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    1　引言

    由于特殊的地質(zhì)環(huán)境，德國(guó)Neckar-Odenwald的Osterburken小鎮(zhèn)周圍遍布著石灰?guī)r層，只有這些極度白堊的井水可做為供水源。為了滿足生活用水，保護(hù)家用電器和管道，從2010年起，這座城市就開始建立最現(xiàn)代化的軟化水工廠。來(lái)自H?pfingen的KuhnLtd. 公司負(fù)責(zé)裝備這類工廠。這家公司已歷經(jīng)三代，致力于飲用水的循環(huán)以及廢水處理的工作，他們的服務(wù)范圍包含管道建設(shè)，技術(shù)裝備以及完整的電氣與控制工程。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Thomas Sch?fer指出，“在Osterburken所采用的技術(shù)，完全沒(méi)有在飲用水中添加化學(xué)添加劑。我們?cè)谶@里使用的納米過(guò)濾技術(shù)，通過(guò)滲透，過(guò)濾掉溶解在水中的使水硬化的物質(zhì)”。該設(shè)備的處理能力達(dá)到650立方米/14小時(shí)，這是Osterburken市的平均日常需求，水的硬度由26°dH下降到11～13°dH。出于安全考慮，許多設(shè)備都要求是冗余的，例如每臺(tái)泵都有一個(gè)額外的泵備用。工廠記錄所有的填充量、壓力、流速，甚至pH值和水的混濁度，并顯示在控制柜的操作面板上，電導(dǎo)率的偏差會(huì)及早反映出水的鹽度是否改變——這表明過(guò)濾隔膜可能有損壞。

    2　易于編程，控制便捷

    這個(gè)工廠的特殊要求是，將水的硬度轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)可設(shè)置的參數(shù)，按需要進(jìn)行調(diào)整。由于飲用水的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)管理和軟化過(guò)程中的可變流量管理，要求最優(yōu)化的控制和及時(shí)準(zhǔn)確的切換。我們采用了基于SPEED7技術(shù)的中央控制器CPU314-6CG13，它包含PROFIBUS接口和以太網(wǎng)接口，便于與控制面板的通訊和編程，因而可以節(jié)省昂貴的通信處理器，直接與CPU相連接。SPEED7技術(shù)是基于西門子STEP7編程的最快的控制系統(tǒng)之一，通過(guò)這種技術(shù)，大量的程序模塊和復(fù)雜的控制軟件，可以通過(guò)緊湊的CPU很容易地在2毫秒內(nèi)完成一個(gè)循環(huán)處理。此外，這款CPU還集成了一些開關(guān)量和模擬量輸入，輸出功能，其中的8路開關(guān)量，可按需要作為輸入或輸出通道，CPU的運(yùn)行也不需要額外的存儲(chǔ)卡。

    其余的傳感器和執(zhí)行器通過(guò)PROFIBUS連接到控制器。緊湊的SLIO模塊，可以安裝在控制柜很小的空間內(nèi)，將控制信號(hào)連接到主CPU，并且支持多種總線協(xié)議。

    在這個(gè)項(xiàng)目中，Kuhn公司設(shè)計(jì)了三個(gè)分散的I/O站：分別在中央控制柜，納米過(guò)濾設(shè)備和可移動(dòng)的清潔設(shè)備，通過(guò)PROFIBUS連接。SLIO模塊階梯形的彈簧卡接易于快速接線，標(biāo)簽條和LED診斷直接對(duì)應(yīng)于信號(hào)通道，以確保在故障發(fā)生時(shí)，易于準(zhǔn)確判斷。由于分布式的安裝，最大限度的減少了布線的工作量。

    全鋁合金外殼的VIPA 12寸觸摸屏很適合于這個(gè)場(chǎng)合的應(yīng)用，它提供預(yù)裝的Windows CE 6.0操作系統(tǒng)，以及運(yùn)行版Movicon11，它集成了128 MB工作內(nèi)存和2 GB用戶內(nèi)存，具有充足的硬件資源，滿足數(shù)量巨大的標(biāo)記名要求。觸摸屏通過(guò)以太網(wǎng)連接到PLC，除了用于現(xiàn)場(chǎng)顯示和現(xiàn)場(chǎng)操作，還可存儲(chǔ)處理過(guò)程的數(shù)據(jù)。此外，它還具有完整的報(bào)警管理功能，可以在超過(guò)限值或出現(xiàn)故障時(shí)被激活并發(fā)出信息。當(dāng)然，它也提供豐富的可參數(shù)化的圖形庫(kù)，以及各種歷史趨勢(shì)圖，可以記錄和觀察長(zhǎng)時(shí)段不同對(duì)象的狀態(tài)。

    所有組件，包括從PLC、遠(yuǎn)程I/O到操作屏均由VIPA公司提供：“這使得我們?cè)跇?gòu)建工廠控制系統(tǒng)時(shí)變得容易，單一的供貨商提供給我們更為及時(shí)周到的支持”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Thomas Sch?fer強(qiáng)調(diào)指出。

    3　遠(yuǎn)程訪問(wèn)

    所有非常規(guī)的數(shù)據(jù)都將從工廠直接傳輸?shù)娇刂泣c(diǎn)，控制點(diǎn)包含從水井室到水庫(kù)的5個(gè)通訊和40多個(gè)站點(diǎn)。這類連接通過(guò)控制柜中的GPRS調(diào)制解調(diào)器建立。根據(jù)系統(tǒng)發(fā)出的消息，技術(shù)人員被派往工廠現(xiàn)場(chǎng)或通過(guò)遠(yuǎn)程訪問(wèn)直接控制設(shè)備，例如，可以通過(guò)遠(yuǎn)程控制關(guān)閉滑閥或根據(jù)需要開關(guān)水泵。

    系統(tǒng)每15分鐘定期地更新測(cè)量值，此外還可進(jìn)行隨時(shí)查詢，所有當(dāng)前數(shù)據(jù)可以即刻顯示出來(lái)，所有設(shè)備參數(shù)也可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)查看。這就使得技術(shù)人員即便在周末的值班中，也可在第一時(shí)間通過(guò)自己的電腦或者智能手機(jī)查看現(xiàn)場(chǎng)的即時(shí)運(yùn)行狀況，并立即使用適當(dāng)?shù)墓ぞ呒傲銈浼鉀Q現(xiàn)場(chǎng)的問(wèn)題。此外，所有數(shù)據(jù)都被存儲(chǔ)在VIPA觸摸屏的記憶卡內(nèi)，因此可隨時(shí)查詢過(guò)去24小時(shí)內(nèi)的數(shù)據(jù)。

    整個(gè)軟化水過(guò)程，包含許多環(huán)節(jié)，從水井室的水泵開始一直到飲用水網(wǎng)絡(luò)，所有控制過(guò)程必須穩(wěn)定可靠，以保證飲用水的恒定不間斷的供應(yīng)。VIPA CPU強(qiáng)大的功能表現(xiàn)在極快的運(yùn)行速度，系列化的大內(nèi)存和靈活的內(nèi)存管理，可以很容易地通過(guò)MCC卡擴(kuò)展，內(nèi)置的Ethernet接口用于通訊也利于編程；遠(yuǎn)程信號(hào)通過(guò)PROFIBUS與SLIO系統(tǒng)連接；連同12寸觸摸屏的可視化操作，構(gòu)成整套控制系統(tǒng)，保證了軟化水工廠的理想的無(wú)故障運(yùn)行。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Thomas Sch?fer說(shuō)，“我們?cè)谒畯S自控中，已經(jīng)使用VIPA系統(tǒng)多年，所有的技術(shù)人員都能熟練使用VIPA控制器。除此之外，還對(duì)VIPA團(tuán)隊(duì)給予的關(guān)注表示高度贊賞，有時(shí)我們甚至?xí)谥芪宓耐砩鲜盏絍IPA工程師Mr. Mark Kohl的技術(shù)支持，從某種程度上他也是個(gè)手機(jī)應(yīng)用的專家。

    摘自《自動(dòng)化博覽》1月刊