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【摘 要】 随着社会经济的深入发展，科学技术在各个领域都取得了良好的成果，本文讲述PLC在某水厂改造中的应用，主要突出PLC通信网络方式的更新及更新后的网路使生产运行更快速、更可靠。改造主要体现在保证原有的水处理工艺正常运作的基础上，新旧系统实现无缝的切换、更换，保证供水的可靠性。
【关键词】 PLC;水厂;改造;避免雷击
引言：某水厂自建成投产至今，已形成日处理水量30万立方每天的供水量。是该区最主要的自来水厂之一，承担主要的供水任务。全厂实行自动化控制标准进行建设，自动化控制高。但由于建设年限已久，原系列PLC产品早已停止生产，日常维护困难。使用现有新型PLC更替原有设备势在必行。为了减少更换设备对生产的影响，本文介绍了一个非常好的方案以完成本项目的设备替换。
一、PLC技术改造的要点
1.改造原有的站点之间的通信方式。水厂现有PLC控制系统为modicon984—685E系列产品。现共有5个站点，分别控制水厂不同工艺段，由于5个站点之间有一定的距离，而且5个站点之间采用RS485的通信方式，连接采用普通双绞线的接线。在过去十几年的运行纪录里经常出现通信线路遭雷电冲击，烧坏通信模块。为了避免通信线路遭雷击和同时提高通信速度，本设计将原有的通信改造为光纤通讯。
2.考虑全厂运行连续稳定性，将厂内5个站点分批分期进行改造。改造的方案要支持在不关闭水处理工艺流程的情况下更换设备。为了满足这个要求，本改造方案会在改造更换设备的时间段启用原有的明备用设备。
3.保留原有的监控界面，升级内在核心硬件。在不改变现有的上位机的监控操作软件InTouch5.6的情况下，把现有的工控机的操作系统升级到winXP，并且使用TCP/IP网络通信端口替代原有的PCI插槽功能板卡的通信方案。
4.用当前的主流PLC配置替代之前用的PLC设备。为了保证PLC逻辑控制程序跟原有的水处理工艺相匹配，可以按要求改进部分设备控制，使改造后更节能。如，大功率的水泵改造后要达到变频调速的功能。满足水处理量大及低谷时段的节能要求。
二、技术实现方法及措施
1.保持原有接线，更换升级下位PLC模块
本次改造需要在保持原有接线及上位机Intouch界面不变动情况下，只将下位PLC模块进行更换升级，增强控制能力，升级后的PLC为施耐德昆腾系列产品。替代PLC模块在接（入）系统前调试好并处于待运行状态，当现场接线转移完毕后，马上接管原旧PLC控制任务，达到控制无真空，实现安全无缝交接。因为原有的PLC型号（modicon984—685E）落后，残旧，无法配备维护零件。所以，本次更换的PLC型号（Quantuml40CPU43412A）是目前主流新型，保证日后运行稳定性和维护配件的供应充足。根据设计要求，本系统采用某电气公司的Modicon TSX Quantum自动化平台，各主站CPU采用140CPU43412A，系统内所有PLC模块均为Quantum系列模块，均可实现带电插拔。典型应用包括：控制连网与互锁、数据采集、程序上传下载，远程在线编程，与操作员接口之间的连接和主机数据采集。Quantum可编程序控制器具有模块化、可扩展的体系结构，可用于工业和制造过程的实时控制，能够满足中型至大型控制系统的控制要求。系统包括CPU模块、I/O模块、通信模块、智能模块、电源模块和底板。
2.新旧设备硬件型号替换对比
1）原设备结构分析。原来主站点包括：CUP984—685E一个，B875—111AI一个，B827（DI）两个，B838（DO））一个，B872（AO））一个。原来10分站点（5号站）包括：P840一个，J890通信模块一个，B838（DO））三个，B827（DI）三个，B875（AI）一个。
2）针对原有设备结构设置新架构。主站点新设备：Quantum140CPU43412A一个，140ACI04000（AI）一个，140DDI35300（DI）两个，140DD035300（DO）—个，140AC032100（AO）一个。IO分站点（5号站）新设备： 140CPSll420（电源）一个，140CRP93200通信模块一个，140DD035300（DO）三个，140DDI35300（DI）三个，ACIIM000（AI）一个。
3.新旧系统完全兼容，更换实现无缝连接
Quantum系列可编程序控制器是世界上主要的可编程序控制器产品之一。可处理的开关量I/O从256到16384点，但用户只需掌握一套指令系统、一种体系结构和一套编程软件，即可应用于各种型号，系统的兼容性也减少了用户最初选择系统所承担的风险。在系统进行升级改型时，仍可继续使用原有的I/O系统，原系统的应用软件原则上可继续使用。Quantum可编程序控制器继承了984向下兼容的特点，硬件上仍可使用984的800系列I/O系统，（软件上可使用984的基本指令、功能指令和Modsoft编程软件。
4.新PLC的软件编写
1）理清沉淀池控制工艺要求，根据水厂实际运行要求，向运行操作人员了解工艺控制过程及控制要点，在了解工艺工作流程及控制要求后，读懂原有的程序（原有程序的控制思路基本上可以与新程序相通），用新的编程模块（新模块是原来的升级版比原来执行效率高）编写程序，将原程序完全转化为能在Quantum140CPU43412A中运行的UNITY程序，解决运行逻辑问题。
2）内部数据运算程序。内部数据运算及转换是程序编写的关键，它牵涉到程序AO、DO数据的交换。还牵涉到主程序的数据块的操作。这部分程序编写保持它原有的逻辑风格，加入新型的编程模块提高效率。增加内部数据运算程序中间变量的监控，备份中间变量，提高数据运算的可靠性。 3）各个站点数据的交换。数据交换是站点之间交流的重要环节，在本部分程序编写中，新建程序保持原有的通信协议，保持原有的数据堆放区（可使得原有数据所占内存空间位置不变）保证站点数据的交换处在“0”丢失状态里。新旧设备在不同站点之间的通信实现零距离。
4）与上位机通信程序。在新的设备I/O里，采取原有的I/O表定义方式，保持原来的名称，保持原来的地址，保持原有的内存映像空间。当然，因为新的硬件还有大量的空间，这些空间可用作原有地址的内存映像备份。使得新的设备除了保证原有的功能外还增加了内存映像备份功能，使系统运行更稳定更可靠。
5）仿真通信及试运行新的程序。通信程序部分是软件编写的重点，因为它牵涉到新旧型号模块的通信方式，新旧I/O表的转化，新旧数据块的打包方式等。
三、主控电脑（上位机）及通信线路的硬件升级
1.硬件的更换
针对原有的通信板卡的老化问题，本次更新还包括通信板卡和主控电脑的更新。在Modbus Plus通信板卡更新选型方面，采用了TCP/IP通信方式。通信线路改用光纤通讯，在接入主机和各分站点均加设光电转换器。做到主控电脑（上位机）硬件升级并保持原有的工作界面，既新，又稳定;界面操作速度既快，又熟悉。
2.现场施工及调试
调试在现场，先启动将要施工替换设备的区域的备用设备再进行下面工作。
1）硬件更换。硬件旧新转换采取“一对一”的更改方案（拆一个旧端口接一个新端口），这种方案能使得以新替旧在硬件接线上确保万无一失。
2）总控单步调试。新的程序在硬件上要与旧的硬件旧的程序兼容，必须单步测试，发现问题及时更改。
四、结束语
本文介绍的这个水厂自从应用PLC系统改造投入后，系统运行正常，调试方便，且系统各级之间可独立运行，保证了水厂的不间断生产，效果非常明显。改造后的系统使用了光纤通讯，使改造后的通讯线路可以避免雷击，维护更加方便，更省事。
参考文献：
[1]曹利人.供水工程自动化控制系统设计[J].测控技术，2005，24（10）：36—38.
[2]张涛，孙丽群.PLC自控系统在供水生产中的应用[J].高师理科学刊，2000，20（2）：18—20.
[3]李贵生.基于PLC的恒压供水自动控制系统的设计[J].山西建筑，2008，34（26）：189—190.
【关键词】 PLC;水厂;改造;避免雷击
引言：某水厂自建成投产至今，已形成日处理水量30万立方每天的供水量。是该区最主要的自来水厂之一，承担主要的供水任务。全厂实行自动化控制标准进行建设，自动化控制高。但由于建设年限已久，原系列PLC产品早已停止生产，日常维护困难。使用现有新型PLC更替原有设备势在必行。为了减少更换设备对生产的影响，本文介绍了一个非常好的方案以完成本项目的设备替换。
一、PLC技术改造的要点
1.改造原有的站点之间的通信方式。水厂现有PLC控制系统为modicon984—685E系列产品。现共有5个站点，分别控制水厂不同工艺段，由于5个站点之间有一定的距离，而且5个站点之间采用RS485的通信方式，连接采用普通双绞线的接线。在过去十几年的运行纪录里经常出现通信线路遭雷电冲击，烧坏通信模块。为了避免通信线路遭雷击和同时提高通信速度，本设计将原有的通信改造为光纤通讯。
2.考虑全厂运行连续稳定性，将厂内5个站点分批分期进行改造。改造的方案要支持在不关闭水处理工艺流程的情况下更换设备。为了满足这个要求，本改造方案会在改造更换设备的时间段启用原有的明备用设备。
3.保留原有的监控界面，升级内在核心硬件。在不改变现有的上位机的监控操作软件InTouch5.6的情况下，把现有的工控机的操作系统升级到winXP，并且使用TCP/IP网络通信端口替代原有的PCI插槽功能板卡的通信方案。
4.用当前的主流PLC配置替代之前用的PLC设备。为了保证PLC逻辑控制程序跟原有的水处理工艺相匹配，可以按要求改进部分设备控制，使改造后更节能。如，大功率的水泵改造后要达到变频调速的功能。满足水处理量大及低谷时段的节能要求。
二、技术实现方法及措施
1.保持原有接线，更换升级下位PLC模块
本次改造需要在保持原有接线及上位机Intouch界面不变动情况下，只将下位PLC模块进行更换升级，增强控制能力，升级后的PLC为施耐德昆腾系列产品。替代PLC模块在接（入）系统前调试好并处于待运行状态，当现场接线转移完毕后，马上接管原旧PLC控制任务，达到控制无真空，实现安全无缝交接。因为原有的PLC型号（modicon984—685E）落后，残旧，无法配备维护零件。所以，本次更换的PLC型号（Quantuml40CPU43412A）是目前主流新型，保证日后运行稳定性和维护配件的供应充足。根据设计要求，本系统采用某电气公司的Modicon TSX Quantum自动化平台，各主站CPU采用140CPU43412A，系统内所有PLC模块均为Quantum系列模块，均可实现带电插拔。典型应用包括：控制连网与互锁、数据采集、程序上传下载，远程在线编程，与操作员接口之间的连接和主机数据采集。Quantum可编程序控制器具有模块化、可扩展的体系结构，可用于工业和制造过程的实时控制，能够满足中型至大型控制系统的控制要求。系统包括CPU模块、I/O模块、通信模块、智能模块、电源模块和底板。
2.新旧设备硬件型号替换对比
1）原设备结构分析。原来主站点包括：CUP984—685E一个，B875—111AI一个，B827（DI）两个，B838（DO））一个，B872（AO））一个。原来10分站点（5号站）包括：P840一个，J890通信模块一个，B838（DO））三个，B827（DI）三个，B875（AI）一个。
2）针对原有设备结构设置新架构。主站点新设备：Quantum140CPU43412A一个，140ACI04000（AI）一个，140DDI35300（DI）两个，140DD035300（DO）—个，140AC032100（AO）一个。IO分站点（5号站）新设备： 140CPSll420（电源）一个，140CRP93200通信模块一个，140DD035300（DO）三个，140DDI35300（DI）三个，ACIIM000（AI）一个。
3.新旧系统完全兼容，更换实现无缝连接
Quantum系列可编程序控制器是世界上主要的可编程序控制器产品之一。可处理的开关量I/O从256到16384点，但用户只需掌握一套指令系统、一种体系结构和一套编程软件，即可应用于各种型号，系统的兼容性也减少了用户最初选择系统所承担的风险。在系统进行升级改型时，仍可继续使用原有的I/O系统，原系统的应用软件原则上可继续使用。Quantum可编程序控制器继承了984向下兼容的特点，硬件上仍可使用984的800系列I/O系统，（软件上可使用984的基本指令、功能指令和Modsoft编程软件。
4.新PLC的软件编写
1）理清沉淀池控制工艺要求，根据水厂实际运行要求，向运行操作人员了解工艺控制过程及控制要点，在了解工艺工作流程及控制要求后，读懂原有的程序（原有程序的控制思路基本上可以与新程序相通），用新的编程模块（新模块是原来的升级版比原来执行效率高）编写程序，将原程序完全转化为能在Quantum140CPU43412A中运行的UNITY程序，解决运行逻辑问题。
2）内部数据运算程序。内部数据运算及转换是程序编写的关键，它牵涉到程序AO、DO数据的交换。还牵涉到主程序的数据块的操作。这部分程序编写保持它原有的逻辑风格，加入新型的编程模块提高效率。增加内部数据运算程序中间变量的监控，备份中间变量，提高数据运算的可靠性。 3）各个站点数据的交换。数据交换是站点之间交流的重要环节，在本部分程序编写中，新建程序保持原有的通信协议，保持原有的数据堆放区（可使得原有数据所占内存空间位置不变）保证站点数据的交换处在“0”丢失状态里。新旧设备在不同站点之间的通信实现零距离。
4）与上位机通信程序。在新的设备I/O里，采取原有的I/O表定义方式，保持原来的名称，保持原来的地址，保持原有的内存映像空间。当然，因为新的硬件还有大量的空间，这些空间可用作原有地址的内存映像备份。使得新的设备除了保证原有的功能外还增加了内存映像备份功能，使系统运行更稳定更可靠。
5）仿真通信及试运行新的程序。通信程序部分是软件编写的重点，因为它牵涉到新旧型号模块的通信方式，新旧I/O表的转化，新旧数据块的打包方式等。
三、主控电脑（上位机）及通信线路的硬件升级
1.硬件的更换
针对原有的通信板卡的老化问题，本次更新还包括通信板卡和主控电脑的更新。在Modbus Plus通信板卡更新选型方面，采用了TCP/IP通信方式。通信线路改用光纤通讯，在接入主机和各分站点均加设光电转换器。做到主控电脑（上位机）硬件升级并保持原有的工作界面，既新，又稳定;界面操作速度既快，又熟悉。
2.现场施工及调试
调试在现场，先启动将要施工替换设备的区域的备用设备再进行下面工作。
1）硬件更换。硬件旧新转换采取“一对一”的更改方案（拆一个旧端口接一个新端口），这种方案能使得以新替旧在硬件接线上确保万无一失。
2）总控单步调试。新的程序在硬件上要与旧的硬件旧的程序兼容，必须单步测试，发现问题及时更改。
四、结束语
本文介绍的这个水厂自从应用PLC系统改造投入后，系统运行正常，调试方便，且系统各级之间可独立运行，保证了水厂的不间断生产，效果非常明显。改造后的系统使用了光纤通讯，使改造后的通讯线路可以避免雷击，维护更加方便，更省事。
参考文献：
[1]曹利人.供水工程自动化控制系统设计[J].测控技术，2005，24（10）：36—38.
[2]张涛，孙丽群.PLC自控系统在供水生产中的应用[J].高师理科学刊，2000，20（2）：18—20.
[3]李贵生.基于PLC的恒压供水自动控制系统的设计[J].山西建筑，2008，34（26）：189—190.