西门子S7―400PLC在钢铁行业废水处理及中水软化回用中的设计及应用

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇西门子S7―400PLC在钢铁行业废水处理及中水软化回用中的设计及应用范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘 要：针对柳钢A区工业废水处理及中水软化工程的自动化系统进行研究，对系统的功能，硬件的配置及软件程序的编写进行描述。系统采用西门子s7-400plc+WINCC上位机的控制系统，很好的实现了整个废水处理及中水软化设备的全自动控制，系统运行稳定，效果良好。

关键词：PLC设计应用 废水处理 中水软化

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）001-074-02

西门子S7-400是用于中、高档性能范围的可编程序控制器，模块化及无风扇的设计、坚固耐用、容易扩展和广泛的通讯能力、容易实现分布式结构以及用户友好的操作使得S7-400在冶金、化工、医药、废水等各行业得到广泛应用。本文以柳钢A区工业废水处理及中水软化回用工程项目分析西门子S7-400PLC的设计及应用。

1工艺概述

厂区废水汇入截流池由截流泵提升至污水处理站调节池。经调节后的污水由调节池提升泵提升至旋流反应沉淀池。在旋流反应池内，污水与混凝剂充分反应，生成大颗粒絮花，污水再进入斜管沉淀池沉淀。上清液通过集水槽自流至虹吸滤池，滤后水自流入回用水池，加氯消毒后，经回用水泵加压送厂区管网，供厂区各用水户使用。一部分回用水经过除铁、软化处理后给特定用户使用，反应池及沉淀池底部泥浆定期通过排水沟排入泥浆池，泥浆池污水通过泥浆泵提升至浓缩池进一步浓缩处理后至离心机脱水，脱水后的泥饼装车运出，由厂方考虑综合利用。

2控制系统总体设计

2.1控制系统概述

根据工艺条件，本系统的控制信号主要是开关量和模拟量，涉及到的控制对象除了开关阀以外，主要是泵设备的控制与仪表的监控。也就是说系统是一个以开关量、4-20mA模拟量控制为主的系统；所以本控制系统采用可编程逻辑控制器（PLC）与上位工控机结合，同时完成电气和仪表部分的自动控制与监控。

2.2控制系统配置

控制系统硬件组成包括1台上位PC机和1套可编程控制器（PLC）构成的控制网络。PLC采用性能可靠、广泛应用于工业控制领域的西门子S7-400产品。并设置一台激光打印机利用系统的记录功能进行定期打印、报警打印。

控制系统软件组成包括西门子SIMATIC Manager编程软件编写程序实现各种控制功能及基于Windows 98x/2000/NT平台，功能强、使用简单、应用可靠的WINCC软件，作为人机界面，用于操作、调试人员监视装置运行状态，控制现场设备的运行。

2.3控制系统功能描述

2.3.1数据采集与数据处理

采集整个装置的重要工艺参数（流量、电导、pH等）、设备运行状态（工艺流程、动态仿真）等重要数据，控制相应对象的运行状态。当参数越限报警或控制对象故障或状态变化时，在CRT上以不同的颜色或动态画面进行显示，同时具有相关音响提示。

系统具备记录功能，可进行历史数据的存储与检索，并可输出进行定期打印、报警打印和趋势记录。

2.3.2实时监控与就地控制

对整个工艺生产过程实现操作、设置、控制、显示、报警，最大限度的减少值守人员，可作到无人监管的自动运行。提供手动操作优先（安全联锁除外），这项措施允许手动启动或中断自动程序。在手动控制下应可进行工艺系统中任何的操作。

2.3.3动态仿真

对工艺流程画面实现动态模拟显示，动态跟踪工艺参数，直观了解设备运行状况。

2.3.4网络功能

系统可通过以太网与工厂管理信息网络（MIS）连接，也可以通过扩展接口与工厂的其他控制网络进行通讯。

3控制系统详细设计

3.1控制系统信号采集与处理

本工程中的信号主要有数字量输入信号、模拟量输入信号、数字量输出信号、模拟量输出信号。数字量输入信号主要是水泵和阀门的状态信号，水泵有“远程”、“运行”、“故障”等输入信号，阀门有“远程”、“开到位”、“关到位”、“过力矩”等输入信号，信号接通时为“1”（或“真”）未接通时为“0”（或“假”）。模拟量输入信号主要是在线仪表，有在线浊度仪、在线PH仪、液位计、压力变送器、流量计等仪表，这些仪表都采用了4～20mA的信号输入到S7-400系统模拟量输入模块中，通过模数转换器转换4mA～20mA对应0～27648，通过编写程序可以输出对应工艺系统仪表数值。数字量输出模块通过硬接线到电气控制回路中控制水泵的启停和阀门的开闭，综合输入信号编写程序控制模拟量输出信号以实现对现场设备的自动控制。模拟量输出信号主要用于控制水泵变频器以实现恒压供水，我们要想保持水压的恒定，因此就必须引入水压反馈值与给定值比较，从而形成闭环系统。但被控制的系统特点是非线性、大惯性的系统，现在控制和PID相结合的方法，在压力波动较大时使用模糊控制，以加快响应速度；在压力范围较小时采用PID来保持静态精度。这通过PLC加智能仪表可实现该算法，同时对PLC的编程来时现泵的工频与变频之间的切换。

3.2控制系统程序编写

完成了控制系统信号采集与处理及校验工作后，就可以根据工艺要求编写程序调试系统了，本工程的程序主要分成以下几个部分：模拟量输入信号采集与处理、水泵控制、反应沉淀池排泥阀门控制、虹吸滤池控制、除铁过滤器控制、软化器控制及变频器控制等程序。

4结语

通过采用西门子S7-400PLC对废水处理及中水软化系统进行控制，自动化水平明显提高，产水量及出水水质达到设计要求，减少了运行维护人员，降低了运行人员的劳动强度。该工程投用后进一步降低了柳钢吨钢新水消耗量，提高了工业用水重复利用率，其经济效益、环境效益和社会效益显著，受到用户的好评。

参考文献：

[1] 西门子（中国）有限公司自动化驱动集团.SIMATIC S7系统、维护和编程A7111.

[2] 西门子（中国）有限公司自动化驱动集团.深入浅出WINCC.