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现在所做项目已经涉及到冶金、烟草、风能、煤矿、制药、食物、包装等多个主要的工业领域

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水处理行业

摘要：在自来水处理工艺中，由于清水剂（PAC）投加系统的滞后时间长、投加量难以盘算等缘故原由，古板PID控制无法真正实现自动控制加药。本文主要剖析了加药系统中的重点、难点，并针对性的给出相识决要领，最后先容了接纳西门子S7-200 PLC在自来水厂的清水剂自动投加系统中的新要领。

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西门子 S7-200 PLC 在水厂清水剂投加系统中的应用

摘要：在自来水处理工艺中，由于清水剂（PAC）投加系统的滞后时间长、投加量难以盘算等缘故原由，古板PID控制无法真正实现自动控制加药。本文主要剖析了加药系统中的重点、难点，并针对性的给出相识决要领，最后先容了接纳西门子S7-200 PLC在自来水厂的清水剂自动投加系统中的新要领。

要害词：PLC、自来水、清水剂、PID

Abstract

Because big control hysteresis and complicated ponderance of PAC in the technique of tap water, the conventional control ——PID is not really realization auto control the quantity of PAC. This paper analyzes the emphases and difficulty of the system of add PAC to the waterworks, then put the axe in the helve. In the end, introduce a new application of SIEMENS S7-200 in the system of add PAC to the waterworks.

Key Words: PLC, Tap water, PAC, PID

一、项目简介

南宁市某铁路自来水厂担负着供应南宁铁路辖档托车自来水供应、铁路职工用水等主要的使命。对水质要求较高，且对用水的一连性要求也很是的严酷，必需包管24小时不中止的供水。由于原建的水厂由于建厂时间较早，自动化水平不高；尤其是清水剂的投加系统接纳人工投加方法，无法包管出水浊度的稳固等要求。因此决议对全厂自动化系统举行升级和刷新。

经由铁路水电段对PLC组网性能、维护利便、相对投资等多个方面性能指标的比照，最终决议在本项目中自动化控制部分接纳西门子S7—300系列PLC作为主控PLC，在沉淀池、滤池等部分接纳S7-200系统PLC作为智能从站。一方面包管了网络性能（通讯速率接纳500K），另外S7-200可以在通讯网络断开等故障情形下能够自力运行等特点也包管了系统运行的可靠性。

二、系统先容

1、项目工艺

在自来水厂中，源水要经由投加清水剂、沉淀、过滤、消毒然后进入清水池。对源水投加清水剂后，水中杂质便絮凝成矾花，此时才华举行进一步水质净化处理，因此清水剂投加工艺是影响出厂水质量的要因。同时清水剂的投加直接影响到沉淀池的使用效率和滤池反冲用水量的巨细，对消毒也有直接的影响。因此投加清水剂是自来水厂中工艺要求较量高的一个环节。

2、控制器组成

项目中使用的PLC、�？椤⒖刂乒ぞ叩热缦拢�

	名称	手艺参数/控制工具	型号	生产厂家	数目	单位	备注
使用�？�	CPU	24 入/16 出	6ES7 216-2BD23-0XB0	西门子	1	个
	AI�？�	模拟量输入�？� 4输入	6ES7 231-0HC22-0XA0	西门子	3	个
	AO�？�	模拟量输出�？� 2输	6ES7 232-0HB22-0XA0	西门子	2	个
	通讯�？�	EM277 PROFIBUS-DP�？�	6ES7 277-0AA22-0XA0	西门子	1	个
控制工具	变频器	1.5KW	6SE6 440-2UD21-5AA0	西门子	2	台
控制工具	计量泵	1.5KW		ALLDOS	2	台

三、控制系统组成

本系统中一共有模拟量输入9个：源水浊度、源水流量（2个）、游动电泳仪、沉淀池浊度、计量泵开度（2个）、变频器电流（2个）。模拟量输出4个：1#、2#变频器频率、1#、2#计量泵开度�？亓渴淙�6个：1#、2#变频器手/自动，1#、2#变频器运行，1#、2#变频器故障�？亓渴涑�3个：1#、2#变频器运行，故障报警。联网功效接纳EM277和系统中CPU315-2DP毗连。

一共接纳：CPU226 一个，模拟量输入�？镋M231（4路）3个，模拟量输出�？镋M232（2路）2个，DP通讯�？镋M277 一个。

注：游动电泳仪可以丈量水中可以团结杂质的游离电子的数目，而游离电子数目必需坚持在一定规模，若是丈量值偏大则说明投加清水剂过多影响混凝效果，反之说明投加量不敷导致混凝不充分。计量单位为SCD。

四、控制系统完成的功效

1、控制要求

原系统的清水剂投加历程接纳手动投加方法，这就直接影响到出厂水的浊度，同时也会爆发投加量太过的问题。经由询问现场职员、现实视察总结了以下主要缘故原由

a、清水剂投加装备落伍：当源水浊度爆发改变时无法实时调解提高投加量；

b、清水剂投加由人为掌握：投加量靠履历投加；

c、清水剂配制无标准：药剂浓度由设置职员靠履历设置，而浓度禁绝使投加量越发难以掌握；

d、投加量盘算难题：操作职员水平差别较大，投加量随意性较量大；

以上种种缘故原由造成投加量禁绝确，从而影响到絮凝效果、并直接导致出厂水水质下降。

系统刷新要求：

水厂替换新的自动化投加系统，新系统可凭证水质转变情形随时调解投药量，将沉淀池出水均在8NTU（NTU为浊度计量单位）以下，出厂水在1NTU以下；经防疫站检测：出厂水浊度达标率必需为100%。并可在控制系统中加入参数调理和监控功效。

2、控制难点及控制要领实现

凭证对工艺历程的剖析，本系统属于典范的大滞后系统�Ｋ剂康揭谎匠５腜ID算法关于滞后时间长的系统难以实现控制目的，而模糊控制等高级算法实现本钱较高等缘故原由。决议在系统中接纳履历值投加和PID算法相团结的步伐，既解决了PID算法的缺乏，又解决了本钱问题。

整个系统软件中主要包括以下几个主要方面：

a、PID算法：准时收罗沉淀池浊度，应用S7-200内置的PID举行运算。获得的模拟输出值为X。

b、履历值：对应一定流量的履历投加量举行运算——接纳查表法查找对应的履历值，得出响应流量的投加量为Y。

c、凭证得出PID运算和履历投加之和。用Z直接控制计量泵开度。（其中a可以在一段时间运行后举行修改以抵达最优化控制。）

d、将原水浊度凭证履历值，SCD凭证PID算法举行入2、3举行运算，并将运算效果控制变频器频率以包管游动电泳仪丈量值在设定值左右。

e、凭证设定运行时间转换变频器和计量泵以便装备轮换使用。

f、报警功效：凭证要求将有关故障均举行现场蜂鸣报警，并上传至CPU315-2DP中以便中控室举行纪录和处理。

程序分为以下几个部分：

序号	程序块	程序名	功效	备注
1	OB1	Main	主程序
2	SBR0	movedpdata	通过EM277发送数据，以便上位机监控
3	SBR1	PID_NTU	浊度PID盘算	向导天生
4	SBR2	PID_SCD	游动电泳仪PID盘算	向导天生
5	SBR3	rtoi	模拟量输出转换
6	SBR4	i4tr	模拟量输入转换
7	SBR5	err	故障判断
8	INT1	PID_EXE	PID中止	向导天生

其中主程序和注释代码如下：

块：MAIN
内部变量	符号	变量类型	数据类型	注释
	tr0	TEMP	REAL	LD0
	tr1	TEMP	REAL	LD4
	ti1	TEMP	INT	LW8
	tdi	TEMP	DINT	LD10
	tkr	TEMP	REAL	LD14
	tki	TEMP	INT	LW18
网络 1 挪用子程序发送数据到315-2DP LD SM0.0 CALL movedpdata:SBR0			网络 2 将PID部分和流量比例部分相加得出计量泵开度控制量 LD SM0.0 MOVW #ti1:LW8, outkd:VW2004 +I #tki:LW18, outkd:VW2004
网络 3 将流量相加，乘上响应的系数并乘0.4 LD SM0.0 CALL i4tr:SBR4, ll1:AIW6, 2000.0, #tr0:LD0 CALL i4tr:SBR4, ll2:AIW8, 2000.0, #tr1:LD4 +R #tr0:LD0, #tr1:LD4 R setllk:VD1004, #tr1:LD4 R 0.4, #tr1:LD4 CALL rtoi:SBR3, #tr1:LD4, 4000.0, #ti1:LW8			网络 4 举行PID运算并乘上比例系数0.6 LD SM0.0 CALL PID_NTU:SBR1, ntu_cdc:AIW2, setndt:VD1000, zjkd:VW2000 ITD zjkd:VW2000, #tdi:LD10 DTR #tdi:LD10, #tkr:LD14 *R 0.6, #tkr:LD14 ROUND #tkr:LD14, #tdi:LD10 DTI #tdi:LD10, #tki:LW18
网络 5 由SCD盘算PID 乘上系数0.8 LD SM0.0 CALL PID_SCD:SBR2, scd:AIW4, setscd:VD1008, zjhz:VW2002 ITD zjhz:VW2002, #tdi:LD10 DTR #tdi:LD10, #tkr:LD14 *R 0.8, #tkr:LD14 ROUND #tkr:LD14, #tdi:LD10 DTI #tdi:LD10, #tki:LW18			网络 6 由源水浊度乘系数并乘0.2 LD SM0.0 CALL i4tr:SBR4, ntu_yuanshui:AIW18, 1000.0, #tr0:LD0 R setntuk:VD1012, #tr0:LD0 R 0.2, #tr0:LD0 ROUND #tr0:LD0, #tdi:LD10 DTI #tdi:LD10, #ti1:LW8
网络 7 将PID部分和源水浊度比例部分相加得出频率控制量 LD SM0.0 MOVW #ti1:LW8, outhz:VW2006 +I #tki:LW18, outhz:VW2006			网络 8 盘算一号泵开机运行累计时间 LD T37 EU INCW ljtime1:VW2008
网络 9 �；鼻蹇丈洗卧诵惺奔� LD run1:I0.2 LPS AN T37 TON T37, +600 LPP NOT MOVW +0, ljtime1:VW2008			网络 10 盘算二号泵开机运行累计时间 LD T38 EU INCW ljtime2:VW2010
网络 11 �；鼻蹇丈洗卧诵惺奔� LD run2:I0.3 LPS AN T38 TON T38, +600 LPP NOT MOVW +0, ljtime2:VW2010			网络 12 将设准时间转换为分钟 LD SM0.0 MOVW settime:VW1016, timem:VW2012 *I +60, timem:VW2012
网络 13 一号机运行时间到 LDW>= ljtime1:VW2008, timem:VW2012 EU S go1:M0.0, 1			网络 14 二号机运行时间到 LDW>= ljtime2:VW2010, timem:VW2012 EU S go2:M0.1, 1
网络 15 开一号变频器和计量泵 LD go2:M0.1 ON auto2:I0.1 LD qr1:Q0.0 LDN go1:M0.0 LD go1:M0.0 AN auto2:I0.1 OLD ALD OLD AN err_1:M10.0 A auto1:I0.0 = qr1:Q0.0 MOVW outhz:VW2006, o_hz1:AQW4 MOVW outkd:VW2004, o_kd1:AQW0			网络 16 开二号变频器和计量泵 LD go1:M0.0 ON auto1:I0.0 LD qr2:Q0.1 LDN go2:M0.1 LD go2:M0.1 AN auto1:I0.0 OLD ALD OLD AN err_2:M10.1 A auto2:I0.1 = qr2:Q0.1 MOVW outhz:VW2006, o_hz2:AQW6 MOVW outkd:VW2004, o_kd2:AQW2
网络 17 挪用过失判断子程序 LD SM0.0 CALL err:SBR5			网络 18 蜕化报警（蜂鸣频率为1Hz） LD SM0.5 LD err_2:M10.1 O err_1:M10.0 ALD = bee:Q0.3

限于篇幅，其他几个子程序及I/O表等均省略。

五、竣事语

接纳新的清水剂投加系统后，出厂水浊度由已往的3NTU以内降到了1NTU以下，在防疫部分多次检测中达标率抵达了100%；清水剂的投加抵达了最优投加量，阻止了清水剂的铺张。经由统计，去年4~11月清水剂使用量比往年同期平均使用量镌汰了约15000Kg。同时由于沉淀池出水浊度的下降，滤池反冲周期延伸了近12小时，使生产自用水量降低了约1.5%，累计比去年同期镌汰了约2.5万吨。按清水剂2.205元/Kg，水0.45元/吨盘算，可节约供水本钱：15000×2.205＋2500×0.45=44325元。

经由三年的使用历程证实：接纳浊度控制计量泵开度、SCD控制变频器频率的要领不但可以让投加量越发准确，还可以越发利便的控制投加量以抵达在源水浊度低的季节中节约清水剂的效果。

六、应用体会

该系统控制工具为出厂水浊度，可是SCD值也是一个很主要的中心工具，要求较高的控制精度，并且控制工具滞后时间很大。要在这样的情形下完成这样的控制要求，不但要求PLC的功效要强盛，还需要设计职员举行较量重大的编程处理，并且对PLC的模拟量处理功效要求也较量高；另外在抵达系统要求功效的条件下也要求只管降低系统的本钱。尤其是程序中的查表子程序，自己就需要占用很大的程序空间以及数据存储空间。

而S7-200系列中CPU226在程序存储、数据存储、扫描时间等各个方面都能知足系统的要求。而S7-200系列的EM277�？槭沟煤驮低持蠸7-300毗连越发简朴利便，从而也节约了大宗编程时间和程序空间。

本系统投入使用后效果很是显着，系统运行稳固有用，尤其是S7-200PLC 的精彩体现获得用户和专家的一致好评。

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