SIEMENS的總線PROFIBUS及工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)污水處理系統(tǒng)自動化
本方案是為某公司二期污水處理系統(tǒng)自動化系統(tǒng)集成分工程所做的設(shè)計方案。我們采用德國SIEMENS的現(xiàn)場總線PROFIBUS及工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，將本期工程所包括兩套PLC系統(tǒng)、PROFIBUS系統(tǒng)組成先進的FCS控制系統(tǒng)。實現(xiàn)對其在控制室集中監(jiān)控。其中設(shè)2個操作站、工程師站。整個控制可以通過FCS系統(tǒng)以及工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)的人機界面——操作站及其實時監(jiān)控軟件，完成對所有的實時監(jiān)測和控制功能，完成數(shù)據(jù)處理、顯示、停機聯(lián)鎖保護、手動操作、打印和聯(lián)網(wǎng)?！ ?
PROFIBUS現(xiàn)場總線系統(tǒng)介紹
控制系統(tǒng)的發(fā)展大體上經(jīng)歷了由最初的采用基地式儀表控制、集中式體系結(jié)構(gòu)的計算機控制系統(tǒng)DCS和近幾年發(fā)展的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS三個大的發(fā)展階段?，F(xiàn)場總線它是現(xiàn)代控制技術(shù)、計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的成果，是工業(yè)自動化事業(yè)的進展需要，也是技術(shù)發(fā)展的必然?，F(xiàn)場總線使得現(xiàn)場設(shè)備之間，現(xiàn)場設(shè)備和控制室設(shè)備之間構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是控制系統(tǒng)的發(fā)展的趨勢。
現(xiàn)場總線技術(shù)的三大特點是信號傳輸數(shù)字化、控制功能分散化、開放與可互操作。目前，較為流行的現(xiàn)場總線有：FF- Foundation Field Bus(現(xiàn)場總線基金會 )現(xiàn)場總線、CAN(控制局域網(wǎng)絡(luò) )、 LONWORKS(局部操作網(wǎng)絡(luò) )、PROFIBUS(過程現(xiàn)場總線 )以及過渡性的HART(可尋址遠程傳感器數(shù)據(jù)通路 )協(xié)議等五種現(xiàn)場總線。
PROFIBUS現(xiàn)場總線主要用于可編程序控制器 (PLC)和開關(guān)量檢測系統(tǒng)。也就是說，它比較適用于工廠自動化系統(tǒng)。PROFIBUS適合于過程控制產(chǎn)品，如調(diào)節(jié)閥、執(zhí)行器、模擬量I/O模塊、數(shù)字量I/O模塊等。其開放的通信系統(tǒng)可使不同廠商的產(chǎn)品工作在同一個總線系統(tǒng)上?！?
污水工程系統(tǒng)組成
整個污水工程分成兩個控制中心。
本控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分為上層管理網(wǎng)和下層控制網(wǎng)，中間由S7-300 控制器鏈接構(gòu)成一個完整的控制網(wǎng)絡(luò)，鏈接操作員站和工程師站，構(gòu)成一個傳輸速率為10M/100M 的以太網(wǎng)，實現(xiàn)操作員站、工程師站和S7-300控制器間的數(shù)據(jù)交換。下層控制網(wǎng)由雙角屏蔽線構(gòu)成PROFIBUS網(wǎng)，控制系統(tǒng)采用SIEMENS S7-300 PLC,監(jiān)控系統(tǒng)采用SIEMENS WINCC。整個通訊系統(tǒng)包括實時控制網(wǎng)絡(luò)DP網(wǎng)和高速工業(yè)以太網(wǎng)。其中PLC系統(tǒng)均采用兩臺SIEMENS的S7-315可編程序控制器做系統(tǒng)主、從站，另加數(shù)字量輸入、輸出模塊和模擬量輸入、輸出模塊組成一個底層為PROFIBUS現(xiàn)場總線,上層為以太網(wǎng)的控制系統(tǒng)，并利用SIEMENS的監(jiān)控軟件WINCC實現(xiàn)對系統(tǒng)的監(jiān)控。
系統(tǒng)主要功能介紹
隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機在工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，由于控制現(xiàn)場的情況越來越復(fù)雜，安全可靠性的要求也越來越高，選擇一個開發(fā)界面友好的、安全可靠的監(jiān)控系統(tǒng)軟件也越來越重要。綜合比較，本系統(tǒng)選用了西門子的WINCC組態(tài)軟件，它具有功能強大、開放性好、可靠性高、支持多語言等特點．是開發(fā)工業(yè)控制自動化系統(tǒng)工程的有力工具。
WINCC軟件主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理2個基本的功能。數(shù)據(jù)采集是指從現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)并進行相應(yīng)處理，數(shù)據(jù)的采集主要由下位機PLC來完成。本系統(tǒng)使用西門子的S7-300PLC可以很好的實現(xiàn)系統(tǒng)集成。數(shù)據(jù)管理是把從現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)進行處理并把它送到上位機的數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)和現(xiàn)場信息在服務(wù)器或工作站上以裝置圖、系統(tǒng)圖、趨勢圖及報警表等圖形方式顯示出來，以實現(xiàn)對整個工程的監(jiān)控，同時根據(jù)需要提供定時打印或手工打印功能以隨時打印報表、趨勢圖和報警。
由WINCC組成的本監(jiān)控系統(tǒng)，可以實時采集整個污水工程的過程控制參數(shù)以及相關(guān)信息，允許操作人員實時地對現(xiàn)場有關(guān)參數(shù)實施監(jiān)視和控制，操作人員只要通過上位機中豐富全面的畫面就可實現(xiàn)直觀地監(jiān)測和控制現(xiàn)場，從而實現(xiàn)對工藝過程的監(jiān)視和控制，還可查詢相關(guān)歷史數(shù)據(jù)，為系統(tǒng)進一步優(yōu)化提供依據(jù)。
由于WINCC的開放性，它能和多種PLC產(chǎn)品相連接，這就為系統(tǒng)進一步擴展提供了平臺。
可實現(xiàn)的系統(tǒng)功能：
本系統(tǒng)具有對重要參數(shù)的顯示、自動調(diào)節(jié)、報警、事故追憶、報表打印、趨勢顯示及必要的保護功能。
參數(shù)的顯示、自動調(diào)節(jié)：操作員可隨意在各工藝流程畫面間切換，以監(jiān)控各測點及調(diào)節(jié)回路的狀態(tài)。
報警：報警發(fā)生時可由聲、光、文本信息等途徑告知操作員發(fā)生異常情況的設(shè)備和工藝過程，以便及時處理。本項目把報警更細分為事故報警和普通報警，并發(fā)出不同的音響。歷史報警信息在Alarmlog中查閱、打印。
事故追憶：系統(tǒng)有操作記錄和報警歷史記錄，發(fā)生事故時可以追憶當(dāng)時的情況，以便正確地分析事故原因，以絕后患。
報表打印：以班報的形式對所有重要參數(shù)進行報表自動打印，也可隨意手動打印歷史數(shù)據(jù)。
趨勢顯示：以趨勢圖的形式對所有要求記錄的參數(shù)進行72 小時趨勢顯示，并可按操作員要求隨時打印。
PROFIBUS現(xiàn)場總線系統(tǒng)介紹
控制系統(tǒng)的發(fā)展大體上經(jīng)歷了由最初的采用基地式儀表控制、集中式體系結(jié)構(gòu)的計算機控制系統(tǒng)DCS和近幾年發(fā)展的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS三個大的發(fā)展階段?，F(xiàn)場總線它是現(xiàn)代控制技術(shù)、計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的成果，是工業(yè)自動化事業(yè)的進展需要，也是技術(shù)發(fā)展的必然?，F(xiàn)場總線使得現(xiàn)場設(shè)備之間，現(xiàn)場設(shè)備和控制室設(shè)備之間構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是控制系統(tǒng)的發(fā)展的趨勢。
現(xiàn)場總線技術(shù)的三大特點是信號傳輸數(shù)字化、控制功能分散化、開放與可互操作。目前，較為流行的現(xiàn)場總線有：FF- Foundation Field Bus(現(xiàn)場總線基金會 )現(xiàn)場總線、CAN(控制局域網(wǎng)絡(luò) )、 LONWORKS(局部操作網(wǎng)絡(luò) )、PROFIBUS(過程現(xiàn)場總線 )以及過渡性的HART(可尋址遠程傳感器數(shù)據(jù)通路 )協(xié)議等五種現(xiàn)場總線。
PROFIBUS現(xiàn)場總線主要用于可編程序控制器 (PLC)和開關(guān)量檢測系統(tǒng)。也就是說，它比較適用于工廠自動化系統(tǒng)。PROFIBUS適合于過程控制產(chǎn)品，如調(diào)節(jié)閥、執(zhí)行器、模擬量I/O模塊、數(shù)字量I/O模塊等。其開放的通信系統(tǒng)可使不同廠商的產(chǎn)品工作在同一個總線系統(tǒng)上?！?
污水工程系統(tǒng)組成
整個污水工程分成兩個控制中心。
本控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分為上層管理網(wǎng)和下層控制網(wǎng)，中間由S7-300 控制器鏈接構(gòu)成一個完整的控制網(wǎng)絡(luò)，鏈接操作員站和工程師站，構(gòu)成一個傳輸速率為10M/100M 的以太網(wǎng)，實現(xiàn)操作員站、工程師站和S7-300控制器間的數(shù)據(jù)交換。下層控制網(wǎng)由雙角屏蔽線構(gòu)成PROFIBUS網(wǎng)，控制系統(tǒng)采用SIEMENS S7-300 PLC,監(jiān)控系統(tǒng)采用SIEMENS WINCC。整個通訊系統(tǒng)包括實時控制網(wǎng)絡(luò)DP網(wǎng)和高速工業(yè)以太網(wǎng)。其中PLC系統(tǒng)均采用兩臺SIEMENS的S7-315可編程序控制器做系統(tǒng)主、從站，另加數(shù)字量輸入、輸出模塊和模擬量輸入、輸出模塊組成一個底層為PROFIBUS現(xiàn)場總線,上層為以太網(wǎng)的控制系統(tǒng)，并利用SIEMENS的監(jiān)控軟件WINCC實現(xiàn)對系統(tǒng)的監(jiān)控。
系統(tǒng)主要功能介紹
隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機在工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，由于控制現(xiàn)場的情況越來越復(fù)雜，安全可靠性的要求也越來越高，選擇一個開發(fā)界面友好的、安全可靠的監(jiān)控系統(tǒng)軟件也越來越重要。綜合比較，本系統(tǒng)選用了西門子的WINCC組態(tài)軟件，它具有功能強大、開放性好、可靠性高、支持多語言等特點．是開發(fā)工業(yè)控制自動化系統(tǒng)工程的有力工具。
WINCC軟件主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理2個基本的功能。數(shù)據(jù)采集是指從現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)并進行相應(yīng)處理，數(shù)據(jù)的采集主要由下位機PLC來完成。本系統(tǒng)使用西門子的S7-300PLC可以很好的實現(xiàn)系統(tǒng)集成。數(shù)據(jù)管理是把從現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)進行處理并把它送到上位機的數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)和現(xiàn)場信息在服務(wù)器或工作站上以裝置圖、系統(tǒng)圖、趨勢圖及報警表等圖形方式顯示出來，以實現(xiàn)對整個工程的監(jiān)控，同時根據(jù)需要提供定時打印或手工打印功能以隨時打印報表、趨勢圖和報警。
由WINCC組成的本監(jiān)控系統(tǒng)，可以實時采集整個污水工程的過程控制參數(shù)以及相關(guān)信息，允許操作人員實時地對現(xiàn)場有關(guān)參數(shù)實施監(jiān)視和控制，操作人員只要通過上位機中豐富全面的畫面就可實現(xiàn)直觀地監(jiān)測和控制現(xiàn)場，從而實現(xiàn)對工藝過程的監(jiān)視和控制，還可查詢相關(guān)歷史數(shù)據(jù)，為系統(tǒng)進一步優(yōu)化提供依據(jù)。
由于WINCC的開放性，它能和多種PLC產(chǎn)品相連接，這就為系統(tǒng)進一步擴展提供了平臺。
可實現(xiàn)的系統(tǒng)功能：
本系統(tǒng)具有對重要參數(shù)的顯示、自動調(diào)節(jié)、報警、事故追憶、報表打印、趨勢顯示及必要的保護功能。
參數(shù)的顯示、自動調(diào)節(jié)：操作員可隨意在各工藝流程畫面間切換，以監(jiān)控各測點及調(diào)節(jié)回路的狀態(tài)。
報警：報警發(fā)生時可由聲、光、文本信息等途徑告知操作員發(fā)生異常情況的設(shè)備和工藝過程，以便及時處理。本項目把報警更細分為事故報警和普通報警，并發(fā)出不同的音響。歷史報警信息在Alarmlog中查閱、打印。
事故追憶：系統(tǒng)有操作記錄和報警歷史記錄，發(fā)生事故時可以追憶當(dāng)時的情況，以便正確地分析事故原因，以絕后患。
報表打印：以班報的形式對所有重要參數(shù)進行報表自動打印，也可隨意手動打印歷史數(shù)據(jù)。
趨勢顯示：以趨勢圖的形式對所有要求記錄的參數(shù)進行72 小時趨勢顯示，并可按操作員要求隨時打印。
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