[摘 要] 本文介紹了一種由西門子S7-300的PLC作為主控制器，對(duì)6臺(tái)高速層流過濾器進(jìn)行循環(huán)反沖洗的控制系統(tǒng)，詳細(xì)論述了其電控系統(tǒng)的軟硬件結(jié)構(gòu)，為工業(yè)水處理系統(tǒng)的層流過濾器提供了一種新的控制方法。 [關(guān)鍵詞] PLC;循環(huán)水處理;層流過濾器;反沖洗 Abstract: This paper has introduced a control system with the mastercontroller of S7-300 PLC to back wash six high-speed laminar flow filters, particular discussed the soft hardware structure of the electric control system and provided a new control method for laminar flow filter of industrial water conditioning system. Keyword: programmable logic control（PLC）,treatment of circulating water，laminar flow filter，back washing 0前言 　　我國目前嚴(yán)重缺水，節(jié)約用水成為最熱門的話題。于是一些用水量大的企業(yè)面臨著嚴(yán)重的考驗(yàn)，例如，鋼鐵廠，洗煤廠等企業(yè)，采用循環(huán)供水系統(tǒng)就顯得尤為重要。高速層流過濾器是現(xiàn)代工業(yè)水處理的主要裝置之一，非常適應(yīng)于鋼鐵企業(yè)中凈化處理軋鋼、連鑄等設(shè)備的濁水（含有氧化鐵皮及油質(zhì)）以及洗煤行業(yè)的循環(huán)水系統(tǒng)中的旁濾處理。為此，我們與唐山鋼鐵集團(tuán)公司–熱軋薄板廠共同開發(fā)研制了一套針對(duì)熱軋薄板循環(huán)水處理系統(tǒng)的6臺(tái)層流過濾器的反洗控制。 1系統(tǒng)的構(gòu)成 　　層流過濾器是對(duì)熱軋薄板或洗煤廠循環(huán)水的整個(gè)工作流程中進(jìn)行過濾處理的主要部件，在過濾器內(nèi)部填裝各種濾料，例如：白煤、黃沙、活性炭等組成粗濾、細(xì)濾等的物理和化學(xué)濾層，從而達(dá)到使出水潔凈的目的。由于在熱軋薄板或洗煤廠的循環(huán)水中會(huì)含有大量的氧化鐵皮、油質(zhì)、煤粉等各種雜質(zhì)，在其循環(huán)水的處理系統(tǒng)中的層流過濾器就極易發(fā)生堵塞，因此，在使用一段時(shí)間后就要對(duì)層流各過濾器進(jìn)行反沖洗（水、氣混合），將水中的雜質(zhì)去除以保證循環(huán)水出水的潔凈流暢和過濾器的正常工作，提高過濾器使用壽命。 　　1.1 層流過濾器的設(shè)備組成及其功能 　　我們所研發(fā)的該套層流過濾器反洗控制系統(tǒng)，控制6臺(tái)層流過濾器，每臺(tái)層流過濾器配置有6個(gè)電動(dòng)閥門，分別控制原水進(jìn)水、凈水出水、反洗排水、反洗進(jìn)水、反洗進(jìn)氣、反洗出氣等管路的開閉，以滿足工藝流程的要求;為充分提高設(shè)備的利用率，6臺(tái)層流過濾器共用2臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)和2臺(tái)水泵，作為反洗的進(jìn)氣源和進(jìn)水源，為保證整個(gè)反洗系統(tǒng)的正常運(yùn)行，2臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)和2臺(tái)水泵互為備份，即2臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)和2臺(tái)水泵分別開1備1。正常時(shí)反洗系統(tǒng)啟動(dòng)1臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)和1臺(tái)水泵作為系統(tǒng)的氣源和水源，當(dāng)1臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)或水泵發(fā)生故障時(shí)，另一臺(tái)自動(dòng)投入運(yùn)行，以保證反洗系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。每臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)、水泵各配置1個(gè)電動(dòng)出口閥門作其管路出口的控制。 　　1.2 層流反洗電氣系統(tǒng)的工作原理及其工藝流程 　　鼓風(fēng)機(jī)的電機(jī)容量為380v/132Kw，因其功率較大，為減小其啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)造成的沖擊，故采用軟啟動(dòng)器啟動(dòng)。軟啟動(dòng)器的控制信號(hào)為：輸入——-手/自動(dòng)，急停，啟動(dòng)/停止;輸出——-旁路，故障。鼓風(fēng)機(jī)的出口閥門電機(jī)功率為380v/1.1 Kw，開閉限位各1個(gè)（無源接點(diǎn)）;反洗水泵的電機(jī)容量為380v/75Kw，考慮其功率不大，采用直接啟動(dòng)方式啟動(dòng)，其控制信號(hào)為：輸入——-手/自動(dòng)，急停，啟動(dòng)/停止;輸出——-故障。水泵的出口閥門電機(jī)功率為380v/1.1 Kw，開閉限位各1個(gè)（無源接點(diǎn)）。 圖1為單臺(tái)層流過濾器示意圖，其控制內(nèi)容如下： 　　1）原水進(jìn)水閥門V1：閥門電機(jī)1臺(tái)（380v/1.1 Kw），開閉限位各1個(gè)。 　　2）凈水出水閥門V2：閥門電機(jī)1臺(tái)（380v/1.1 Kw），開閉限位各1個(gè)。 　　3）反洗排水閥門V3：閥門電機(jī)1臺(tái)（380v/1.1 Kw），開閉限位各1個(gè)。 　　4）反洗進(jìn)水閥門V4：閥門電機(jī)1臺(tái)（380v/1.1 Kw），開閉限位各1個(gè)。 　　5）反洗進(jìn)氣閥門V5：閥門電機(jī)1臺(tái)（380v/1.1 Kw），開閉限位各1個(gè)。 　　6）反洗出氣閥門V6：閥門電機(jī)1臺(tái)（380v/1.1 Kw），開閉限位各1個(gè)。 [align=center] 圖1 層流過濾器設(shè)備示意圖[/align] 　　上位機(jī)由組態(tài)軟件（WINCC）控制管理，下位控制由SIEMENS-PLC，S7-300-314控制操作。 2控制系統(tǒng)的說明 　　2.1 系統(tǒng)的控制方式 　　根據(jù)用戶和現(xiàn)場的控制要求，系統(tǒng)操作方式有3種： 　　1）自動(dòng)方式，在組態(tài)畫面上進(jìn)行監(jiān)控; 　　2）半自動(dòng)方式，在組態(tài)畫面上對(duì)某個(gè)設(shè)備單獨(dú)進(jìn)行操作; 　　3）手動(dòng)方式，由設(shè)置在現(xiàn)場的手動(dòng)機(jī)旁箱控制操作，其控制級(jí)別最高。（手動(dòng)操作箱設(shè)置在現(xiàn)場利于觀察操作的地方）6臺(tái)層流過濾器每臺(tái)都可單獨(dú)手動(dòng)操作，在某1臺(tái)處于手動(dòng)狀態(tài)時(shí)，該臺(tái)設(shè)備被切除自動(dòng)循環(huán)狀態(tài)，其它處于自動(dòng)狀態(tài)的層流過濾器仍按自動(dòng)方式運(yùn)行。 　　各閥門電機(jī)因其功率較小，故其線路的控制形式為：空氣開關(guān)（帶熱脫扣和短路保護(hù)）、接觸器、閥門電機(jī)（其中空氣開關(guān)的熱脫扣作為閥門電機(jī)的過載保護(hù)）。 　　2.2 系統(tǒng)的硬件組成 　　本控制系統(tǒng)用1臺(tái)西門子PLC控制6臺(tái)層流過濾器，同時(shí)應(yīng)用模擬輸入輸出模塊控制溫度和壓力，其型號(hào)采用：主控制器部分采用S7-300系列的314CPU，外帶一定的輸入輸出模塊，包括24點(diǎn)AI、8點(diǎn)AO、64點(diǎn)DI和40點(diǎn)DO;PLC編程軟件采用SIEMATIC Step7;監(jiān)控軟件采用WINCC可視化監(jiān)控軟件組態(tài)生成;上位機(jī)和PLC之間通過Siemens編程通訊電纜連接。 所用西門子PLC的硬件組態(tài)為： 　　表1 　　2.3 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 　　依據(jù)層流過濾器反洗工藝要求，設(shè)計(jì)為：6臺(tái)層流過濾器輪流反洗，反洗周期12小時(shí)。單臺(tái)反洗時(shí)間約為24分鐘。單臺(tái)過濾器的控制流程如下表所示： 　　表2 3組態(tài)軟件的控制說明 　　本控制系統(tǒng)采用了WINCC組態(tài)軟件編制了上位機(jī)管理畫面，模擬了現(xiàn)場生產(chǎn)流程。WINCC經(jīng)CP5611通訊卡與S7-300-PLC通訊，將PLC的過程變量的數(shù)值范圍線性地影射到WINCC的變量定義范圍，WINCC通過發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求信號(hào)向PLC請(qǐng)求數(shù)據(jù);在此采用周期性讀取通訊數(shù)據(jù)方式，即WINCC在PLC上登記讀請(qǐng)求，PLC在相應(yīng)的周期內(nèi)對(duì)其進(jìn)行通訊處理?？刂飘嬅嫒鐖D2，3所示： [align=center] 圖2 層流過濾器自控總圖（層流1#～6#） 圖3 層流過濾器自控總圖（風(fēng)機(jī)/水泵）[/align] 　　主畫面中包括3個(gè)子畫面，子畫面可以互相覆蓋，可由操作者用鼠標(biāo)點(diǎn)擊切換或者鍵盤控制切換。當(dāng)鼠標(biāo)點(diǎn)擊畫面按鈕時(shí)，該按鈕變色，作為組態(tài)系統(tǒng)已響應(yīng)的指示?，F(xiàn)場的限位開關(guān)、故障等信號(hào)的狀態(tài)，通過相應(yīng)的畫面組件顏色閃爍來提示操作者。通過這些畫面，可以實(shí)時(shí)的監(jiān)測現(xiàn)場設(shè)備的工作狀態(tài)，而且能方便的對(duì)現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制。 總結(jié)： 　　本控制系統(tǒng)自投入運(yùn)行已有半年時(shí)間，其運(yùn)行狀態(tài)良好，充分滿足了該廠熱軋薄板生產(chǎn)線的循環(huán)水處理系統(tǒng)的工藝要求，相比該廠其它形式的層流過濾設(shè)備，本控制系統(tǒng)在反洗過程中不僅達(dá)到了節(jié)水、節(jié)電，還大大縮短了層流過濾器的反洗時(shí)間，為該廠帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。 本文作者創(chuàng)新點(diǎn)： 　　本控制系統(tǒng)雖然控制6臺(tái)層流過濾器，但每臺(tái)層流過濾器工藝流程是一樣的，故可將其軟硬件做成模塊化，經(jīng)組合后控制層流過濾器的臺(tái)數(shù)也就可以任意組合了。也可以通過對(duì)各個(gè)閥門、風(fēng)機(jī)、水泵的開閉時(shí)間做相應(yīng)的調(diào)整，就能滿足不同的反洗工藝要求，從而使本控制系統(tǒng)具有一定的通用性。在目前的相關(guān)行業(yè)設(shè)備中，我們?cè)O(shè)計(jì)的這套控制系統(tǒng)有一定的典型性和先進(jìn)性，具有推廣的價(jià)值。 參考文獻(xiàn)： 　　[1] 西門子公司.S7-300可編程序控制器模板說明.2005 　　[2] 西門子公司.S7-300可編程序控制器硬件與安裝手冊(cè).2005 　　[3] 西門子公司.NETPRO網(wǎng)絡(luò)配置手冊(cè).2004 　　[4] 宋宏偉.甄然.加油站中央控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).微計(jì)算機(jī)信息.2006.6.1.106～107