西门子S7-1200 PLC在水处理污泥脱水工段的应用

2016-02-22李静宇

西部皮革 2016年24期

关键词：工段西门子面板

李静宇

(唐山首信自动化信息技术有限公司，河北唐山 063000)

西门子S7-1200 PLC在水处理污泥脱水工段的应用

李静宇

(唐山首信自动化信息技术有限公司，河北唐山 063000)

介绍西门子S7-1200 PLC在水处理污泥脱水工段的应用，并阐述其主要工艺、整体结构、系统功能、自动控制实现及监控画面等。

污泥脱水；PLC；工艺；S7-1200

1 概述

水处理厂工程监控系统涵盖了污泥脱水工段工艺流程的监测和控制。在整个水处理系统中污泥脱水工段包括了脱水机间、贮泥池、厂区污水池等工艺设备，通过本监控系统能够对这些过程设备进行全面监测和控制。该工段的自动化系统采用西门子S7-1200 PLC作为其主要的控制系统，在实际应用中对提高水处理生产效率、减少现场操作人员劳动强度、提高生产安全性发挥着重要的作用。

2 工艺

污水处理厂的污泥贮泥池具有两个作用。第一是汇集管道输送过来的稀污泥；第二是起到污泥调质池的作用，调质池的作用是调匀污泥，使进入污泥浓缩机的污泥浓度比较均衡。

在脱水机房主要完成对污泥投加絮凝剂、混合、浓缩、脱水功能，最后生成污泥饼外运。

絮凝剂配置、加药设备主要包括加药罐、投药泵和静态混合器组成。加药罐按全自动方式工作，首先将聚合物粉末在配药池内与工业用水进行混合，并进行均匀搅拌，使聚合物在配药池内充分溶解，然后将配好的聚合物药液暂时贮存在投药池里。

浓缩是降低污泥含水率的一种方式，在污泥处置过程中，常采用重力浓缩的方法作为污泥脱水的预处理，带式浓缩机是连续运转的污泥浓缩设备，带式浓缩机和带式压滤机直接连接，因而污泥浓缩后可直接进入带式压滤机进行脱水。

3 功能

水处理污泥脱水工段自动化系统实现的以下基本功能：

(1)实时监测全厂主要设备的运行状态，并对其信号进行采集显示。对水处理污泥脱水工段重要设备的开/关次数和运行时间进行累计并生成设备管理报表，使用户能够科学合理的安排生产设备检修时间。

(2)在中控室可以实现对全厂设备和仪器仪表的监测和控制。

(3)上位机采用全中文操作界面。界面友好美观，操作简便易学，响应迅速，可以实现实时动态显示过程参数、水质参数、电气参数的趋势图；可以动态显示全厂生产工艺流程图和各工艺单元流程图，并且可以在流程图上选择弹出多级细部详图。具有自动生成各种生产统计报表。

(4)本自控系统具有以下三种控制方式，三种方式的控制级别由高到低为：手动控制、遥控控制、自动控制。

手动模式：通过就地控制盘上的按钮实现现场对部分设备的启停操作，这种操作模式主要在单机调试或发生故障需要人为操作的情况下使用。

遥控模式：操作人员通过操作面板或中控系统操作站的监控画面用鼠标器或键盘来控制现场设备，也称为“半自动控制”，主要是指操作人员通过对受控对象的某一环节或设备进行简单的参数设定或发出控制指令，这一环节或设备即按照控制要求执行控制，操作人员只需查看其状态以及有无报警显示等。如鼓风机远程风量调整、提升泵房的一步化控制等。

自动方式：主要是指操作人员通过对受控对象的关键运行参数进行简单的设定或发出控制指令，系统或过程即按照要求进行闭环自动控制，操作人员只需观察系统或过程的状态以及有无报警显示等。

4 硬件、软件

水处理生物滤池工段采用西门子S7-1200PLC作为其可编程逻辑控制器，并采用西门子TP1200面板做为人机界面，方便操作人员现场修改参数，并在主控室配置了操作员站，实现双地同时监控，提高了系统的实效性和安生性；软件编程采用TIA软件。

4.1 S7-1200

西门子S7-1200采用模块化结构，设计人员可根据控制要求的不同，选用不同型号和不同数量的模块，各种模块及人机界面可进行广泛的组合和扩展，同时还具有配置灵活、安装简单、维护容易、扩展方便等优点。S7-1200PLC主要模块：包括电源模块、CPU模块、数字输入模块、数字输出模块、模拟输入模块、模拟输出模块、功能模块、接口模块等。

4.2 TP1200

西门子TP1200面板具有较高的功能特性，可实现快速图像构建。TP1200面板均具有归档、可浏览各种工厂文档等功能。实现了系统诊断与西门子S7-1200控制器的完美交互，维护人员可直接通过TP1200面板读取相应的诊断信息，方便维护人员后期进行系统维护，省去了用工程师站联机在线调取PLC硬件诊断数据的繁琐操作。

西门子TP1200面板可集成到PROFINET和PROFIBUS网络中，TP1200面板集成有USB接口，配备一个双端口以太网交换机接口和一个千兆以太网接口，方便编程人员及用户的不同需求。

西门子TP1200面板可显示各种复杂操作画面，而且操作与监控更为清晰，高分辨率可详尽显示所有操作过程。显示屏的亮度可全范围调节，因而可根据具体需求进行优化调整，可大幅降低能源损耗。

4.3 TIA软件

TIA是可用于西门子S7-1200站创建可编程逻辑控制程序的软件，可使用梯形逻辑图、功能块图和语句表。水处理生物滤池工段的操作员站安装Windows7Professional操作系统，可很好的兼容TIA软件。

TIA标准软件包支持三种编程语言：梯形图LAD、语句表STL和功能块图FBD。其中LAD和FBD都是图形化的编程语言，特点是容易理解，易于编程人员及初学者使用；语句表STL是更接近程序员的语言，能够实现指针等非常灵活的控制。为了充分发挥不同编程语言的优势，TIA支持这三种语言的混合编程以及之间的转化。LAD和FBD程序都可以通过TIA自动转换成STL程序，方便不同水平的编程人员的使用。