PLC控制从进口到出口

2014年10月08

位于北威尔士的迪谷水务公司(Dee Valley water) Llwyn Onn基地的一个新水处理厂，从入口到出口都由冗余模块化PLC控制。

新滤水厂每天可生产4.7万立方米的饮用水。除了标准处理工艺，该工厂还包括一个去除锰的自动处理系统，锰是该地区地表水中自然存在的一种矿物质。

水处理过程包括溶解气浮(DAF)澄清，颗粒活性炭(GAC)过滤，然后是快速重力过滤(RGF)和氯接触罐，然后被泵到储罐-从那里被送入分配网络。虽然这不是常规的工艺顺序，但它是设计在这一领域工作的安排，这有额外的锰的问题需要处理。

控制系统的一个关键方面是使用了完整的双冗余PLC系统。次要系统具有自己的CPU，它完全连接和测试，通过镜像主CPU来增加系统的可靠性，这样在主CPU、电源或基本单元发生故障的情况下，次要系统可以在21毫秒内从同一控制点接管。

项目系统集成商Tycon Automation的技术总监Andrew Robertson解释说，合同规范中有一些元素意味着它适合三菱的硬件。迪谷水务公司正在寻找一个完全冗余的系统。我们能够证明，我们之前已经在马恩岛安装的一个更大的系统上实现了完全冗余的体系结构，这表明它可以满足该项目的性能目标和价格设置。

通过1000+ I/O实现控制
“我们与迪谷水务公司详细讨论了其偏好和可靠性是最重要的问题。三菱QnPRH plc设计用于冗余设置，因此从一开始就满足了规范。该系统在主MCC中设计了两个处理器机架和三个I/O机架，每个I/O机架上有三分之一的设备。该系统适合这样设计，因为该过程包含三个DAF通道，六个碳过滤器和六个快速重力过滤器，这在过程中提供了固有的冗余量;我们配合控制系统设计，提供最稳健的工程解决方案。

泵电机大多由通过Profibus连接的变速驱动器控制。MCC内部使用了单独的Profibus网络，并将单独的网络延伸到现场，以简化设计并提高鲁棒性。Robertson继续说道:“我们使用带有Profibus接口的三菱Slice I/O在现场进行本地I/O管理，这降低了电缆和安装成本，并与三菱PLC很好地配合，三菱PLC将通过插件通信模块接受大多数现场总线网络协议。”

“在速度方面，由于有很多数字和超过1000个4-20mA I/O点，包括流量计、液位仪表和质量仪表，我们将Profibus网络进行了分割，以提供最大的冗余和系统弹性。然而，PLC的响应时间远远超出了这个应用程序所需要的。流量控制阀的PID控制回路在CPU的处理能力范围内，其中化学加药系统的控制回路是最关键的。对于这个应用程序，我们讨论的是秒，而不是毫秒，我们经常在其他更动态、更快的应用程序中使用毫秒。

“三菱GX Works II软件是一个很好的工作环境，它很容易找到你的路，很容易使用。我们能够使用之前为水处理应用开发的功能块，这使工作更容易实现，并允许我们为项目增加价值。编程环境的灵活性意味着系统架构可以被分解成代表工厂所有部分的功能块。远程访问VPN链接到站点意味着我们可以访问SCADA层，从而实时访问PLC，可以轻松询问系统，查看原始代码在做什么，并执行任何故障查找活动。对于这么大的一个程序来说，有一个便于查询的逻辑结构很重要。”

QnPRH是三菱Q系列自动化平台的高端产品，提供了高水平的系统冗余，以确保对由电源或系统故障引起的过程中断的完全免疫。这是通过使用复制处理器和网络链接的完全冗余架构实现的。热插拔能力提供了操作级的冗余。该解决方案是专门开发的，用于由于设备损坏、服务中断、处罚或法规遵从等原因而不能容忍停机的应用程序。

双冗余CPU(控制CPU和备用CPU)意味着控制CPU的任何故障都会立即将控制转移到备份CPU，从而防止系统故障或中断。每次扫描cpu之间可以同步多达100,000字的进程数据。切换时间通常在20-40ms左右，确保“无颠簸”传输。由于CPU位于物理上独立的机架上，所以在备份维护系统运行时可以更换控制CPU。大多数部件可与标准Q系列系统进行互换，控制购买成本和总拥有成本。


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