1前言

　　凈環(huán)水處理自動化控制系統(tǒng)是某鋼廠連續(xù)熱鍍鋅及彩涂工程的供水系統(tǒng)。對水處理進(jìn)行自動化監(jiān)測和實(shí)時控制，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監(jiān)控系統(tǒng)，對所有泵、閥實(shí)現(xiàn)自動監(jiān)控，對曝氣設(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)時控制冷卻塔風(fēng)機(jī)、水泵、電動閥等設(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。其系統(tǒng)工藝流程

　　3控制系統(tǒng)硬件組成

　　(1)Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)

　　PROFIBUS根據(jù)應(yīng)用特點(diǎn)可分為PROFIBUS-DP，PROFIBUS-FMS，PROFIBUS-PA三個兼容版本。

　　PROFIBUS-DP：經(jīng)過優(yōu)化的高速、廉價的通信連接，專為自動控制系統(tǒng)和設(shè)備級分散I/O之間通信設(shè)計(jì)，使用PROFIBUS-DP模塊可取代價格昂貴的24V或0～20mA并行信號線，用于分布式控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸。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通過Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)連接，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。

　　(2)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CPU315-2DP，并且凈環(huán)泵站PLC帶有兩個擴(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CPU313C-2DP。該四套系統(tǒng)之間的通訊方式采用Profibus-DP網(wǎng)連接。

　　　3)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、報警、打印等功能。其中一個上位機(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，另一個用來監(jiān)控雨污水泵站的生產(chǎn)，同時兩臺上位機(jī)互為備用，提高系統(tǒng)的可靠性。

　　(4)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(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，可以變成手動方式控制。

　　4自動化軟件設(shè)計(jì)

　　凈環(huán)水處理自動化控制系統(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)

　　上位機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是：具有與多臺下位機(jī)系統(tǒng)通訊的能力，實(shí)時監(jiān)控多臺下位機(jī)的工作狀態(tài)，實(shí)時顯示生產(chǎn)過程中的工作曲線;具有遠(yuǎn)程控制能力;向下位機(jī)采集數(shù)據(jù)，對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、查詢、顯示、打印等。

　　在一個自動監(jiān)控系統(tǒng)中，投入運(yùn)行的監(jiān)控組態(tài)軟件是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集處理中心、遠(yuǎn)程監(jiān)視中心和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)中心。處于運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控組態(tài)軟件，與各種控制、檢測設(shè)備(如PLC、智能儀表等)共同構(gòu)成快速響應(yīng)/控制中心。

　　選用西門子公司W(wǎng)inCC組態(tài)軟件，它具有控制自動化過程的強(qiáng)大功能，是基于個人計(jì)算機(jī)，同時具有極高性價比的SCADA級的操作監(jiān)控系統(tǒng)。

　　為保證工業(yè)現(xiàn)場的穩(wěn)定，上位機(jī)采用Windows2000操作系統(tǒng)，編程平臺為WinCC。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、停止、運(yùn)行、故障等狀態(tài);啟動時，設(shè)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;能記錄一個月的故障情況(故障時刻、故障類型等)，方便地進(jìn)行事故分析，通過報表編輯器，實(shí)現(xiàn)定期或隨機(jī)的相關(guān)信息打印輸出。　

　　下位機(jī)采用SIEMENS公司開發(fā)的STEP7軟件對PLC進(jìn)行編程和對PLC設(shè)備配置進(jìn)行維護(hù)。編制的軟件主要包括信號獲取處理、信號控制、故障模塊的設(shè)計(jì)、與上位機(jī)通訊的DB塊的設(shè)計(jì)。

　　STEP7提供了具有生成標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)出功能塊庫或FC庫能力的編程功能,能夠在應(yīng)用程序內(nèi)一再調(diào)用,在本系統(tǒng)中,由于檢測點(diǎn)多，這種功能得到了廣泛應(yīng)用。FC功能塊的使用節(jié)約了大量的程序空間和故障查詢時間。降低了程序編寫的復(fù)雜程度，使程序結(jié)構(gòu)更條理清晰。事實(shí)證明，F(xiàn)C功能塊的使用提高了程序的運(yùn)行速度并且更加方便了軟件的移植性和可擴(kuò)展性。

　　5系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能

　　4個泵站分別采用現(xiàn)場、集中兩種操作方式。在集中操作中，又分為手動和自動兩種操作方式。

　　鍍鋅爐子冷卻回水提升泵站和彩板冷卻回水提升泵站凈環(huán)泵站有3臺水泵和2臺冷卻塔。其中3臺泵2用1備，系統(tǒng)需要供水量少時，開1臺泵向管網(wǎng)充壓，供水量大時，開2臺泵同時向管網(wǎng)充壓。

　　彩板冷卻回水提升泵站和鍍鋅爐子冷卻回水提升泵站各有2臺水泵。這兩個泵站采用相同的控制方式。其中1#泵和2#泵互為備用。工作泵與備用泵自動投入。彩板冷卻集水池和爐子冷卻集水池內(nèi)分別設(shè)有液位監(jiān)測裝置，用來監(jiān)測吸水池內(nèi)水位高度。1#和2#泵控制方式：當(dāng)水位h>2.20m時，電機(jī)啟動，把水抽走;當(dāng)水位h<2.20m時,電機(jī)堵轉(zhuǎn)時，熱繼電器動作，跳閘以保護(hù)電機(jī)。

　　雨污水泵站是用來排放雨水、工業(yè)污水。它的水泵分為A組、B組、C組。其中A泵組有2臺水泵，僅在雨季運(yùn)行。B泵組有2臺水泵，平時一臺為工作泵，另一臺為備用泵，當(dāng)水位升至-2.15m時，自動打開另一臺泵，兩臺泵同時工作。C泵組有1臺水泵，平時不工作，當(dāng)B泵組兩臺水泵同時工作，10分鐘內(nèi)水位降小于0.5m時，手動投入C泵組水泵，三臺小泵同時運(yùn)行。當(dāng)液位降至-5.20m時，B泵組、C泵組三臺電機(jī)，自動停止運(yùn)行。

　　6結(jié)束語

　　工程實(shí)踐證明,本控制系統(tǒng)采用PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)分布式控制,網(wǎng)絡(luò)速度快、可靠性高、開放性好、抗干擾能力強(qiáng)，給安裝、調(diào)試和設(shè)備維護(hù)帶來方便，提高了生產(chǎn)效率和管理水平。這種網(wǎng)絡(luò)體系具有較高的性能價格比，并能根據(jù)用戶要求擴(kuò)展至較大的系統(tǒng)。