本文介紹SIMATIC S7-300 PLC在凈環(huán)水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用。詳細(xì)描述了控制系統(tǒng)的硬件配置、軟件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)功能，滿足了生產(chǎn)的需要。實(shí)踐證明，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，運(yùn)行穩(wěn)定、可靠。

凈環(huán)水處理自動(dòng)化控制系統(tǒng)是連續(xù)熱鍍鋅及彩涂工程的供水系統(tǒng)。對(duì)水處理進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)控制，是提高水處理效率、降低能耗的關(guān)鍵。采用以PLC為核心的工藝過程自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)所有泵、閥實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)控，對(duì)曝氣設(shè)備、排水設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行編程控制。根據(jù)工藝可以實(shí)時(shí)控制冷卻塔風(fēng)機(jī)、水泵、電動(dòng)閥等設(shè)備。使水的流量、溫度滿足工業(yè)用水要求，以達(dá)到自動(dòng)控制水處理過程的目的。

2 系統(tǒng)描述

本系統(tǒng)有4個(gè)控制站：凈環(huán)泵站、鍍鋅爐子冷卻回水提升泵站、彩板冷卻回水提升泵站和雨污水泵站。其中凈環(huán)泵站是2#站，鍍鋅爐子冷卻回水提升泵站是3#站，彩板冷卻回水提升泵站是4#站，雨污水泵站是5#站。其系統(tǒng)工藝流程圖如圖1所示。

3控制系統(tǒng)硬件組成

系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要部分及其功能分述如下。

圖2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

(1)PLC控制系統(tǒng)

根據(jù)裝置工作需要，選用性價(jià)比較高的西門子公司的S7-300系列可編程控制器來構(gòu)建控制系統(tǒng)。凈環(huán)泵站PLC和雨污水泵站PLC中 CPU采用CPU 315-2DP，并且凈環(huán)泵站PLC帶有兩個(gè)擴(kuò)展機(jī)架，彩板冷卻回水提升泵站PLC和爐子冷卻回水提升泵站PLC中CPU采用CPU 313C-2DP。該四套系統(tǒng)之間的通訊方式采用Profibus-DP網(wǎng)連接。PLC系統(tǒng)硬件配置圖如圖3所示。

采用交流220V電源供電，主模塊有16點(diǎn)數(shù)字量輸入，用于檢測(cè)控制命令和開關(guān)狀態(tài)；16點(diǎn)數(shù)字量輸出，用于各操作開關(guān)的控制、指示燈的狀態(tài)顯示；模擬量輸入，將模擬測(cè)量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的數(shù)字量已被計(jì)算機(jī)所接收。凈環(huán)泵站帶有14個(gè)信號(hào)處理模塊（7個(gè)DI、4個(gè)DO、3個(gè)AI），擴(kuò)展模塊選用IM360 和IM361，彩板冷卻回水提升泵站有4個(gè)信號(hào)處理模塊（3個(gè)DI、1個(gè)DO），爐子冷卻回水提升泵站有4個(gè)信號(hào)處理模塊（3個(gè)DI、1個(gè)DO），雨污水泵站有7個(gè)信號(hào)處理模塊（3個(gè)DI、2個(gè)DO、2個(gè)AI）。

（2）監(jiān)控站

監(jiān)控站選用西門子工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和高性能工業(yè)監(jiān)控軟件WinCC（視窗控制中心），完成整個(gè)系統(tǒng)的工藝流程、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的顯示和監(jiān)控、實(shí)現(xiàn)曲線的顯示、歷史數(shù)據(jù)的保存、權(quán)限管理、操作查詢、報(bào)警、打印等功能。其中一個(gè)上位機(jī)用以監(jiān)控凈環(huán)水泵站、鍍鋅爐子冷卻回水提升泵站和彩板冷卻回水提升泵站的生產(chǎn)工藝過程，另一個(gè)用來監(jiān)控雨污水泵站的生產(chǎn)，同時(shí)兩臺(tái)上位機(jī)互為備用，提高系統(tǒng)的可靠性。

(3)儀表系統(tǒng)

儀表系統(tǒng)由變送器、配電器、隔離器、調(diào)節(jié)器和執(zhí)行器等構(gòu)成，主要完成流量、壓力信號(hào)的獲取和閥門的控制執(zhí)行，調(diào)節(jié)器作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的備用控制手段，當(dāng)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，可以變成手動(dòng)方式控制。

4 自動(dòng)化軟件設(shè)計(jì)

凈環(huán)水處理自動(dòng)化控制系統(tǒng)的軟件包括上位機(jī)、下位機(jī)設(shè)計(jì)兩部分。

4.1上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

為保證工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的穩(wěn)定，上位機(jī)采用Windows2000操作系統(tǒng)，編程平臺(tái)為Win CC5.1。上位機(jī)實(shí)現(xiàn)的功能如下：數(shù)字顯示流量、壓力、溫度、液位，顯示各設(shè)備的啟動(dòng)、停止、運(yùn)行、故障等狀態(tài)；啟動(dòng)時(shí)，設(shè)備按鈕為綠色，正常時(shí)為紅色，故障時(shí)畫面顏色閃爍，同時(shí)并用文本方式顯示故障類型，方便故障的排除；能記錄250條故障情況（故障時(shí)刻、故障類型等），方便地進(jìn)行事故分析，通過報(bào)表編輯器，實(shí)現(xiàn)定期或隨機(jī)的相關(guān)信息打印輸出。HMI監(jiān)控畫面如圖4所示。

圖3 PLC系統(tǒng)硬件配置圖

圖4 HMI監(jiān)控畫面