市政水处理工程控制系统
一、 项目简介
1, 本例项目是居民饮用水工程。
2, 项目工艺简介:本例项目的原水是地表河水,通过前级预处理(澄清池,沙滤)后进入六套超滤设备,然后进入五套反渗透设备,最后再进入后级处理以达到饮用水的指标要求。
3, 项目当中使用了SIEMENS品牌的水泵电机、S7 200 PLC(六套 CPU是224XP)、S7 300 PLC(二套 CPU是315-2DP,三套ET200M扩展)、MP277触摸屏(二套)等。
二、 控制系统构成控制系统主控单元采用SIEMENS S7-300 PLC,子控单元采用SIEMENS S7-200 PLC,主控单元的现场人机界面采用SIEMENS MP277 10.4” 触摸屏。这样的配置既经济又稳定,而且作为出口设备具有控制系统的相对独立性。
1, 系统简介
本例属于市政饮用水项目,原水是地表河水,归属于中国供货的设备是六套超滤和五套反渗透设备,总出力3360m3/h。本文主要针对超滤设备进行控制系统的论述,每套超滤设备由独立的PLC S7-200进行控制,负责超滤设备的运行、反洗、模拟量信号处理、报警等本体设备控制。子控单元S7-200 PLC由224XP CPU ,EM277 ProfiBus DP通讯模块和I/O信号模块组成。
主控单元S7-300通过和S7-200交换信息,协调各单台超滤设备液位连锁和反洗工艺步序排队。S7-300 PLC采用315-2 DP CPU,CP341以太网模块和I/O信号模块。315-2 CPU的MPI口连接触摸屏MP277,DP口与S7-200 的EM277连接,通过Profibus DP 通讯。
2, ProfiBus DP 配置
S7-300与S7-200通过EM277进行PROFIBUS DP通讯,需要在STEP7中进行S7-300站组态,在S7-200系统中不需要对通讯进行组态和编程,只需要将要进行通讯的数据整理存放在V 存储区与S7-300的组态EM277从站时的硬件I/O地址相对应就可以了。本工程控制系统的ProfiBus DP 配置过程如下:
1) 在S7-300站组态六个EM277子站,每个EM277子站分别对应一套超滤设备。每个子站的通讯字节数是64字节输入和64字节输出。六个EM277子站的ProfiBus DP 地址分别是:3,4,5,6,7,8。
2) 下载S7-300的硬件配置,将EM277的拨位开关拨到与以上硬件组态的ProfiBus DP地址设定值一致,这样S7-300发送给S7-200的数据存放在S7-200的VB0-VB63中,对应S7-300的PQB0-PQB63; S7-300接收来自S7-200存放在VB64-VB127中的数据,对应S7-300的PIB0-PIB63。其他各组以此类推。这里需要注意的是在S7-300中交换数据区的地址最终是以PQB*和PIB*的形式出现的,因为在组态EM277时地址是以字节的形式通讯的。
3) S7300与S7200通讯,最多能传送128字节数据。如果程序需要多于128字节数据传送,则可以分两次或多次传送,在特定位设置数据组标记,以便分清所传送的数据是哪一组。在本例中,就是由于判断条件较多,传送的字节超过了128个,于是采用数据跳板的方式分两次对数据进行传送。在S7-300中设置标记位(注意此标记位一定要位于数据交换地址区内,因为该标记位也需要传送。),S7-200接收此标记位,根据标记位的信号性质,分别将数据传送区的数据MOVE给两块独立的地址区,在S7-200程序中使用这两块独立的地址区数据即可。
本例中由中方提供设备的人机交互界面是Siemens 10.4” 触摸屏MP277。是Siemens全新设计,性能显著增强的多功能面板,10.4" TFT 显示屏,64K 色,分辨率 640 x 480。Windows CE 操作系统,内置 PROFINET/以太网,2 个 USB 端口 (鼠标,键盘,打印机,USB 棒),多达 5 种语言在线切换,全球通用 (包括亚洲和西里尔语言) 。本例工程中屏与S7-300 PLC通过MPI口通讯,屏的编程软件是WINNCC flexible 。
1) 通讯设置
MP277和S7-300的通讯设置非常简单,只要在屏的编程软件WINNCC flexible中的“连接”选项的“通讯驱动程序”选中“SIMATIC S7 300/400”即可出现下图示参数页。屏一侧的接口是“IF1B”,PLC一侧是“MPI”。通讯电缆使用ProfiBus DP通讯电缆和DP接口模块制作,和制作ProfiBus DP通讯电缆一样,屏和PLC两侧的终端电阻都设置成“ON”。PLC编程软件STEP7中针对屏可以不做任何设置。至此,MP277和S7-300PLC的通讯设置就完成了。
另外,在对屏进行下载组态画面时,可以采用以太网的方式,因为MP277提供以太网接口,并且设置通讯网址和接口非常方便,下载速度也快。只需要笔记本电脑和屏的IP地址设置在一个网段上,网关设成“255.255.255.0”,使用一根交叉网线即可。
2) 画面风格
本例触摸屏画面的整体风格类似普通计算机软件,画面之间的切换采用菜单和点击相关设备图标的方式。主画面之间采用菜单的形式切换,设备控制和参数画面采用点击相关设备的方式。这种方式与点击按钮切换画面方法相比节省空间,留给主画面的空间就较大,更有利于使用者操作。
另外,MP277屏支持64K色,色彩丰富,艳丽。本例屏画面以灰色为背景,主体设备和按钮以深灰色为主,而各类指示信息以亮色为主,二者形成鲜明对比,整体感觉又有一种底部稳重,界面鲜明的特色。
三、 项目自投入运行以来,每天24小时不间断运行,至今没有出现任何不正常现象,运行非常稳定。由于触摸屏画面在设计时就本着清晰明了的原则,所以现场操作人员感到非常方便。
四、 应用体会
此控制系统运行系统稳定、可靠。极大地提高了劳动生产率,该系统有效地解决了生产中的很多问题,如减少了生产过程中的突发故障,缩短了生产准备时间和抢修时间,减少了工人的劳动强度,为电厂锅炉补给水处理创造了可观的经济效益和社会效益,达到了节能、降耗的目的。SIEMENS PLC硬件稳定可靠,网络功能强大,PLC级别从低到高互连性强,STEP7软件编程界面友好,程序结构简洁,在编程组态过程中真正体会到了SIEMENS的“知其道,用其妙”的口号。
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