1.概述:
       德陽市昊華清平磷礦有限責任公司，位于綿竹市經濟技術開發區。我公司負責其脫鹽水站的電氣控制部分系統的設計、集成及現場設備、儀表和控制系統的調試。
       本控制系統采用PLC+上位機的方式對整個水處理系統實現自動化控制�？刂圃O備包括：PLC柜一套（采集交流接觸器運行信號，自動控制交流接觸器）、1#子站系統一套（預處理設備信號采集，控制）、2#子站系統一套（反滲透，混床系統信號采集、設備控制）、3#子站系統一套（控制加藥間設備）、控制臺一套、上位監控計算機一臺。電源柜及PLC控制柜放置于配電室內，上位機監控系統服務器放置于控制室。
      本控制系統配置上位操作員站，PLC采用西門子S7-300系列自動化產品，采用DP總線通訊方式，西門子專用通訊電纜連接，確保了數據的穩定傳輸。
      控制系統采用控制室集中監控方式，現場設備的運行狀態及工藝參數直接進入PLC，PLC再與上層控制網絡監控站進行數據交換，監控站畫面上即可顯示現場各設備的狀態。操作人員根據這些狀態參數，通過鼠標和鍵盤就可向現場設備發出動作命令，PLC接收到這些指令后，再綜合輸入信號，按預先編制好的程序進行邏輯運算，將結果送到輸出模塊，通過各輸出點信號即可控制現場設備。
通過與PLC的數據交換，上位監控站可顯示整個工藝系統的運行狀態，包括各測點參數變化、設備的運行狀態，且能實時進行語音報警并生成報警記錄，從而使操作員在控制室內就可清楚地知道現場工藝系統運行狀態及報警狀態。通過操作員站監控現場每一設備，不必再去現場直接對設備進行一對一硬手操，減少了操作員的工作量，實現了方便可靠的控制室集中監控。
本控制系統是一套獨立的PLC控制系統，通過以DP接口與監控站相聯。系統的所有控制程序都儲存在PLC的CPU中，由CPU控制程序運行，重要的運行參數都存儲在PLC的CPU中，監控站通過以DP從PLC的CPU中讀取運行參數，監視其運行狀態。當以DP通訊發生故障時，僅會造成在監控站無法再監控系統，但不會影響系統獨立的PLC中的控制程序的繼續運行，且工藝系統的最新運行參數仍繼續存儲于PLC CPU的寄存器中，當網絡恢復正常后，監控站可立即通過網絡讀取到最新的運行參數，不會造成數據丟失。

2．工藝流程及操作步驟
2.1 預處理系統工藝流程：
如下圖（1-1）所示：

                                                                                        （1-1）
    上位手動操作：
        現場多介質A、多介質B、超濾就地操作箱上的“就地/遠程”選擇旋鈕打到“遠程”，上位機選擇開關選擇“手動”。這時鼠標點擊想要控制的設備，出現控制面板。這時可對單臺設備進行手動啟動停止或開關操作。
上位自動操作：
    現場就地操作箱上的所以“就地/遠程”選擇旋鈕打到“遠程”，上位機選擇開關選擇“自動”。點擊“參數設置”，彈出設置對話框，（設置運行參數），選擇需要投入的多介質過濾器以及水泵，返回。確認系統具備運行條件時，點擊“啟動”按鈕，需要停止時點擊“停止”按鈕。
2.2 反滲透系統工藝流程：
如下圖（1-2）所示：

（1-2）
上位手動操作：
現場各個操作箱上的“就地/遠程”選擇旋鈕打到“遠程”，上位機選擇開關選擇“手動”。這時鼠標點擊想要控制的設備，出現控制面板。這時可對單臺設備進行手動啟動停止或開關操作。
上位自動操作：
反滲透就地操作箱上的所以“就地/遠程”選擇旋鈕打到“遠程”，上位機選擇開關選擇“自動”。點擊“參數設置”，彈出設置對話框，（設置運行參數），選擇需要投入的RO水泵，返回。確認系統具備運行條件時，點擊“啟動”按鈕，需要停止時點擊“停止”按鈕。
2.3混床系統工藝流程：
如下圖（1-3）所示：

（1-3）

上位手動操作：
現場各個操作箱上的“就地/遠程”選擇旋鈕打到“遠程”，上位機選擇開關選擇“手動”。這時鼠標點擊想要控制的設備，出現控制面板。這時可對單臺設備進行手動啟動停止或開關操作。
上位自動操作：
現場各個操作箱上的“就地/遠程”選擇旋鈕打到“遠程”，上位機選擇開關選擇“自動”。點擊“參數設置”，彈出設置對話框，（設置運行參數），選擇需要投入的混床以及水泵，返回。確認系統具備運行條件時，點擊“啟動”按鈕，需要停止時點擊“停止”按鈕。當混床失效時混床會停止運行并報警，請在混床參數設置界面確認報警，并選擇另外一臺混床運行。對失效混床選擇手動或自動再生。
2.4加藥系統工藝流程：
如下圖（1-4）所示：

（1-4）

    上位手動操作：
        加藥操作箱上的“就地/遠程”選擇旋鈕全部打到“遠程”，根據流程需要，不同的加藥設備需不同的系統上位機選擇開關控制，如殺菌劑計量泵需預處理選擇開關打到“手動”。這時鼠標點擊想要控制的設備，出現控制面板。這時可對單臺設備進行手動啟動停止操作。
上位自動操作：
         如果應用該設備的系統處于自動模式，該設備則按照需要自動投入運行。
3.控制范圍：
3.1 主站plc系統的監控對象：
序號設備名稱數量
1 高壓泵 1臺
2 脫鹽水泵 2臺
3 多介質反洗泵 2臺
4 超濾反洗泵 3臺
5 RO增壓泵 2臺
6 中間水泵 2臺
7 樹脂再生泵 2個
8 脫氣塔風機 2個
9 原水進水電動閥 1個

3.2 1#plc子站系統的監控對象：
序號設備名稱數量
1 多介質過濾器閥門 14個
2 超濾氣動閥門 6臺
3 脫鹽水泵頻率 1臺
6 多介質壓差變送    2臺
7 多介質進水壓力 1臺
8 超濾壓力變送 4
9 超濾流量儀表 4個
10 反滲透進水溫度計    1個
11 脫鹽水泵出口PH 1
3.3 2#plc子站系統的監控對象：
序號設備名稱數量
1 反滲透氣動閥門 4臺
2 混床氣動閥門 24臺
3 反滲透進水電導率 1臺
4 氧化還原檢測儀 1臺
5 反滲透產水流量檢測 1臺
6 反滲透產水電導率 1臺
7 濃水流量檢測 1臺
8 混床A產水電阻率 1個
9 混床A產水流量 1個
10 混床B產水電阻率 1個
11 高壓泵后壓力 1個
12 反滲透中間壓力 1個
13 進反洗水箱壓力 1個
14 混床進水壓力 1個
15 酸儲罐液位 1個
16 板換出水溫度 1個
17 堿儲罐液位 1個
18 混床B產水流量 1個
3.4 3#plc子站系統的監控對象：
序號設備名稱數量
1 加藥攪拌機 5臺
2 加藥計量泵 7個
3 原水箱液位 1個
6 超濾產水箱液位 1個
7 脫鹽水箱液位 1個
8 酸計量箱液位 1個
9 堿計量箱液位 1個
10 中間水池液位 1個
11 中和池液位 1個
12 中和池PH值 1個
4. 程控系統控制設備：
4.1 電源柜：
電源柜（包括1#動力柜、2#動力柜）外型尺寸為2200×800×600mm（高×寬×深），前后開門，后門為雙開門。
4.2控制柜：
4.2.1系統控制柜
　�。�1）主站PLC：PLC機架上分別裝有以下模塊：
序號設備名稱規格型號數量
1 CPU CPU 315-2 DP 1
2 開關量輸入模塊 DI321 2
4 開關量輸出模塊 DO322 1
（2）1#子站：PLC機架上分別裝有以下模塊：
序號設備名稱規格型號數量
1 DP通訊模塊 IM153-1 1
2 開關量輸入模塊 DI321 2
4 開關量輸出模塊 DO322 2
5 模擬量輸入模塊   AI331 2

（3）PLC2#站：PLC機架上分別裝有以下模塊：
序號設備名稱規格型號數量
1 DP通訊模塊 IM153-1 1
2 開關量輸入模塊 DI321 3
4 開關量輸出模塊 DO322 2
5 模擬量輸入模塊 AI331 2

（4）PLC3#站：PLC機架上分別裝有以下模塊：
序號設備名稱規格型號數量
1 DP通訊模塊 IM153-1 1
2 開關量輸入模塊 DI321 2
4 開關量輸出模塊 DO322 1
5 模擬量輸入模塊 AI331 1
各系統控制柜下部還裝有若干個繼電器，用來作為輸入/輸出模塊與現場信號的隔離繼電器。繼電器采用omron MY2N繼電器。
5.連接：
各個柜之間通過控制電纜連接，站與站之間通過DP總線連接，以提高系統可靠性，減少安裝工作量，方便維修。
控制室與現場信號的連接是通過控制柜內接線端子排完成的。
6. 可編程控制器PLC系統設備：
6.1 可編程控制器PlC主機介紹：
可編程控制器PLC的配置詳見【系統PLC配置圖】
　本程控系統的可編程控制器（PLC）選用SIMENS系列自動化產品。主機CPU采用Intel處理器，具有更快的處理速度和更大的內存空間，其堅固的結構保證即使在最惡劣的現場環境下也能可靠地工作。本程控系統的控制主機控制污水系統的設備啟、停、現場信息的采集與處理，并通過DP總線同上位機監控系統通訊。
SIMENS PLC 315-2 DP可編程控制器參數

離散量： 64K任組
寄存器： 64K
本地I/O（主底板）
最大I/O字（WORD）： 160入/160出
最大I/O機架數:
遠程I/O
最大I/O字（WORD）： 160入/160出
最大遠程分支數: 31
掃描時間:  0.1ms/K ~ 0.5ms/K
MPI/PPI接口: 1
DP接口: 1
遠程通訊距離L: 最遠4.5Km
環境適應性
溫度: 0-60℃
濕度: 0-93% 無凝結
海拔: 2000米
儲存條件
溫度:  -40-85℃
濕度: 0-93% 無凝結
沖擊: 15g，11ms半正弦波
抗干擾能力: 滿足IEEE472
7.2主機控制系統
7.2.1 通訊處理器模塊315-2 DP：
315-2 DP模塊為中央處理單元同時完成通訊功能，遠程通訊能力由DP通訊協議支持，每一個I/O分站和主機通訊是DP總線為介質實現的。遠程I/O分站和主機的最大通訊速率為12兆波特。與上位通過以DP接口進行通訊。
7.2.2 I/O模塊:
DI321：       32點DC24V開關量輸入模塊。該模塊為正邏輯輸入，它將輸入的DC24V開關量信號經光電隔離，變為PLC可使用的邏輯電壓電平，每個輸入的通或斷由模塊上的LED指示。每個模塊均具有通訊故障檢測能力。輸入電壓范圍為直流15～30V。
DO322：       32點 DC24V開關量輸出模塊。正邏輯輸出，每路最大輸出電流為500mA，工作電壓為DC 19.2~30V。
AI331：       8路模擬量輸入模塊。該模塊將現場4~20 mA電流信號轉換成PLC可用的數字信號，4~20mA可對應十進制數0~27648，轉換精度±0.1%，線性度誤差±0.04%，輸入阻抗250歐姆（電流模式）。
8. 系統的控制方式：
SIMENS系列可編程控制器PLC選用與之配套的編程軟件STEP7 V5.4 對其進行組態及編程。
本控制系統具有三種控制方式：程控自動方式、上位機軟手操方式和就地硬手操方式。程控自動方式是主要工作方式，其余兩種為輔助和備用工作方式�？刂葡到y的功能包括控制功能和上位機監控功能。
8.1程控自動方式：
程控方式采用自動控制模式。根據設置的各項參數，在自動方式下控制系統中的各單元。當其中的數據超過參數設置值時，自動停止或啟動系統。發生故障時自動報警。
8.2上位機軟手操：
操作人員在上位操作員站上，通過鼠標（或鍵盤）可對每一個參與程控的閥門、水泵和風機等設備的開啟或關閉進行一對一手動操作。
8.3就地硬手操
對閥門而言就地硬手操是在就地操作箱上進行的，即可進行電手操。電磁閥箱正面門上有操作閥門開啟、關閉的按鈕開關，并有顯示閥門開關狀態的指示燈。電手操就是通過電磁閥箱正門上的旋鈕開關來控制閥門。
對泵、風機等設備而言就地硬手操指在就地直接操作各電機的電器按鈕來控制電機的啟停。
9.控制系統的功能：
控制系統的功能包括控制功能和上位機監控功能。
9.1控制功能：
在程控自動方式下，凡參與程控的設備，如泵、格柵、表曝機等設備，它的運行是由程控系統控制完成的。被控對象的選擇、運行的操作是在上位機上實現，程控過程的執行是PLC完成。在程控過程中，上位操作員站進行過程動態顯示、各步運行時間顯示、故障報警、信息處理存儲，起到監控的作用。
各設備在程控狀態下有三種工作方式：一種是自動方式，一種是單步方式，另一種是軟手操方式。（軟手操指對每一個參控設備的一對一上位手動操作）
程控自動功能：程控系統主要是根據時間，等條件控制運行過程的。在程控自動時，可任意設定間隔時間，使控制系統具有操作靈活性和方便性。
9.2上位機監控功能：
上位站監控系統的主要功能如下：
(1). 多種顯示功能:
-- 工藝流程的總圖及局部分畫面顯示
-- 工藝流程的動態顯示
-- 設備運行狀態顯示
-- 模擬量等測量參數的數字顯示
-- 控制方式的顯示
-- 報警顯示
-- 系統時鐘顯示
-- 操作提示顯示
-- 實時歷史趨勢圖
(2). 所有圖形均為動態顯示，能實時、直觀地監視系統的運行狀態。
(3). 上位站控制功能（通過鼠標及鍵盤完成）
-- 所有設備的控制
-- 各畫面的切換
-- 系統參數的設定
(4). 系統控制可以根據操作員的要求進行程控自動及一對一軟手操。
(5). 報警處理功能
-- 系統報警及操作員操作數據的存貯
-- 系統報警及操作員操作數據的更新
-- 系統報警及操作員操作的打印
(6). 管理報表系統
-- 實時顯示管理報表，可進行屏幕顯示及打印
(7). 打印功能
-- 所有報警信息、操作員操作記錄及運行參數都可打印
此外上位機即是上位監控機，又是PLC的編程器。在上位機上運行PLC編程軟件，可實現對PLC的組態、編程及在線監測修改程序。
10.上位機監控系統軟件：
上位監控軟件包選用北京三維力控科技有限公司的力控Forcecontrol 6.1監控軟件包來編制，該軟件包可對可編程控制器中的大量數據進行實時顯示和打印，并直接參與可編程控制器的控制，本程控系統的所有控制操作、工況顯示、報警信息、操作記錄、報表打印均通過該軟件包在上位機上實現, 對可編程控制器的掃描速度沒有任何影響。該軟件包具有良好的人機界面，強大的組態功能，其界面基于WINDOWS XP操作系統，易學易用，穩定可靠，便于掌握。
上位監控系統圖形畫面組成及監視內容如下：
10.1監控畫面
(1) 預處理畫面
(2)混床反滲透畫面
(3)加藥畫面
(4)預處理參數設置畫面
(5)反滲透參數設置畫面
(6)混床參數設置畫面
(7)設備遠程畫面
(8)報警畫面
(9)報表畫面
(10)事件記錄畫面
(11)歷史趨勢畫面
(12)實時趨勢畫面
10.2系統操作提示按鍵
(1)監控畫面選擇
(2)控制方式選擇
(3)控制操作按鍵
(4)報警清除
(5)參數設定
10.3監視內容
(1)系統實時運行工況
(2)控制系統電源工作狀態
(3)主設備電流值顯示
(4)閥、泵、鼓風機、表曝機顯示。
(5)測點壓力、頻率、壓差、ORP、PH值、流量、液位顯示。
(6)設備故障報警顯示
11．維護：
本系統PLC 部分維護請參閱：
SIMENS PLC S7 300可編程控制器用戶手冊。
12．注意事項：
(1).正常情況下請勿切斷PLC供電電源。
(2).柜內共二路直流24V電源，請區分清楚，不能混用。
(3).本設備繼電器有二種，一種是直流24V繼電器(有綠色指示燈)，作為輸出模塊到現場設備的隔離繼電器。一種是交流 220V繼電器（有紅色指示燈），作為現場設備到輸入模塊的隔離繼電器。在更換繼電器時不能插錯。
(4).當出現報警時，請確認故障解除，再啟動設備。

西安優特自動化