西门子S7—400冗余系统在火电厂水区域控制系统中的设计与运用

摘 要：火电厂水区域控制系统主要包括：化学水加药、循环水加药、汽水取样、除盐水、工业废水池、含油废水和机组排水槽，该系统主要是用于调节汽包电导、pH值等；锅炉参数的实时监测和显示及其记录；以及工业废水和油污的处理。实现远程手动操作及自动，当设备投自动时，实现PID调节，使被调量在设定的范围内；以及设备的自动启停；并实现模块与人机界面的通讯。

关键词：S7-400 S7A iFIX

中图分类号：TP2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）07（c）-0106-04

1 系统简介

该系统采用Siemens公司的S7-400冗余系列PLC作下位机，上位机采用GE公司生产的iFIX5.1软件；控制站同远程I/O站之间采用Profibus-DP冗余网络，PLC同上位机之间采用冗余以太网通讯。

本工程水区域系统，包括以下几个部分。

（1）工业废水集中处理系统。

（2）汽水取样系统。

（3）化学加药系统。

（4）循环水加药系统。

（5）含油废水系统。

（6）机组排水槽系统。

（7）除盐水系统。

1.1 硬件配置及网络结构

系统采用分散控制，集中监控（DCS控制），设置一套S7-400冗余控制器，作为水系统的主控制站，根据工艺布置设置3个远程I/O站，分别为汽水取样系统、化学加药系统、机组排水槽系统。

主站和各远程I/O站通过Profibus冗余总线进行通讯。采用IM153-2接口模块实现冗余网络通讯。

控制系统配置2台操作员站，其中1台工程师站。两台操作员站配置双1000 Mbps以太网网卡（图1）。

1.2 上位机HMI软件

上位机软件采用GE公司的iFIX 5.1，iFIX是全球最领先的HMI/SCADA自动化监控组态软件。

工程师站安装加强型iFIX软件（iFIX Plus SCADA Pak Unlimited Developer Ver 5.1 Chinese），可实现数据采集，人机界面维护、历史数据调用及查询、趋势图显示、报表等众多功能。

操作员站安装客户端iFIX软件（iFIX iClient Runtime Ver 5.1 Chinese），以客户端服务器模式（C/S结构）访问工程师站数据库，并且在画面显示实时数据，趋势图显示、报表及各种操作和设定。

通过在上位机iFIX上安装西门子的S7A驱动程序，可以实现与下位机PLC的数据通讯并可实现同西门子PLC的网络冗余切换。

2 基本原理

化学加药系统主要作用是：为防止热力系统的二氧化碳腐蚀及维持碱性水工况，对机组给水加氨处理；为防止热力系统氧腐蚀，对机组给水采用加联氨处理；为防止锅炉受热面沉积水垢及提高炉水PH值，炉水采用低磷酸盐处理。

该加药系统，均设计有手动和自动控制，当设备处于远程控制时，将画面切到手动控制状态，可以手动操作，控制加药量；当切到自动状态时，根据设定的被调量，程序逻辑通过PID调节方式，自动调节加药量，使被调量达到设定值。图2为加药系统手自动控制窗口。

以上为模拟量操作器基本控制原理，对于现场的电动阀门、风机、泵等设备，当现场设切换到远程控制时，可通过远方操作控制或通过联锁条件进行自动程序控制。

3 软件设置

硬件连接完成后，需要通过Step7软件进行硬件组态，并配置S7A驱动，才能将现场数据采集到上位机人机界面进行显示。

3.1 下位机的硬件组态

该系统采用的是西门子S7-400冗余系统，在实现与上位机通讯之前，要对I/O模块进行I/O地址、IP地址分配，并组态与CPU通讯。（图3）为S7-400冗余系统硬件组态。

3.2 上位机与下位机通讯

在完成硬件组态后，要实现下位机PLC与上位机iFIX的通讯，需要对I/O驱动进行配置。iFIX的西门I/O驱动为S7A，需要对S7A进行配置，最后在iFIX的数据库里完成相应的I/O地址的设置，就可以把数据采集到iFIX的数据库。图4为S7A I/O驱动配置窗口。

上面所有的问题解决完后，就可以把数据库里的数据调到画面上显示，（图5）是在运行状态下汽水取样显示的一个画面：

上面所有的问题解决完后，就可以把数据库里的数据调到画面上显示，图5是在运行状态下汽水取样显示画面。

4 报警的设置

该系统对采集的模拟量高低限数据、开关量（如跳闸、故障信号），在上位机软件上设置报警功能。当模拟量信号达到设定的上下限或者设置了报警的开关量信号，就会在上位机上显示报警信号，提醒操作人员及时采取必要的措施，避免不良后果产生。以下是筛选报警的脚本：

Sub DoFilter（Index As Integer， OptI/Onal pri）

Dim CmdIndex As Integer

Dim OB As Object

Dim Area As String

Dim oldFilter As String

Dim NewFilter As String

Dim Pos As Integer

Dim NodeN As String

'On Error GoTo deal

'AlarmSummaryOCX1.Refresh

oldFilter=AlarmSummaryOCX1.FilterString

Pos=InStr（1，oldFilter，"优先级="， vbTextCompare）

AlarmSummaryOCX1.PauseAlarmRead

If CmdSort1.BackColor = &HFFFF& Then

NodeN="COM"

Else

NodeN="WORKS"

End If

If IsMissing（pri）Then

CmdSort0.BackColor=&HFFAB69

Set OB=Me.FindObject（"CMDSORT" & Index）

OB.BackColor=&HFFFF&

If CmdSort1.BackColor=&HFFFF& Then

NodeN="COM"

Else

NodeN="WORKS"

End If

5 结语

此控制系统所有功能均已通过现场联机调试与投用，结果表明该系统整个结构设计是合理的，冗余网络系统是可靠的，能够满足各种情况下电厂水区域控制系统的要求。

参考文献

[1]http：//www.ad.siemens.com.cn/download/Html/download.aspx DownloadID=1535&TreeID=4&URL=

%2fDownload%2fUpload%2fAS%2ffaq

%2fF0153.pdf，西门子冗余系统指南来源：西门子技术支持中心.

[2] http：//www.iFIXonline.com/article/2007/0206/article_248.htmliFIX系统配置指南.作者：iFIXonline，来源：杭州集益科技有限公司.

[3]王成强，马轲.新概念Visual Basic 6.0教程[M].北京：北京科学出版社，北京科海电子出版社，2003（12）.

[4]http：//www.gkong.com/gkong_bbs/dispbbs.aspID=102700.