现场总线在软水处理系统中的应用

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         多年来,PROFIBUS风靡全球,成功地应用于制造业、楼宇、过程控制和电站自动化,PROFIBUS产品在世界市场上被普遍接受,市场占有率超过40%,年增长率20%~30%。

      目前支持PROFIBUS标准的产品超过1500多种,分别来自国际上250多个生产厂家。在世界范围内已安装运行的PROFIBUS设备已超过200万台。PROFIBUS是一种国际化、开放式、不依赖于设备生产商的现场总线标准,总线存取协议是通过OSI参考模型第二层(数据链路层)来实现的,它包括了保证数据可靠性技术及传输协议和报文处理。由PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-DP和PROFIBUS-PA组成了PROFIBUS系列。

  PROFIBUS-FMS主要用于工厂、楼宇自动化的单元级,实现对变量的访问、程序调用、运行控制及事件管理等;PROFIBUS-DP主要用于现场级的高速数据传输、解决自动控制系统(如PLC、PC等)通过高速串行总线与分散的现场设备(I/O、驱动器、阀门等)之间的通信任务。PROFIBUS-PA是PROFIBUS-DP在保持其通讯协议的条件下,增加了对现场仪表而言优选的传输技术,是PROFIBUS-DP向现场的延伸。

  在许多企业,软水处理系统是锅炉运行不可缺少的重要组成部分,水质处理的好坏直接影响的锅炉的寿命和安全。充分利用先进成熟的PROFIBUS现场总线技术实现软水处理系统的自动控制,是生产和信息化管理的必然途径。

  1 系统控制功能

  1.1 软水处理系统工艺流程

  软水处理系统是基于钠离子交换原理进行工作的,自来水(要求进水压力在0.2~0.3 MPa)经软水处理器处理后进入软水箱,经恒压供水系统送往冷却循环水池、冷冻水池和锅炉房等。在设定好产水量后,打开进水开关,软水处理器按4个过程循环工作,如下图所示:

图1 软水处理系统工作过程框图

  这4个过程的完成是通过对多路阀工作位置的切换来实现的:软水处理器工作至设定产水量后进入反洗过程,反洗T1时间后进入再生过程;在软水处理器再生过程中,软水处理器通过虹吸方式从盐液箱吸入饱和盐溶液进行罐内树脂的再生,经过T2时间再生完成后,进入快速冲洗(正洗)过程,经过T3时间将罐内的沉淀物清除干净后,进入下一个工作循环。

  1.2 控制功能

  为了能够监测设备的工作状态和软水水质的变化情况,保证设备的稳定运行和软水的保质供应,实现该设备的集中监控,提出如下控制功能:

  ·采用可靠性高的SIEMENS  S7-300PLC进行控制。
  ·设置触摸屏作为现场操作面板,实现本地显示和操作。
  ·设置电动阀和液位计进行盐液箱的液位检测和控制,以保证盐液浓度的稳定。
  ·实现软水器出水流量和硬度的在线检测。
  ·实现水质异常的紧急处理。
  ·设置多路阀的运行反馈和出水电磁阀的动作反馈,实现工作过程可视化。
  ·增设变频管道泵和压力变送器,实现进水压力的控制。
  

  实现软水水箱液位与软水处理器的联锁控制功能,在水箱满液位附近时停止或启动软水处理器的工作,以保证软水的稳定供给。
  

  实现远程监控功能。

  2 系统硬件构成

图2 控制系统网络结构图

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