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1、西门子S7西门子S7-200PLC在水厂净水剂投加系统中的应用dujing导语：南宁市某铁路自来水厂担负着供给南宁铁路系统列车自来水供给、铁路职工用水等重要的任务。一、工程简介南宁市某铁路自来水厂担负着供给南宁铁路系统列车自来水供给、铁路职工用水等重要的任务。对水质要求较高，且对用水的持续性要求也非常的严格，必须保证24小时不连续的供水。由于原建的水厂由于建厂时间较早，自动化程度不高；尤其是净水剂的投加系统采用人工投加方式，无法保证出水浊度的稳定等要求。因此决定对全厂自动化系统进展晋级和改造。经过铁路水电段对PLC组网性能、维护方便、相对投资等多个方面性能指标的比照，最终决定在本工程中自动化控
2、制局部采用西门子S7-300系列PLC作为主控PLC，在沉淀池、滤池等局部采用S7-200系统PLC作为智能从站。一方面保证了网络性能通讯速度采用500K，另外S7-200可以在通讯网络断开等故障情况下可以独立运行等特点也保证了系统运行的可靠性。二、系统介绍1、工程工艺在自来水厂中，源水要经过投加净水剂、沉淀、过滤、消毒然后进入清水池。对源水投加净水剂后，水中杂质便絮凝成矾花，此时才能进展进一步水质净化处理，因此净水剂投加工艺是影响出厂水质量的要因。同时净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大小，对消毒也有直接的影响。因此投加净水剂是自来水厂中工艺要求比拟高的一个环节。2、控
3、制器组成工程中使用的PLC、模块、控制对象等如下：三、控制系统构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。开关量输入6个：1#、2#变频器手/自动，1#、2#变频器运行，1#、2#变频器故障。开关量输出3个：1#、2#变频器运行，故障报警。联网功能采用EM277和系统中CPU315-2DP连接。一共采用：CPU226一个，模拟量输入模块EM2314路3个，模拟量输出模块EM2322路2个，DP通讯模块EM277一个。注：游动电泳仪可以测量水中可以结合杂质的游离电子的
4、数目，而游离电子数目必须保持在一定范围，假如测量值偏大那么讲明投加净水剂太多影响混凝效果，反之讲明投加量不够导致混凝不充分。计量单位为SCD。四、控制系统完成的功能1、控制要求原系统的净水剂投加经过采用手动投加方式，这就直接影响到出厂水的浊度，同时也会产生投加量过度的问题。经过询问现场人员、实际调查总结了以下主要原因a、净水剂投加设备落后：当源水浊度发生改变时无法及时调整进步投加量；b、净水剂投加由人为把握：投加量靠经历投加；c、净水剂配制无标准：药剂浓度由配置人员靠经历配置，而浓度不准使投加量更加难以把握；d、投加量计算困难：操纵人员程度差异较大，投加量随意性比拟大；以上种种原因造成投加量不
5、准确，进而影响到絮凝效果、并直接导致出厂水水质下降。系统改造要求：水厂更换新的自动化投加系统，新系统可根据水质变化情况随时调整投药量，将沉淀池出水均在8NTUNTU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须为100%。并可在控制系统中参加参数调节和监控功能。2、控制难点及控制方法实现根据对工艺经过的分析，本系统属于典型的大滞后系统。考虑到一般的PID算法对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原因。决定在系统中采用经历值投加和PID算法相结合的方法，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
6、面：a、PID算法：定时收集沉淀池浊度，应用S7-200内置的PID进展运算。得到的模拟输出值为X。b、经历值：对应一定流量的经历投加量进展运算采用查表法查找对应的经历值，得出相应流量的投加量为Y。c、按照得出PID运算和经历投加之和。用Z直接控制计量泵开度。其中a可以在一段时间运行后进展修改以到达最优化控制。d、将原水浊度按照经历值，SCD按照PID算法进展入2、3进展运算，并将运算结果控制变频器频率以保证游动电泳仪测量值在设定值左右。e、按照设定运行时间转换变频器和计量泵以便设备轮换使用。f、报警功能：按照要求将有关故障均进展现场蜂鸣报警，并上传至CPU315-2DP中以便中控室进展记录和
7、处理。程序分为以下几个局部：其中主程序和注释代码如下：align=center /align限于篇幅，其他几个子程序及I/O表等均省略。五、完毕语采用新的净水剂投加系统后，出厂水浊度由过去的3NTU以内降到了1NTU以下，在防疫部门屡次检测中达标率到达了100%；净水剂的投加到达了最优投加量，防止了净水剂的浪费。经过统计，去年411月净水剂使用量比往年同期平均使用量减少了约15000Kg。同时由于沉淀池出水浊度的下降，滤池反冲周期延长了近12小时，使消费自用水量降低了约1.5%，累计比去年同期减少了约2.5万吨。按净水剂2.205元/Kg，水0.45元/吨计算，可节省供水本钱：150002.2
8、0525000.45=44325元。经过三年的使用经过证实：采用浊度控制计量泵开度、SCD控制变频器频率的方法不仅可以让投加量更加准确，还可以更加方便的控制投加量以到达在源水浊度低的季节中节省净水剂的效果。六、应用体会该系统控制对象为出厂水浊度，但是SCD值也是一个很重要的中间对象，要求较高的控制精度，并且控制对象滞后时间很大。要在这样的情况下完成这样的控制要求，不仅要求PLC的功能要强大，还需要设计人员进展比拟复杂的编程处理，而且对PLC的模拟量处理功能要求也比拟高；另外在到达系统要求功能的前提下也要求尽量降低系统的本钱。尤其是程序中的查表子程序，本身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模块使得和原系统中S7-300连接更加简单方便，进而也节省了大量编程时间和程序空间。本系统投入使用后效果非常明显，系统运行稳定有效，尤其是S7-200PLC的出色表现得到用户和专家的一致好评。0