网络通信技术在笔架山水厂普通快滤池的应用

】　　九十年代中期，国际上兴起的现场总线技术是计算机网络通信技术与自动化仪表系统相结合的成果。国际电工委员会（IEC）对现场总线定义为：现场总线是连接工业现场仪表与设置在控制室内控制设备的数字化、串行、双向、多变量、多节点的通信网络。现场总线控制系统（Field Control System,FCS）定义为：由各种现场仪表通过互连与控制室内人机界面所组成的系统；一个全分散、全数字化、全开放和可互操作的生产过程自动控制系统。
　　目前，现场总线技术已经用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通信网络中。作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场与控制设备之间的联系外，还连接着更高控制管理层。因此，它不仅是一个基层网络，而且还可构成一种开放式、新型全分布控制系统，即，集智能、传感、控制、计算机、数字通信技术于一身的控制系统。正由于这些特点，以现场总线作为技术支撑的FCS在工业自动化领域有明显的优势，如很高的精确性、设计组态简单、扩展安装方便、易于维护、节省软硬件投资等。它被公认为第五代控制系统，成为当今工业自动化发展的必然趋势。
　　考虑上述因素，对笔架山水厂普通快滤池设计时，选用现场总线作为控制系统支撑技术。基于现场总线的笔架山水厂普通快滤池自动控制系统，应达到如下要求：
　　⑴ 系统具有较高的可靠性。
　　⑵ 笔架山水厂普通快滤池设计以全自动化，无人值守为目标。
　　⑶ 具有自动故障诊断和故障处理功能。
　　⑷ 具有远程监控功能。
　　⑸ 系统具有较强的开放性，能与全厂计算机控制系统实时交换信息。
　　经过对几家（如MODBUS、PROFIBUS、CCLINK）现场总线的性能和价格认真比较，且考虑到过去使用情况。本系统采用日本三菱PLC的CCLINK总线网络作为支撑网络。系统内控制装置采用三菱A系列PLC和FX系列PLC 两种，分级控制着现场及车间设备运行。
　　CCLINK网络特性图如下：
　　

　　图一、CCLINK网络特性
　　CCLINK具有如下特性：
　　1）在同行业中最快的通信速度，在需要高速应答时，可支持传感器输入及智能化设备之间进行大量数据传送。在100米距离内通信速率达10MB，1200米距离通信速率也达156KB。
　　2）对分散的PC（Progromme Controller）控制连网后进行循环传送，即，在主控PC与本地PC之间进行N：N的循环传送。实现了控制系统的全分散、全开放、互操作、互换性。
　　3）可连智能设备，进行信息传送。
　　除了字数据的循环传送以外，CCLINK 系统还能与智能化设备进行数据通信，这些设备包括显示设备、条形码读写器、测量设备以及个人电脑等。
　　4）完善的RAS功能。具有自动在线恢复、待机主控功能、切断从站功能、确认链接状态功能及测试和诊断功能，系统具有高度可靠性。
　　5）多厂商的开放性网络具有高度的安全性。
　　6）采用双绞线组成总线网，节省投资，提高控制性能。
　　一、系统硬件设计
　　1．就地控制单元硬件设计
　　

　　图二、滤池就地控制单元硬件结构图
　　就地控制单元不仅具有自动控制功能，由于触摸屏的使用，而具有直观画面监视功能，其结构如图二所示。
　　如图所示，单格滤池由五个阀门组成： DF进水电磁阀、F1出水阀、F2水冲阀、F3气冲阀、F4排水阀。由一台FX2N PLC控制单格滤池的自动过滤和自动反冲洗。滤池就地控制单元即CCLINK 网络的一个从站，执行三格滤池的控制过程内部数据交换。三格滤池通过RS485网络互连，这种RS485网络速率为192KB、距离为50米、数据传送量不大，但也是N`：N网络，可实现主控PC与从站之间数据循环传送。通过此网络三格滤格的三台FX2N PLC与触摸屏互连。
　　滤池就地控制单元功能包括：
　　① 控制单格滤池的自动过滤和自动反冲洗。自动过滤监测滤池水位，据滤池水位的情况及时调整出水阀的开度，使滤池保持在过滤水位。当运行周期到或强冲或水头损失以达到时，滤池进行自动反冲洗。控制器监测滤池水位到达低水位，开启排水阀，开启气冲阀、气冲5分钟，关闭气冲阀；开启水冲阀、水冲5分钟、关闭水冲阀；关闭排水阀，冲洗结束。
　　② 控制方式和流程的选择。识别手动、自动集控（包括全自动及触摸监控）方式。根据实际情况选择气水冲洗和单纯水冲流程。