PLC軟冗余系統(tǒng)在城市污水處理工程中的應用

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
無為縣城污水處理工程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。在工程調(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。