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Premium PLC在城市污水處理中的應用

2、提升泵的自動控制

控制描述如（圖三、四）：

（1）P1—變頻器，BU1—軟啟動器，PT—超聲波液位計，ZJ1、ZJ2—用于控制系統的MCC/PLC轉換。

（2）由圖可見，變頻器連接在*一臺水泵電機上，需要加泵時，變頻器停止運行，并由變頻器的輸出端口RO1～RO3輸出信號到PLC，由PLC控制切換過程。

（3）PLC根據泵池液位高中低信號自動調節三臺泵的啟停；泵池水位到預設的低水位時啟動1#泵，水位上升到預設的中水位時，1#泵由變頻運行轉換到工頻運行，這時再變頻啟動2#泵，依次啟動到3#泵。

（4）切換開始時，變頻器停止輸出（變頻器設置為自由停車），利用水泵的慣性將*一臺水泵切換到工頻運行，變頻器連接到*二臺水泵上起動并運行，照此，將*二臺水泵切換到工頻運行，變頻器連接到*三臺水泵上起動并運行。

（5）水位下降需要減泵時，系統將*三臺水泵停止，*二臺水泵切換到變頻調節狀態。水位繼續下降，系統將*二臺水泵停止，*一臺水泵切換到變頻調節狀態。

（6）另外，設置軟啟動器作為備用。當變頻器或PLC故障時，可用軟起動器現場手動輪流起動各泵運行以**供水。作為多臺提升泵的自動控制，滿足先啟先停的原則，以優化資源的利用率；為了提升泵的安全,系統設置了提升泵的干運轉保護；同時，系統還設置了泵的頻繁啟停保護，群啟動保護等，以延長其使用壽命。

3、曝氣系統的自動控制

生化池作為全廠污水處理的核心，具有舉足輕重的作用。污水經過預處理后，在這里通過微生物吸附污水中的有機物，達到脫磷脫氮的目的。對生化池的自動控制，主要是溶解氧濃度的控制。

曝氣量自動控制系統作為一個恒值控制系統，系統給定一個保持不變的較佳溶解氧值，通過PLC控制調節輸出量（即曝氣機開啟臺數），使被控量（實測氧化溝溶解氧濃度）不斷地接近給定值。在這個系統中，要求穩定性和動態特性良好，被控量向給定值過渡的時間短，同時過程平穩，振蕩幅度小。

曝氣供氧系統是由鼓風機、電動調節閥和溶解氧儀共同組成的閉環系統，為反應池好氧段提供氧氣，并維持好氧過程的溶解氧濃度值。依照好氧過程的溶解氧濃度值控制鼓風機的開啟程度，維持溶解氧濃度值在一定的范圍內變動

PLC軟件冗余系統在燃油鍋爐中的應用

1.6軟冗余程序的設計

軟冗余程序需要西門子提供的軟冗余軟件包及STEP7，在A站的Block中插入OB1（主循環程序塊）、OB35（定時中斷組織塊）、OB100（暖啟動調用程序塊）、OB80（在主系統與備用系統切換時間**時，調用該塊）、OB82（DP-SlaveET200站上的IM153-2模塊出錯報警，調用該功能塊）、OB83（DP從站的接口模塊與主站鏈接斷開或鏈接重新建立時調用該塊）、OB86（主從站通訊出錯調用該塊）、OB87（通訊失敗調用該塊）、OB122（外圍設備訪問出錯調用該塊）、OB121等組織塊，并對其中的OB100、OB35、OB86進行編程。

首先，用戶需要在初始化程序中（OB100）定義冗余部分的數據區，該數據區可以包括：一個過程映像區，一個定時器區，一個計數器區和一個數據塊區，S7-300同步的較大數據量為8kBytes。本控制系統將每臺鍋爐的溫度、壓力采集值和運行狀態參數分別放置在不同的DB數據塊，并定義為需要冗余的數據塊。

使用的是OB35的默認屬性，即每100ms中斷觸發一次，可以根據實際的需要在CPU屬性中修改中斷的時間間隔。在OB35里調用FB101S’WR_ZYK’功能塊，FB101塊中封裝了冗余功能的程序段，實現冗余功能。當執行‘SWR_START’程序塊時，系統分配這些數據區，不能用S7的定時器和計數器，只能使用IEC標準的定時器和計數器。

OB35中的程序段也可以在OB1中實現，只是不使用中斷的方式，而使用主循環的方式。

調用FB101時，你可以在線地讀出RETURN_VAL參數的數值，如果為0，說明冗余鏈接正常。如果為8015說明數據同步的連接不成功，原因是CP342-5之間的FDL鏈接建立的不正確或物理鏈路不通，或者是FC100的VERB_ID參數與NETPRO中的ID號不一致。

2．結束語：

以上簡要介紹了SIEMENS軟件冗余系統的系統組成、工作原理、程序編制，整個系統組成簡單、構成靈活、程序編制比較容易。系統在某輸油站投入運行以來,**了系統無故障停機運行,提高了工作效率,降低了維護費用，以其可靠性、靈活性、便利性受到用戶**。

PLC軟件冗余系統在燃油鍋爐中的應用

1.2PLC軟件冗余控制系統

軟件冗余是Siemens實現冗余功能的一種解決方案,可以應用于對主備系統切換時間要求不高的控制系統中。

1.2.1系統結構

Siemens軟件冗余系統的軟件、硬件包括：

1套STEP7編程軟件（V5.x）加軟冗余軟件包（V1.x）；

2套PLC控制器及I/O模塊，可以是S7-300或S7-400系統；

3條通訊鏈路，主系統與從站通訊鏈路（PROFIBUS1）、備用系統與從站通訊鏈路（PROFIBUS2）、主系統與備用系統的數據同步通訊鏈路（MPI或PROFIBUS或Ethernet）；

軟冗余能夠實現：

1．主機架電源、背板總線等冗余；

2．PLC處理器冗余；

3．PROFIBUS現場總線網絡冗余（包括通訊接口、總線接頭、總線電纜的冗余）；

4．ET200M站的通訊接口模塊IM153-2冗余。

軟冗余系統由A和B兩套PLC控制系統組成。開始時，A系統為主，B系統為備用，當主系統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B當中執行，這時，B系統為主，A系統為備用，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，實現手動的主備系統切換，這種手動切換過程，對于控制系統的軟硬件調整、更換非常有用。

1.2.2系統工作原理

在軟冗余系統進行工作時，A、B控制系統（處理器，通訊、I/O）獨立運行，由主系統的PLC掌握對ET200從站中的I/O控制權。A、B系統中的PLC程序由非冗余用戶程序段和冗余用戶程序段組成，主系統PLC執行全部的用戶程序，備用系統PLC只執行非冗余用戶程序段，而跳過冗余用戶程序段。下面我們看一下軟冗余系統中PLC內部的運行過程

PLC軟件冗余系統在燃油鍋爐中的應用

在重要的工業生產領域和產品設計中，采用冗余技術提高控制系統可靠性的做法越來越普遍。常規的冗余就是采用成倍增加元件的方式來參與控制，以期能夠將因控制設備的意外而導致的停機降到較少。

燃油鍋爐是輸油管道加熱系統中的加熱設備，鍋爐的無故障運行是整個輸油管道網絡正常工作的**。在鍋爐控制系統中，設計采用兩組獨立運行的西門子PLC軟件冗余控制系統，保加熱系統的可靠、連續、安全運行。

冗余常見的方式是*處理器冗余、I/O冗余和通訊冗余。*處理器單元冗余（即一用一備或一用多備），在主處理器單元失效時，備用處理器單元自動投入運行，接管控制。在控制權的交互方式上又可分為硬件冗余和軟件冗余兩種。硬件冗余是采用硬件方式進行切換，不用編程。除了成對的使用處理器外，還用專用的熱備模塊，熱備模塊負責檢測處理器，一旦發現主處理器失效，馬上將系統控制權交給備用處理器。硬件冗余均采用光纖通訊，通訊速度快，系統穩定，切換時間更短，但是成本也比較高。軟件冗余方式只需要成對的處理器，用軟件編程的方式進行處理器的切換，組成比較經濟，構成十分靈活，但程序處理需要一定的時間，對于時鐘同步及切換時間要求不是十分嚴格的場合，選用軟件冗余方式還是非常經濟有效的。

1．控制系統構成：

1.1監控系統整體設計

本控制方案設計采用了SIMATICWinCC組態軟件來實現過程控制的上位機組態，WinCC是在生產和過程自動化中解決可視化和控制任務的工業技術系統。下位機控制系統設計采用兩套獨立的西門子SIMATICS7-300系列PLC實現冗余控制，其編程軟件STEP-7功能強大，模塊化結構，優化了用戶程序