鍋爐補給水水質直接影響工廠安全生產。反滲透法作為商業化應用的水處理技術，可保障鍋爐補給水安全^[1]。在反滲透鍋爐補給水處理裝置運行過程中，需及時調整運行工況改變產水量以適應鍋爐實際用水需求。產水量調整通過變頻技術改變泵的轉速實現。反滲透鍋爐補給水處理工藝過程涉及多臺變頻器。因此，迫切需要提高多變頻控制技術水平。本文基于PROFINET和PROFIBUS集成網絡設計了一套多變頻器控制系統，由上位機、PLC控制器和現場變頻器組成。上位機采用組態軟件開發監控界面，完成實時監測和管理任務;PLC控制器和現場變頻器完成實時數據采集和自動控制功能。文中闡述了整個控制系統的網絡結構、變頻器設置和組態軟件開發。在青海某國際化肥有限公司500m3/d脫鹽水處理技改項目中成功應用，運行效果良好。

　　集成總線介紹

　　自動控制領域應用的現場總線中，PROFIBUS是一種國際化、開放式、不依賴于設備生產商的現場總線標準，被納入國際標準IEC。主要用于工廠車間級監控和現場設備層的數據通信與控制。實現現場設備層到車間級監控的分散數字控制和現場通信網絡^[2]。本文中，PROFIBUS用于PLC控制器和多個變頻器之間的通訊，為實現多變頻器智能化控制提供解決方案。

　　PROFINET由PROFIBUS國際組織推出，是新一代基于工業以太網技術的自動化總線標準。作為一項戰略性的技術創新，PROFINET為自動化通信領域提供了一個完整的網絡解決方案。可根據實際需求構建星形、總線形和環形拓撲結構。根據響應時間不同，PROFINET支持三種通訊方式：TCP/IP標準通訊、實時(RT)通訊和同步實時(IRT)通訊^[3]。本文基于總線形拓撲結構，采用TCP/IP標準通訊實現上位機與PLC控制器的通訊。

　　系統拓撲結構設計

　　工藝控制需求

　　青海某國際化肥有限公司脫鹽水技改項目采用簡化反滲透水處理工藝流程(如圖1所示)。由三套反滲透單元和一套濃水反滲透單元組成。

　　1~3#反滲透單元和濃水反滲透單元均包括加藥裝置、高壓泵和反滲透膜組件等，要求控制系統具備自動運行、連鎖保護、產水水質監測和水量自動調節功能，保障安全生產，滿足鍋爐用水水質及水量需求。

　　多變頻器控制系統結構

　　集成網絡多變頻器控制系統結構如圖2所示。上層網絡為PROFINET，采用TCP/IP通訊協議，實現上位監控系統與PLC控制器的通訊。下層網絡為PROFIBUS，采用PROFIBUS-DP通訊協議，實現PLC控制器與變頻器的通訊^[4,5]。

　　工程師站和操作員站通過PROFINET工業以太網實現實時通信，完成實時控制任務。同時，可根據實際需求增設，互不影響。工程師站采用Step7 V5.5軟件，完成系統硬件配置組態、軟件編程和參數設置等。同時工程師站安裝WinCC7.0開發版，實現系統的軟件組態，即數據采集、數據記錄、數據管理、報警等工作。操作員站采用WinCC7.0運行版，僅具備監控功能，使操作員了解設備運行情況，實現對現場設備的實時監控。

　　集成網絡多變頻器控制系統具有很多優點：控制室和變頻器間可采用多種傳輸介質，如雙絞線、光纖、同軸電纜等，提高不同場合的適應性;多臺變頻器只用一條物理介質完成數據傳輸，節省現場接線;采用數字信號傳輸技術，避免信號衰減和干擾，提高信號傳輸的可靠性和精度;由PROFIBUS-DP組成的多變頻器控制系統是一種全開放的系統，可兼容不同廠家的變頻器，提高了系統可擴展性，可避免重復投資。

　　硬件配置

　　PLC控制器選用西門子S7-300系列CPU 315-2 PN/DP，系統預留20%備用點數。該CPU集成了PROFIBUS-DP總線接口和PROFINET以太網接口。可直接掛接帶有PROFIBUS-DP接口的變頻器;支持TCP/IP協議，可與上位機自由通信，使用方便靈活。現場變頻器由4臺西門子加裝PROFIBUS-DP通訊板的MM440變頻器組成。

　　軟硬件設計

　　硬件組態及設置

　　硬件組態

　　在STEP7軟件中創建新項目，進行系統硬件組態，建立一個PROFIBUS-DP網絡。6SE70系列MM440變頻器在PROFIBUS-DP SIMOVERT文件夾內進行組態，設定好通訊地址范圍，如圖3所示。