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基于S7-200 SMART PLC的超滤系统设计

供稿:中国工控网 2016/11/9 14:28:24

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  • 关键词: S7-200 SMART PLC 超滤系统 水处理
  • 摘要:本文根据超滤设备的工作流程和控制要求,对其进行电气控制分析,在此基础上采用西门子PLC完成整个系统的设计,实现了设备的自动化运行和整个污水厂的控制联动,提高了出水水质,完善了污水厂工艺。

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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