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PLC軟冗余系統(tǒng)在城市污水處理工程中的應用

作者: 時間:2010-07-19 來源:網(wǎng)絡 收藏
西門子S7-300 系統(tǒng)由A和B兩套控制站組成。開始時A站為主,B站為備用,當主站A中的任何一個組件出錯,控制任務會自動切換到備用站B當中執(zhí)行,這時,B站為主,A站為備用,這種切換過程是包括電源、CPU、通訊電纜和IMl53接口模塊的整體切換。系統(tǒng)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(xiàn)手動的主備系統(tǒng)切換。這種手動切換功能對控制系統(tǒng)的軟硬件調(diào)整、更換和擴容非常有用的。
3.2 系統(tǒng)工作原理
系統(tǒng)進行工作時,A,B控制站(處理器,通訊、I/O)獨立運行,由主站的掌握對ET200從站中的I/O控制權。A,B站中的PLC程序由非冗余(non-duplicated)用戶程序段和冗余(redundant back-up)用戶程序段組成,主系統(tǒng)PLC執(zhí)行全部的用戶程序,備用系統(tǒng)PLC只執(zhí)行非冗余用戶程序段,而跳過冗余用戶程序段。系統(tǒng)中PLC內(nèi)部程序運行過程如圖3所示。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/191643.htm


在主控制站發(fā)生故障時,主備控制站的切換時間=故障診斷檢測時間+同步數(shù)據(jù)傳輸時間+DP從站切換時間。如果CPU的故障是停機或斷電,故障診斷為大約100~1 000 ms。數(shù)據(jù)同步所需時間取決于同步數(shù)據(jù)量的大小和同步所采用的網(wǎng)絡方式,目前普遍采用Ethernet網(wǎng)方式。以CPU 315-2DP為例,同步1000B的數(shù)據(jù)所需時間大約為200~300 ms。還有2個DP從站的切換時間在70 ms左右。無論控制程序循環(huán)掃描到哪里,當前激活的系統(tǒng)(即主系統(tǒng))隨時都會接收并處理報警,但在主系統(tǒng)A與備用系統(tǒng)B進行切換過程中產(chǎn)生的報警存在被丟失的可能。

4 硬件選型
無為縣城污水處理變配電間站軟冗余系統(tǒng)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。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行網(wǎng)絡通訊并進行兩個CPU間的冗余通訊;
(4)接口模塊6ES7153-2AA02-0XBO兩塊進行PROFIBUS遠程I/O和系統(tǒng)間的冗余通訊;
(5)電源模塊6EPl333-2AA00兩塊給ET200供電;
(6)DI數(shù)字量輸入模塊6ES7321-1BL00-0AA0六塊采集現(xiàn)場設備的開停、運行及故障狀態(tài);
(7)DO數(shù)字量輸出模塊6ES7322-1BL00-0AA0三塊控制現(xiàn)場設備的啟停;
(8)AI模擬量輸入模塊6ES733l-7KF02-0ABO四塊采集現(xiàn)場的液位、壓力、流量、PH/T、濁度以及風機和加藥泵的頻率信號;
(9)A0模擬量輸出模塊6ES7332-5HFOO-OABO兩塊通過程序的PID自動控制調(diào)節(jié)風機和加藥裝置的頻率。

5 系統(tǒng)檢測結果
變配電間站S7-300軟冗余系統(tǒng)投入運行后系統(tǒng)工作正常。在調(diào)試時,技術人員通過設定控制字實現(xiàn)手動的主備系統(tǒng)切換。測試時沒有出現(xiàn)主從系統(tǒng)切換時中斷,切換時一切控制正常,包括控制繼電器不會斷開、模擬量輸出控制變頻器轉速不會丟失等。還有測試時PROFIBUS總線傳輸正常,沒有掉落模塊的情況出現(xiàn)。這表明西門子S7-300軟冗余系統(tǒng)應用于對主備系統(tǒng)切換時間要求不高的中小型污水處理控制系統(tǒng)中是完全可行的。

6 結語
該系統(tǒng)于2006年9月投入使用,運行順利,用戶對選擇軟冗余系統(tǒng)非常滿意。目前本系統(tǒng)已經(jīng)成功推廣到安徽阜陽、安慶、淮南和宿州等地的污水處理系統(tǒng)中,用戶反映非常良好。通過上述項目,證實PLC軟冗余系統(tǒng)完全可以滿足中小型污水處理控制系統(tǒng)的技術要求,基本實現(xiàn)無憂切換。PLC軟冗余系統(tǒng)在生產(chǎn)中的實際使用,為企業(yè)帶來了效益,相信也為這種冗余系統(tǒng)廣泛推廣到其他行業(yè)應用提供了一定的參考價值。


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關鍵詞: PLC 軟冗余 城市 工程

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