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一、馬鋼CSP水處理自動化控制的概況：

    馬鋼熱軋薄板CSP所配套的水處理系統，總裝機容量17000kW；總供水能力56030 m3/h；循環水量25650 m3/h（凈循環6487 m3/h、連鑄濁循環2700 m3/h、連軋濁循環7833 m3/h、層流濁循環8630 m3/h）；電力變壓器9臺（1600kVA六臺、800kVA一臺），整流變壓器4臺（2000kVA×2、4000kVA×2）。自動化控制采用兩套GE90-30系統，雙機熱備，控制區域內循環泵房的37臺機組、層流的14臺機組、連鑄旋流池的5臺機組、軋鋼旋流池的6臺機組、平流池的10臺機組、12座冷卻塔、21座高濾器等水處理設備的自動化運行。

設備的控制模式有：

1. 集中控制運行及備用機組的啟動、停止；

2. 備用機組在運行機組故障時的自動投入；

3. 備用機組的不同狀態下的不同投入；

4. 備用機組的水位控制狀態；

5. 有變頻器的恒壓供水控制；

6. 有變頻器的恒流量供水控制；

7. 設備的時間性控制；

二、小型可編程邏輯控制器的優勢：

小型可編程控制器具有的有點有：

1. 結構緊湊；

2. 成本較低；

3. 簡短的指令處理時間，縮短了循環周期；

4. 高速計數開創了其它應用范圍；

5. 高速中斷處理使單機對過程事件能進行快速響應；

6. 可通過增加性能的模塊化擴充能力；

7. 豐富的指令集用于方便、快速地處理較復雜的問題；

8. 操作及軟件界面簡單，靈活；

三、小型可編程邏輯控制器在CSP水處理系統中的實際應用

S7-200在恒壓供水中的應用

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    SIMATIC S7-200系列可編程序控制器（PLC）是德國西門子公司的產品。S7-200 PLC是SIMATIC S7家族中的小型可編程序控制器S7-200有著強大的組網能力、友好易用的編程軟件、較高的性價比和不斷的創新成為市場上眾多小型可編程序控制器的**者。產品包括新PLC224XP，升級CPU221、CPU222、CPU224、CPU226以及用戶可以自行定制的文本顯示器TD200C。新一代S7-200PLC新增了數據歸檔、配方以及PID自整定等功能，能夠更好的滿足用戶不斷提高的控制需求。

LOGO!在排水泵中的應用

    LOGO!即小型可編程序邏輯控制器。它誕生于1996年，LOGO!的出現，填補了繼電器與PLC之間的技術空間。為用戶提供了簡單靈活、得心應手的解決方案。用戶可以隨心所欲的設計程序，輕松完成各種控制任務。

    LOGO! 不是PLC，不具備數學運算功能。但它在很多方面優于PLC。LOGO!本身集成了編程能力，用戶只需使用LOGO!面板上的鍵盤與屏幕，就可輕松編寫控制程序并可隨時修改程序以及調整參數設置。繼電器輸出的LOGO!的承載電流高達10A，*中間繼電器與接觸器，可直接接入負載。LOGO!提供了12V、24V和115～240V三種工作電壓等級，可適用于各種不同的應用場合。

    LOGO!也不是繼電器，而更加優于傳統的繼電器。它的外部接線較其簡單，只需要連接輸入和輸出，由于內部集成了多種繼電器功能，通過小小的一塊LOGO!就可實現復雜的繼電器控制任務。 

    LOGO!編程軟件不僅提供了功能塊的編程方式，還提供了梯形圖的編程模式，兩種模式之間可隨意切換，*擔心，它的離線模擬功能可檢測程序執行結果或模擬現場控制。在樓梯照明、門控系統、包裝控制系統、水泵控制系統以及特殊車輛控制系統等眾多行業中大顯身手！ 

    CSP水處理的污泥系統中濃縮池上清液溢流池原先設計兩臺自吸泵進行水位控制，由于設計及選型問題，造成兩臺自吸泵頻繁開啟，設備故障率居高不下，后決定用一臺17.5KW的潛污泵替代現有兩臺自吸泵，控制不進入現有PLC控制體系，完全由LOGO!進行控制，要求達到的控制結果是：

1. 在達到高水位時，潛污泵開啟；

2. 潛污泵開啟5秒后打開出水電動閥；

3. 出水電動閥40秒未開到位潛污泵自動停機，避免閉閥運行，保護潛污泵；

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4. 在水位下降至低水位時閥門關閉；

5. 閥門關閉后潛污泵停止運行；

    根據以上生產提出的要求采用LOGO!230R作為控制核心，設定：開關量輸入 I1——————高水位；I2——————低水位；I3——————閥開到位；I4——————閥關到位。開關量輸出0.0————-水泵啟動；0.1————-閥門開啟；0.2————-閥門關閉。通過LOGO!230R上的控制面板輸入程序，投入運行達到很好效果。但是由于水位采用浮球采集高低水位開關量，性能上依然存在不穩定的因素并且由于蓄水池容積較小，潛污泵的開停還是較為頻繁，下一步將通過水位的模擬量來參與控制，并且由水位的模擬量來控制閥門的開啟度來降低潛污泵的啟停次數，更加優化生產，降低設備故障水平。

三菱FX1N-24M在刮油刮渣機上的應用

    三菱FX1N系列小型可編程控制器，是日本三菱公司開發的成熟產品，該產品擁有強大的網絡通訊功能，運算功能，可拓展性等等優勢，CSP水處理系統將該系列產品用于原有刮油刮渣機的改造上，原有控制器由于選型過老，產品已經不生產，在發生故障后無法更換，用三菱FX1N-24M小型可編程控制器進行了升級替換。

現場刮油刮渣機要求達到如下的工作狀態：

1） 行車起始位置在出水端，且刮泥板下降到位、刮油板下降到位。

2） 開機→行車慢速前進→前進到位→停行車、刮泥板上升、刮油板上升→刮泥板上升到位、刮油板上升到位→停刮泥板、停刮油板、行車快速后退→后退到位→停行車、刮泥板下降、刮油板下降→刮泥板下降到位停、刮油板下降到位停→等待下次開機。

3） 半程運行：行車后退至池長1/3處（進水端向出水端方向），停行車，重新刮泥一次。

4） 自動運行：行車后退到位且刮泥板 
下降到位、刮油板下降到位，開始計時，等到設定時間，自動開機運行。

5） 若不要刮油，將刮油開關旋至“關”位置，行車后退時不刮油。

    現場技術人員根據設備工藝要求，將FX1N-24M的I/O點進行了如下的配置，并將程序進行了優化。使故障設備很快恢復了生產，并根據現場的要求，設置了刮油刮渣機夜間無人職守下的自動運行模式，和自動故障檢測報警功能，充分的發揮了設備的自動化優勢，為生產和設備維護提供了較大的方便，有力的**了主線的生產需要。

四、小型可編程邏輯控制器在自動化系統中的發展空間

    現代化生產是快節奏，益，高自動化的一種生產模式，使得大型PLC系統成為工業自動化的主角，使生產中成千上萬的的控制點被整合在一個自動化系統中。但是生產是不斷變化的，設備不斷增加新，工藝也是被不斷優化，但是在如水處理系統這種面大點多的系統中，往往有一些角落在這種大系統下變得比較尷尬，小型可編程控制器正好可以這種缺陷，在水處理的單體凈化設備上可以充分發揮小型可編程控制器的優勢，并且可以達到無人值守，自動按要求運行，自動檢測故障；在遠離系統的個別點上，完全可以交給小型可編程控制器，由他替代人力去工作；另一個方面對于老系統的改造方面，小型可編程控制器的使用，可以使改造變的更簡單，費用更小，時間更短，是自動化系統中的輕騎兵。

1、概述

       本文介紹大連實德銀川基地混料自動控制系統，采用德國西門子公司的S7可編程序控制器，成功應用于大連實德銀川基地混料系統生產線。

       大連實德銀川基地混料系統的生產過程全部由可編程序控制器S7-300完成，即將生產工藝配方輸入到系統監控配方程序中，由稱重計量儀器動態檢測電子稱稱重傳感器的信號，并將控制信號傳送給可編程序控制器，再由可編程序控制器產生各執行機構的控制命令來實現混料生產的自動化，提高混料各配方原料的準確性和生產效率。

    2、系統功能

       混料系統的主要功能是多種原料經過送料系統進入料倉以后，按照生產配方給定的原料配比從各料倉加到電子稱中進行計量稱料，再送入熱冷混料機組中混合攪拌，并相應控制物料混合攪拌時的溫度，以**物料混合均勻和混合料的特性達到生產工藝要求，最后將混合好的混 
合料送入干混料倉內，以供型材擠出機生產線使用。

    混料系統需解決的主要問題包括：

    （1）實時采集各電子稱稱重傳感器的稱重信號。

    （2）根據稱重信號和生產配方產生羅茨風機、電磁旋轉閥、電磁碟閥等的控制信號。

    （3）動態檢測和處理混料過程中可能出現的各種故障。

    （4）下位機和上位機的通訊

    （5）上位機的集中監控。

       混料時，稱重儀器選用的是萊梅特RWA-AD模數轉換模塊，可以設置和定制參數，采集稱重傳感器信號，輸出數字信號。借助配方給定的原料配比產生執行機構的控制命令，并通過可編程序控制器控制各輔料罐的螺旋送料器、電磁閥和混料機組閥門的起停和開閉。通過檢測電機保護裝置，閥門位置開關狀態獲取電機、閥門的運行和故障情況，并可在工控電腦顯示屏上進行監控。

    3、可編程控制器系統組成

       系統組成按站點劃分。混料機組獨立控制，與整個混料系統建立基于ProfiBus 通訊。

       站1：為上位機，采用西門子工控機；CPU為2.4G，內存為256M，采用以太網與系統PLC連接。采用WEBfactory組態形成監控圖形。

       站2：1號混料機組PLC，使用一臺西門子S7編程器。上位機采用ProTool組態，PLC和

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SIMATIC OP27通訊連接，監控混料機組運行。

       站3：2號混料機組PLC，使用一臺西門子S7編程器。上位機采用ProTool組態，PLC和SIMATIC OP27通訊連接，監控混料機組運行。

       站4：3號混料機組PLC，使用一臺西門子S7編程器。上位機采用ProTool組態，PLC，監控混料機組運行。

       站5：擠出現場PLC。采用西門子S7-215，共4組。用于控制擠出生產線四條絞龍運行和SIMATIC OP7通訊連接用于現場控制。與整個混料系統PLC采用基于ProfiBus 通訊。總系統采用站1監控。

    4、基于ProfiBus DP 通信

       PROFIBUS現場總線是**性的開放性現場總線標準，是一種符合IEC61158標準的現場總線。PROFIBUS-DP經過優化的高速、廉價的通信連接，是專門用于自動控制系統和設備及分散的I/O之間的通信網絡。PROFIBUS-DP用于基礎控制層的高速數據傳送，主站周期地讀取從站的輸入信息并周期地向從站發送輸出信息。PROFIBUS-DP的上述特點使其在工業電氣自動化領域占據了重要的地位。

       本系統中ProfiBus DP總線完成PC與各設備之間的通信，并采用主從方式通信：主機（S7-416-2DP PLC）作為ProfiBus DP主站，以輪詢方式對下屬各從站（如ET200S﹑S7-300 PLC等）進行定周期掃描和讀寫。主機通過ProfiBus DP總線將指令傳送到對應的數據區，并將各設備返回的狀態信號從對應的數據區取出，從而實現對下屬每個設備的監控。

5、系統監控通訊配置圖

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6、系統監控通訊程序

    Network 4 S7 connecting

    CALL "MX1.1_connect" //連接1＃混料機組PLC
    CALL " MX2.1_connect" //連接2＃混料機組PLC
    CALL " MX3.1_connect" //連接3＃混料機組PLC
    CALL "image: MX1.1" 
    CALL "image: MX2.1" 
    CALL "image: MX3.1" 
    CALL "image: S31- 32"
    CALL "image: S33- 34"

    Network 5 Control Signals PC （VISU） -> PLC

    CALL "image: S11-16"
    CALL "image: S17-22"
    CALL "fc_pc_flags_set"

    Network 6 Control Signals PC （Prisma） -> PLC

    CALL "fc_pc_flags_set"

7、結束語

    混料系統控制構成復雜，控制任務多，邏輯繁瑣。即要實現對現場各控制點的控制和監控。又要完成現場各種數字量、開關量的檢測以及對周邊設備，如各種運行電機和風機的控制。采用功能強、安全系數高的德國SIEMENS SIMATIC S7系列可編程序控制器，整個控制系統完全滿足混料系統控制工藝要求，實現了混料自動控制以及送料全過程的協調控制，系統性能好，操作使用方便。確保生產任務正常完成。