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    1　引言

    由于特殊的地質(zhì)環(huán)境，德國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。來自H?pfingen的KuhnLtd. 公司負責裝備這類工廠。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。項目負責人Thomas Sch?fer指出，“在Osterburken所采用的技術(shù)，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(shù)，通過滲透，過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(shè)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(zhuǎn)變?yōu)橐粋€可設(shè)置的參數(shù)，按需要進行調(diào)整。由于飲用水的動態(tài)存儲管理和軟化過程中的可變流量管理，要求最優(yōu)化的控制和及時準確的切換。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，可以通過緊湊的CPU很容易地在2毫秒內(nèi)完成一個循環(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的運行也不需要額外的存儲卡。

    其余的傳感器和執(zhí)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(nèi)，將控制信號連接到主CPU，并且支持多種總線協(xié)議。

    在這個項目中，Kuhn公司設(shè)計了三個分散的I/O站：分別在中央控制柜，納米過濾設(shè)備和可移動的清潔設(shè)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(yīng)于信號通道，以確保在故障發(fā)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(yīng)用，它提供預(yù)裝的Windows CE 6.0操作系統(tǒng)，以及運行版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)量巨大的標記名要求。觸摸屏通過以太網(wǎng)連接到PLC，除了用于現(xiàn)場顯示和現(xiàn)場操作，還可存儲處理過程的數(shù)據(jù)。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(xiàn)故障時被激活并發(fā)出信息。當然，它也提供豐富的可參數(shù)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(tài)。

    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(gòu)建工廠控制系統(tǒng)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(diào)指出。

    3　遠程訪問

    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，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(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)場或通過遠程訪問直接控制設(shè)備，例如，可以通過遠程控制關(guān)閉滑閥或根據(jù)需要開關(guān)水泵。

    系統(tǒng)每15分鐘定期地更新測量值，此外還可進行隨時查詢，所有當前數(shù)據(jù)可以即刻顯示出來，所有設(shè)備參數(shù)也可通過互聯(lián)網(wǎng)查看。這就使得技術(shù)人員即便在周末的值班中，也可在第一時間通過自己的電腦或者智能手機查看現(xiàn)場的即時運行狀況，并立即使用適當?shù)墓ぞ呒傲銈浼鉀Q現(xiàn)場的問題。此外，所有數(shù)據(jù)都被存儲在VIPA觸摸屏的記憶卡內(nèi)，因此可隨時查詢過去24小時內(nèi)的數(shù)據(jù)。

    整個軟化水過程，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強大的功能表現(xiàn)在極快的運行速度，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MCC卡擴展，內(nèi)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(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故障運行。項目負責人Thomas Sch?fer說，“我們在水廠自控中，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VIPA團隊給予的關(guān)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(shù)支持，從某種程度上他也是個手機應(yīng)用的專家。

    摘自《自動化博覽》1月刊