SIEMENS的现场总线PROFIBUS及工业以太网技术在污水处理系统自动化系统集成分工程设计方案

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关键词:本方案是为某公司二期污水处理系统自动化系统集成分工程所做的设计方案。我们采用德国SIEMENS的现场总线PROFIBUS及技术,将本期工程所包括两套系统、PROFIBUS系统组成先进的FCS控制系统。实现对其在控制室集中监控。其中设2个操作站、工程师站。整个控制可以通过FCS系统以及工业以太网系统的人机界面——操作站及其实时监控软件,完成对所有的实时...
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本方案是为某公司二期污水处理系统自动化系统集成分工程所做的设计方案。我们采用德国SIEMENS的现场总线PROFIBUS及技术 ,将本期工程所包括两套系统、PROFIBUS系统组成先进的FCS控制系统 。实现对其在控制室集中监控。其中设2个操作站 、工程师站。整个控制可以通过FCS系统以及工业以太网系统的人机界面——操作站及其实时监控软件,完成对所有的实时监测和控制功能,完成数据处理、显示、停机联锁保护 、手动操作 、打印和联网 。

PROFIBUS现场总线系统介绍
控制系统的发展大体上经历了由最初的采用基地式仪表控制、集中式体系结构的计算机控制系统和近几年发展的现场总线控制系统FCS三个大的发展阶段 。现场总线它是现代控制技术、计算机技术和网络技术发展的成果 ,是工业自动化事业的进展需要 ,也是技术发展的必然。现场总线使得现场设备之间,现场设备和控制室设备之间构成网络互联系统。现场总线控制系统是控制系统的发展的趋势 。
现场总线技术的三大特点是信号传输数字化 、控制功能分散化、开放与可互操作。目前,较为流行的现场总线有:FF- Foundation Field Bus(现场总线基金会 )现场总线、CAN(控制局域网络 ) 、 LONWORKS(局部操作网络 )、PROFIBUS(过程现场总线 )以及过渡性的HART(可寻址远程传感器数据通路 )协议等五种现场总线。
PROFIBUS现场总线主要用于可编程序控制器 (PLC)和开关量检测系统 。也就是说 ,它比较适用于工厂自动化系统。PROFIBUS适合于过程控制产品,如调节阀、执行器 、模拟量I/O模块、数字量I/O模块等。其开放的通信系统可使不同厂商的产品工作在同一个总线系统上 。

污水工程系统组成
整个污水工程分成两个控制中心。
本控制系统网络分为上层管理网和下层控制网,中间由S7-300 控制器链接构成一个完整的控制网络 ,链接操作员站和工程师站,构成一个传输速率为10M/100M 的以太网,实现操作员站、工程师站和S7-300控制器间的数据交换。下层控制网由双角屏蔽线构成PROFIBUS网 ,控制系统采用SIEMENS S7-300 PLC,监控系统采用SIEMENS WINCC 。整个通讯系统包括实时控制网络DP网和高速工业以太网。其中PLC系统均采用两台SIEMENS的S7-315可编程序控制器做系统主 、从站,另加数字量输入、输出模块和模拟量输入、输出模块组成一个底层为PROFIBUS现场总线,上层为以太网的控制系统,并利用SIEMENS的监控软件WINCC实现对系统的监控。

系统主要功能介绍
随着计算机技术的发展 ,计算机在工业控制领域的应用越来越广泛,由于控制现场的情况越来越复杂,安全可靠性的要求也越来越高 ,选择一个开发界面友好的 、安全可靠的监控系统软件也越来越重要 。综合比较 ,本系统选用了西门子的WINCC组态软件,它具有功能强大 、开放性好、可靠性高、支持多语言等特点.是开发工业控制自动化系统工程的有力工具 。
WINCC软件主要包括数据采集 、数据管理2个基本的功能。数据采集是指从现场采集数据并进行相应处理,数据的采集主要由下位机PLC来完成。本系统使用西门子的S7-300PLC可以很好的实现系统集成 。数据管理是把从现场采集到的数据进行处理并把它送到上位机的数据库 ,数据和现场信息在服务器或工作站上以装置图、系统图、趋势图及报警表等图形方式显示出来,以实现对整个工程的监控,同时根据需要提供定时打印或手工打印功能以随时打印报表 、趋势图和报警。
由WINCC组成的本监控系统 ,可以实时采集整个污水工程的过程控制参数以及相关信息,允许操作人员实时地对现场有关参数实施监视和控制,操作人员只要通过上位机中丰富全面的画面就可实现直观地监测和控制现场 ,从而实现对工艺过程的监视和控制,还可查询相关历史数据,为系统进一步优化提供依据。
由于WINCC的开放性 ,它能和多种PLC产品相连接,这就为系统进一步扩展提供了平台 。
可实现的系统功能:
本系统具有对重要参数的显示、自动调节、报警 、事故追忆、报表打印、趋势显示及必要的保护功能。
参数的显示 、自动调节:操作员可随意在各工艺流程画面间切换,以监控各测点及调节回路的状态。
报警:报警发生时可由声、光、文本信息等途径告知操作员发生异常情况的设备和工艺过程 ,以便及时处理 。本项目把报警更细分为事故报警和普通报警 ,并发出不同的音响。历史报警信息在Alarmlog中查阅 、打印。
事故追忆:系统有操作记录和报警历史记录,发生事故时可以追忆当时的情况,以便正确地分析事故原因 ,以绝后患 。
报表打印:以班报的形式对所有重要参数进行报表自动打印,也可随意手动打印历史数据。
趋势显示:以趋势图的形式对所有要求记录的参数进行72 小时趋势显示,并可按操作员要求随时打印。


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