基于Logix平台的祥符水厂自控系统介绍

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给水排水 V o l . 4 2 N o . 1 2 2 0 1 6
E t h e r N e t冗 余 网 络 为 星 型 拓 , 、 扑结 构 主 从 机 架 上 的 1 7 5 6- E N 2 T 模块 连 接 到 P L C 3柜内的工业以太网交换 机, 0格砂滤池和8格炭滤池也采用 A B C o m 1 - 分别接入4 a c t L o i x 1 7 6 9-L 3 3 E R 系 列 控 制 器, p g 台8 口的工业以太网交换机 , 再经光纤上连到 P L C 3 柜内的工业以太网交换机 。 该结构可确保在 任一块 另一块1 7 5 6- E N 2 T 模 块 故 障 情 况 下, 7 5 6- 1 E N 2 T模块 仍 可 访 问 到 任 一 格 砂 滤 池 和 活 性 炭 池P L C。 综合滤池 P L C 3 的配置和结构见图 2。 4 组态软件服务器虚拟化的探讨 工业组态软件双机冗余的传统方案已经 过长期 实践验证了其可靠性 , 杭州水务下属的清泰 、 南星和 九溪水厂自控系统都沿用了这一方案 。 随着 信息技 术的突飞猛进 , 虚拟化技术已经在I T 领域得到广泛 应用 , 但在工控领域仍以传统方案为主导 , 工 控服务 器虚拟化还处于相对谨慎的起步阶段 。 以下 对传统 方案和虚拟化方案进行简单对比和分析 。 以祥符水厂 一 阶 段 自 控 系 统 为 例 , 2台同等配
保现有 1 二 d 常规处理系统不间断供水 ; 4 . 5万 m/ 3 阶段拆 除 1 新建清水 d 常 规 处 理 系 统, 4 . 5 万 m/

房无自控系统 , 为在一阶段实现出厂水补加氯和加 碱自动控制 , 在现有出水泵房增设临时小型 P L C站 采集出水 泵 房 的 开 停 泵 、 出 水 流 量、 余 氯、 P L C 4 . 1, 浊度 、 就近接入排泥水车 H 和清水池水 位 等 信 号 , p 间P L C 5 柜内的工业以太网交换机实现通讯 。 在二 取代 P 阶段新建出水泵房后将新增 P L C 4, L C 4 . 1直 接接入光纤环网 。 一阶段临时中 控 室 设 在 加 药 间 , 组态软件选用 含冗余组件) 和 E i F I X V 5 . 8, 1套无限点开发版( G 含冗余组 件 ) 部署在2台同等配 1 套无限点运行版 ( 置的服务器上 , 实现组态软件冗余 ; 另 1 台同 等配置 的数据库服务器安装 S Q L S e r v e r 2 0 0 8 实现历 史 数 据记录 。 厂外的 2 个原水输送泵站 - 奉口泵站和 宦塘泵 组态软件服务器及 操 作 站现场均配置中型 P L C 站、 员站 , 除实现本地操作员站控制功能外 , 水厂 中控室 操作员站还可通过 租 用 V P N 网络访问奉口泵站和 宦塘泵站的组态 软 件 服 务 器 , 实现原水输送泵站的 远程控制 。 祥符水厂自控系统结构见图 1。
DOI:10.13789/j.cnki.wwe1964.2016.0539
1 项目背景 经历次 杭州市祥符水 厂 始 建 于 1 9 5 7年1 1 月, 水厂水源取自 改扩建形成 2 d的 供 水 能 力, 5万 m/

平台控制器 , 便于在统一的 L o i x 5 0 0 0编程环境中 g 实现控制器之间的通讯 。 除排泥水车间 P L C 5 采用 其 B C o m a c t L o i x 1 7 6 9-L 3 3 E R 系列控制器 外 , A p g 余中 型 P L C 站均采用 A B C o n t r o l L o i x 1 7 5 6-L 7 g 系列控制器 。 考虑到加药间和综合滤池的关键设备 较多 , 为保证高可用性 , 这2个 P L C 站还配置了 A B C o n t r o l L o i x 冗余系统 。 g
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池、 出水泵房等构筑物 。 2 自控系统架构及配置 祥符水 厂 自 控 系 统 由 三 层 网 络 及 相 应 设 备 构 成, 第一层为信息层 , 包括中控室组态软件冗余服务 器、 数据库服务器 、 操作员站和中控室三层交换机等 / 第二层为控制 组成的星形网络 , 采用 T C P I P 协议 ; 现场工业以太网交换机 、 层, 包括各现场 P 光 L C 站、 纤环网核心交换机和组态软件冗余服务器组成的光 / 纤环网 , 采用 E 第 三 层 为 设 备 层, t h e r N e t I P 协 议; 专 包括各现 场 P 远 程I L C 站下属 P L C 子 站、 O 站、 用工艺成套设备 自 带 的 P 电力网络仪表等组成 L C、 / 的总 线 型 网 络 , 采用 E t h e r N e t I P、 C o n t r o l N e t和 M o d b u s协议 。 臭氧车间 一阶 段 工 程 将 新 建 加 药 间 P L C 1、 、 、 、 回 L C 2 综合滤池 P L C 3 沉淀池 P L C 6 a和 P L C 6 b P 、 用水池 P L C 7 高锰酸钾车间 P L C 8 共 7 个中型 P L C 站, 与自控升级 后 的 排 泥 水 车 间 P L C 5一起组成厂 区光纤环网 。 组成光纤环网的各 P L C 站都 选 用 了 A B L o i x g
3 / 由于 现 有 1 d常规处理系统出水泵 4 . 5万 m
东苕溪 , 主要 承 担 杭 州 城 北 地 区 的 供 水 任 务 。 该 厂 深度处 理 改 造 采 用 的 制 水 工 艺 为 预 臭 氧 — 混 凝 沉 淀 — 砂滤池 — 中间提升 — 后臭氧 — 活性炭滤池 — 加
3 / 氯 。 改造分两阶段进行 , 一阶段新建 2 d的 5万 m 深度处理系统和加药间 、 臭氧车间等构筑物 , 同时确
图 2 综合滤池 P L C 3 的配置和结构
减少1 套组态软件授权 , 但也需要购买相应的 灾难恢复以及远 a r e授权 。 从日常运 行 维 护 、 VMw 期升级迁移的角 度 考 虑 , 虚拟化方案与传统方案相 比具有明显优势 。 目前已有自动化厂商面向 制造和 生产行业提供虚 拟 化 解 决 方 案 和 技 术 支 持 服 务 , 提 供包括机柜 、 服务器 、 交换机 , 存储和 U P S 在 内的集 成化工业 I 可支持 1 D C 产品 , 0~1 5 0 个虚拟 机的 部 署, 并已有部分虚拟化成功案例 。 5 结语 水厂自 控 系 统 对 于 确 保 水 厂 安 全 稳 定 运 行, 保障 城 市 供 水 具 有 举 足 轻 重 的 作 用。 基 于 A B L o i x平 台 的 祥 符 水 厂 自 控 系 统 在 设 计 上 较 好 地 g 兼顾了安全性、 先进性和实用性 的 需求, 在控制层 采用的冗余系统有效提升 了 核 心 站 点 的 硬 件 可 靠 性, 在信息 层 目 前 仍 采 用 工 业 组 态 软 件 双 机 冗 余 的传统方 案, 后续我们将对组态软件服务器虚拟 化进行探 索, 在确保高可用性的前提下充分发挥 虚拟化的技术优势。
能 。 当组态软件 或 数 据 库 应 用 所 在 的 物 理 服 务器需要计划停 机 维 护 或 出 现 硬 件 故 障 而 宕 机时 , a r e 的 VM o t i o n工具可以在不影 VMw 响业务的情况下 将 应 用 实 时 迁 移 到 另 1 台 物 理服务 器 。 当 物 理 服 务 器 老 化 需 要 升 级 时 , 可以 在 预 先 搭 建 新 虚 拟 化 平 台 的 基 础 上, 通 过 VMw a r e 的 VM o t i o n工具实现虚拟机之 ) , 间的在线 迁 移 ( 2 V 省去了分步重新安装 V 操作系统 、 组态 软 件 和 数 据 库 , 迁移历史数据 等繁琐 工 作 。 对 于 工 业 组 态 软 件 而 言 , 往往 会使用 U 因此在组建虚拟化 S B 口 的 硬 件 狗, 平台时 , 还需要 使 用 U S B OV E R N e t w o r k这 / 类的工具进行 U 通过 C S B 共 享, S模式来访 问U S B 内容 。 对比以上 2 种方案 , 虚拟化方案需要的硬 件资源少 , 物理 服 务 器 的 运 行 效 率 更 高 , 可以
图 1 祥符水厂自控系统结构
3 C o n t r o l L o i x 冗余系统的应用 g 加药间 P 加氯和加碱 L C 1集中了全厂的加矾、 控制, 综合滤 池 P L C 3集中了1 0格砂滤池和8格 活性炭池 的 冲 洗 控 制 以 及 中 间 提 升 泵 控 制, 这2 个P L C站一旦出现故障将对整个深度处理系统的 运行带来重大影响, 因此在 P L C 1和 P L C 3配置了 确 B C o n t r o l L o i x冗 余 系 统 以 提 高 硬 件 可 靠 性 , A g 保在 一 般 硬 件 故 障 情 况 下 不 影 响 控 制 功 能 的 实现。 L C 1和 P L C 3均由一对完全相同的主机架和 P 从机架组成, 分别安装有主控制器和 从 控 制 器( 均 。冗余系统无 为A B C o n t r o l L o i x 1 7 5 6-L 7系列) g 需额外 编 程, 全 部 功 能 由 主、 从机架上的1 7 5 6- RM 2模块 通 过 1 7 5 7-S R C 电 缆 直 连 实 现。 正 常 工作状态 下, 主、 从机架上的1 7 5 6-RM 2模块保 持通讯, 从控制器会通过1 7 5 6-RM 模 块 间 的 同 步和交叉加载获得与主控制 器 相 同 的 工 程 和 最 新 标签数据; 一旦主机架的电源、 P U 发生故障或是 C 1 2 4
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主 机 架 连 接 的 C o n t r o l N e t或 系统控 E t h e r N e t网 络 出 现 故 障 , 制权 会 在 1 0 0m s内 从 主 控 制 器 切换 到 从 控 制 器, 可保证高优先 级的 任 务 控 制 输 出 实 现 无 扰 切换。 主、 以综 合 滤 池 P L C 3 为 例, 从机 架 上 分 别 安 装 了 1 7 5 6- , 和 模 块 分别 C N 2 R 1 7 5 6-E N 2 T 连接到 C o n t r o l N e t和 E t h e r N e t冗 余 网 络 。C o n t r o l N e t冗 余 网 络 为 总线型拓扑结构 , 采用同轴电 缆 介 质依次连接了 3# 和 4# 扩 展 机 架 上的 6 块 3 2点 D I模块 、 2点 3 块3 D O 模 块、 6点 A I模 块 和 2 4块1 块 8 点 AO 模 块 。 该 结 构 可 确 保 在任一 块 1 7 5 6-C N 2 R 模块故障 情况下 , 另一块 1 7 5 6-C N 2 R 模块 仍可访问 3# 和 4# 扩 展 机 架 上 的 全部I O。
计算机技术
ห้องสมุดไป่ตู้
基 于L o i x平 台 的 祥 符 水 厂 自 控 系 统 介 绍 g
傅 晓 冬
) ( 杭州市水务控股集团有限公司 , 杭州 3 1 0 0 0 9
一阶段深度处理系统于 2 0 1 5 年启动深度处理改造 , 0 1 6 年 6 月底 投 摘要 杭州市祥符水厂于 2 对C 运 。 主要介绍基于 A B L o i x 平台的祥符水厂自控系统的架构及 其 配 置 , o n t r o l L o i x热备冗余 g g 系统的应用进行分析 , 并对远期自控系统组态软件服务器的虚拟化可行性进行探讨 。 关键词 L o i x 平台 P L C 冗余 组态软件 虚拟化 工业 I D C g
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