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    1　引言

    由于特殊的地質環境，德國Neckar-Odenwald的Osterburken小鎮周圍遍布著石灰巖層，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，保護家用電器和管道，從2010年起，這座城市就開始建立最現代化的軟化水工廠。來自H?pfingen的KuhnLtd. 公司負責裝備這類工廠。這家公司已歷經三代，致力于飲用水的循環以及廢水處理的工作，他們的服務范圍包含管道建設，技術裝備以及完整的電氣與控制工程。項目負責人Thomas Sch?fer指出，“在Osterburken所采用的技術，完全沒有在飲用水中添加化學添加劑。我們在這里使用的納米過濾技術，通過滲透，過濾掉溶解在水中的使水硬化的物質”。該設備的處理能力達到650立方米/14小時，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，許多設備都要求是冗余的，例如每臺泵都有一個額外的泵備用。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，電導率的偏差會及早反映出水的鹽度是否改變——這表明過濾隔膜可能有損壞。

    2　易于編程，控制便捷

    這個工廠的特殊要求是，將水的硬度轉變為一個可設置的參數，按需要進行調整。由于飲用水的動態存儲管理和軟化過程中的可變流量管理，要求最優化的控制和及時準確的切換。我們采用了基于SPEED7技術的中央控制器CPU314-6CG13，它包含PROFIBUS接口和以太網接口，便于與控制面板的通訊和編程，因而可以節省昂貴的通信處理器，直接與CPU相連接。SPEED7技術是基于西門子STEP7編程的最快的控制系統之一，通過這種技術，大量的程序模塊和復雜的控制軟件，可以通過緊湊的CPU很容易地在2毫秒內完成一個循環處理。此外，這款CPU還集成了一些開關量和模擬量輸入，輸出功能，其中的8路開關量，可按需要作為輸入或輸出通道，CPU的運行也不需要額外的存儲卡。

    其余的傳感器和執行器通過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，將控制信號連接到主CPU，并且支持多種總線協議。

    在這個項目中，Kuhn公司設計了三個分散的I/O站：分別在中央控制柜，納米過濾設備和可移動的清潔設備，通過PROFIBUS連接。SLIO模塊階梯形的彈簧卡接易于快速接線，標簽條和LED診斷直接對應于信號通道，以確保在故障發生時，易于準確判斷。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場合的應用，它提供預裝的Windows CE 6.0操作系統，以及運行版Movicon11，它集成了128 MB工作內存和2 GB用戶內存，具有充足的硬件資源，滿足數量巨大的標記名要求。觸摸屏通過以太網連接到PLC，除了用于現場顯示和現場操作，還可存儲處理過程的數據。此外，它還具有完整的報警管理功能，可以在超過限值或出現故障時被激活并發出信息。當然，它也提供豐富的可參數化的圖形庫，以及各種歷史趨勢圖，可以記錄和觀察長時段不同對象的狀態。

    所有組件，包括從PLC、遠程I/O到操作屏均由VIPA公司提供：“這使得我們在構建工廠控制系統時變得容易，單一的供貨商提供給我們更為及時周到的支持”項目負責人Thomas Sch?fer強調指出。

    3　遠程訪問

    所有非常規的數據都將從工廠直接傳輸到控制點，控制點包含從水井室到水庫的5個通訊和40多個站點。這類連接通過控制柜中的GPRS調制解調器建立。根據系統發出的消息，技術人員被派往工廠現場或通過遠程訪問直接控制設備，例如，可以通過遠程控制關閉滑閥或根據需要開關水泵。

    系統每15分鐘定期地更新測量值，此外還可進行隨時查詢，所有當前數據可以即刻顯示出來，所有設備參數也可通過互聯網查看。這就使得技術人員即便在周末的值班中，也可在第一時間通過自己的電腦或者智能手機查看現場的即時運行狀況，并立即使用適當的工具及零備件解決現場的問題。此外，所有數據都被存儲在VIPA觸摸屏的記憶卡內，因此可隨時查詢過去24小時內的數據。

    整個軟化水過程，包含許多環節，從水井室的水泵開始一直到飲用水網絡，所有控制過程必須穩定可靠，以保證飲用水的恒定不間斷的供應。VIPA CPU強大的功能表現在極快的運行速度，系列化的大內存和靈活的內存管理，可以很容易地通過MCC卡擴展，內置的Ethernet接口用于通訊也利于編程；遠程信號通過PROFIBUS與SLIO系統連接；連同12寸觸摸屏的可視化操作，構成整套控制系統，保證了軟化水工廠的理想的無故障運行。項目負責人Thomas Sch?fer說，“我們在水廠自控中，已經使用VIPA系統多年，所有的技術人員都能熟練使用VIPA控制器。除此之外，還對VIPA團隊給予的關注表示高度贊賞，有時我們甚至會在周五的晚上收到VIPA工程師Mr. Mark Kohl的技術支持，從某種程度上他也是個手機應用的專家。

    摘自《自動化博覽》1月刊