基于S7-200 SMART PLC的超滤系统设计

一、现场工艺要求及设备概述

　　超滤设备是污水处理厂中的一个单元，生活污水经过收集后，进入生化处理，生化处理之后的水经过超滤，纳滤，反渗透之后才能达到排放或再次循环使用的要求。

　　根据污水厂的处理要求，需要150M3/H的处理量，经计算需要30KW的循环泵供水。因此选用了ABB的变频器。整个污水处理厂的电气设备要求能够联网，可控可查看运行状态。考虑到成本问题，选用了西门子200SMART系列的PLC，这个与其他设备联网方便，可以采用PROFIBUS连接至主系统。

　　具体控制要求如下：系统具备一键启动功能，点击一键启动，F1进水阀、F4浓水阀、F6产水阀开启，30s（可设置）后供料泵自动启动，60s（可设置）循环泵开启，循环泵频率升至42Hz（可设置），正常运行。

系统具备一键停机功能，点击一键停机，循环泵频率降至25Hz（可设置）后循环泵停，30s（可设置）后所有泵、阀门关。

　　系统具备一键冲洗功能（清洗水箱有足够液位情况下）：设备停机状态下，点击一键冲洗，F2清洗进水阀、F4浓水阀开启，30s（可设置）清洗泵开启，自动冲洗开始，30s（可设置）后，所有阀和泵同时关闭冲洗结束。

　　系统具备一键清洗功能（清洗水箱充满一定液位自来水情况下）：设备停机状态下，点击一键冲洗，F2清洗进水阀、F5、F7清洗回流阀开启，30s（可设置）清洗泵开启，自动清洗开始，30min（可设置）后，所有阀和泵同时关闭清洗结束。

　　其他功能有，高液位停机：产水池液位超过3m（可设置）时，报警并自动一键停机。

　　手动模式：切换手动模式，自动模式开启不了，屏幕内泵、阀门只能手动操作。

　　紧急停机：按下紧急停机，所有阀门、泵全部关闭。

　　F8自来水电磁阀单独开与停，但清洗水箱液位只要超过1.2m（可设置）时，F8自来水电磁阀自动关闭。

二、电气硬件设计

　　根据计划，采用西门子200SMART系列的PLC。

　　系统由供水泵，循环泵，清洗泵三台电机，7个电动阀，1个电磁阀组成。

　　经统计：

　　数字量输入点有19个，分别是7个电动阀的开到位和关到位信号反馈，（共14个），3个水泵的故障反馈信号，2个按钮信号（报警确认，急停）。

　　数字量输出点有13个，分别是7个电动阀，1个电磁阀，3个水泵，1个蜂鸣器，1个报警灯。

　　模拟量输入点有7个，分别是循环流量，浓水流量，进膜压力，出膜压力，清洗水箱液位，纳滤水箱液位，变频器频率反馈。

　　模拟量输出点有1个，是变频器频率信号给定。

　　根据输入输出点，配置PLC如下：选用了SR40的CPU外加DP模块。

三、电气程序设计

　　根据工艺上的控制要求，编制PLC程序。

　　为方便检修和维护，将各个功能要求做出子程序，然后在主程序中完成对个子程序的调用。这样查阅方便，非常适合调试过程中对各单元功能分别进行调试。

各子程序及调用如下：

四、现场调试

　　电气接线完成后，对照电气图纸进行线路校验，无误后，通电，下载程序。

首先测试各输入信号是否正确，完成硬件和程序的匹配。

　　然后点亮各输出点，查看继电器动作是否正确，正确后，电机合闸，查看转向是否正确，根据要求进行调整。

　　输入输出点校对完成后，进行各功能流程的试车调试。

　　调试现场如图。

五、总结

　　目前，污水处理厂多采用西门子的整体系统。对于小型的设备来说，输入输出点较少，如何保证成本的情况下完成自身的控制要求，且能够并入污水厂的控制网络中，S7-200SMART结合DP模块给出了很好的答案。这套电气系统能够胜任水厂的处理要求，又比较经济适用，值得小型设备批量适用。

处理效果：从乌黑的垃圾水，到最后变为清澈透明的水

作者：王明旭

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