通過點擊該設備進入，shift+鼠標左鍵可打開該設備的幫助文件，包括設備檔案、運行規(guī)程等。iFix與OMRON PLC的通訊由OMRON的FinsGateway和Intellution 的驅動程序OMF或OMR完成，這是整個系統(tǒng)正常運行的關鍵。 ■ 總畫面：表現的是整個水廠的水處理工藝（立體圖形式），從取水、投藥、投氯、絮凝沉淀、過濾到供水。在相關位置顯示水處理的各主要控制參數以及重要設備的主要控制參數，可以點擊進入各分站。 ■ 各系統(tǒng)工藝圖：主要有取水工藝圖、投礬工藝圖、投氯工藝圖、絮凝池、排泥車、濾池、送水工藝圖、高低壓配電圖等。除配電圖外，均采用立體圖形式，畫面直觀醒目，而且能夠表達比平面圖更豐富的信息。 ■ 報警窗口：所有報警顯示的同時，喇叭會一直響到確認為至。也可以按需要分類顯示。 ■ 設備控制參數設定：參數設定時會檢查輸入參數是否正確（錯誤參數不能輸入）、參數有無正確下載至PLC，如果出錯會報告操作人員。 ■ 生產報表：分生產情況（設備運行參數）、生產統(tǒng)計兩種報表。老系統(tǒng)沒有生產情況報表，生產統(tǒng)計報表也不能正確生成。針對這種情況，我們全面修改了PLC程序，并且為節(jié)省存儲空間和查詢方便起見，將平時的生產數據都存放在歷史數據庫里，在需要時可即時生成報表。 ■ 歷史曲線：可查詢全廠所有主要運行參數的歷史情況。為便于設備運行情況分析，可以在同一畫面下同時顯示設備的歷史運行情況與當前的運行情況以作對比。 ■ 為防止設備控制出錯，所有設備分別有中控（中控室上位機控制）、現控（現場車間上位機控制）、自動、就地（設備不受PLC控制）4種控制方式，可以隨需要隨時轉換。 ■全廠的所有工作站都可看到全廠的運行情況。 結束語 本項目是由工業(yè)計算機和中小型PLC組成的集散型控制系統(tǒng)，在計算機上能實現對全廠生產設備的控制和工藝參數的設置、調整與監(jiān)測，滿足大型自來水廠自動控制的要求。整個方案經濟實用，易于編程、操作及維修，在廣東南海第二水廠得到良好的應用。