本文介紹SIMATIC S7-300 PLC在凈環(huán)水處理系統(tǒng)中的應用。詳細描述了控制系統(tǒng)的硬件配置、軟件設計及實現(xiàn)功能，滿足了生產(chǎn)的需要。實踐證明，該系統(tǒng)設計合理，運行穩(wěn)定、可靠。

凈環(huán)水處理自動化控制系統(tǒng)是連續(xù)熱鍍鋅及彩涂工程的供水系統(tǒng)。對水處理進行自動化監(jiān)測和實時控制，是提高水處理效率、降低能耗的關鍵。采用以PLC為核心的工藝過程自動監(jiān)控系統(tǒng)，對所有泵、閥實現(xiàn)自動監(jiān)控，對曝氣設備、排水設備的運行進行編程控制。根據(jù)工藝可以實時控制冷卻塔風機、水泵、電動閥等設備。使水的流量、溫度滿足工業(yè)用水要求，以達到自動控制水處理過程的目的。

2 系統(tǒng)描述

本系統(tǒng)有4個控制站：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帶有兩個擴展機架，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點數(shù)字量輸入，用于檢測控制命令和開關狀態(tài)；16點數(shù)字量輸出，用于各操作開關的控制、指示燈的狀態(tài)顯示；模擬量輸入，將模擬測量信號轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳臄?shù)字量已被計算機所接收。凈環(huán)泵站帶有14個信號處理模塊（7個DI、4個DO、3個AI），擴展模塊選用IM360 和IM361，彩板冷卻回水提升泵站有4個信號處理模塊（3個DI、1個DO），爐子冷卻回水提升泵站有4個信號處理模塊（3個DI、1個DO），雨污水泵站有7個信號處理模塊（3個DI、2個DO、2個AI）。

（2）監(jiān)控站

監(jiān)控站選用西門子工業(yè)控制計算機和高性能工業(yè)監(jiān)控軟件WinCC（視窗控制中心），完成整個系統(tǒng)的工藝流程、設備運行狀態(tài)的顯示和監(jiān)控、實現(xiàn)曲線的顯示、歷史數(shù)據(jù)的保存、權(quán)限管理、操作查詢、報警、打印等功能。其中一個上位機用以監(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，另一個用來監(jiān)控雨污水泵站的生產(chǎn)，同時兩臺上位機互為備用，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、壓力信號的獲取和閥門的控制執(zhí)行，調(diào)節(jié)器作為計算機系統(tǒng)的備用控制手段，當計算機出現(xiàn)故障時，可以變成手動方式控制。

4 自動化軟件設計

凈環(huán)水處理自動化控制系統(tǒng)的軟件包括上位機、下位機設計兩部分。

4.1上位機軟件設計

為保證工業(yè)現(xiàn)場的穩(wěn)定，上位機采用Windows2000操作系統(tǒng)，編程平臺為Win CC5.1。上位機實現(xiàn)的功能如下：數(shù)字顯示流量、壓力、溫度、液位，顯示各設備的啟動、停止、運行、故障等狀態(tài)；啟動時，設備按鈕為綠色，正常時為紅色，故障時畫面顏色閃爍，同時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（故障時刻、故障類型等），方便地進行事故分析，通過報表編輯器，實現(xiàn)定期或隨機的相關信息打印輸出。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