河南中烟工业有限责任公司洛阳卷烟厂 河南 洛阳 471000

1 设计理念与仪表选型

1.1 设计理念

(1)着重关注系统工艺流程设计。在软化水自动化系统对软化水工艺流程开展动画组态，针对于系统中重要的设备参数实时显示组态，把现场传感器搜集到的数据在图表上显示。

(2)显示和处理系统控制变量、工艺参数以及报警信息。在组态监控界面上，实时显示各数据的变量，便于现场工作人员监控软化水工艺流程。针对于系统中重要变量的报警信息，系统可以通过声光或颜色反馈到工作人员那里。

(3)建立安全有效的管理系统。在自动化系统运行的过程中，首先要考虑到的就是安全因素，因此在系统设计阶段会按照用户需求，制定一套安全的用户管理系统。

1.2 仪表选型

这篇论文采用的是PPM-T127F智能液位变送器，这种液位计探头连接电缆属于一种投入式的模式，这种结构与工作人员进行现场设备安装相类似。该液位计外部有一层坚固的保护壳，能够抵御雷击，同时还具备防结露与防潮的优势，在此基础上提升了抗强电磁干扰的能力。PPM-T127F智能液位变送器的应用范围比较广，通常应用于工厂、水厂水处理、循环水以及城市地下水等液位测量。

2 控制系统组态设计

2.1 PLC工作原理 PLC集成了自动控制技术、计算机技术与通信技术相关的内容，同时把微处理器作为核心，是一种通用的、新型的自动化装置。PLC具备可靠性强、编程简单易学、控制功能强、抗干扰能力强以及能够在恶劣的环境下作业等优势。PLC作为一种循环扫描的工作方式，扫描的周期可以分成以下几个过程：其一，PLC的自诊断测试扫描过程；其二，PLC在自我监视的基础上，确保设备安全可靠；其三，PLC和网络通讯的扫描过程，检查PLC和上位机的通讯状态。

2.2 S7-1500PLC组成 SIMATIC S7-1500属于一款中型可进行编程的控制器，在电力和工业自动化行业被广泛应用。这种型号PLC具备易于分布式配置、处理速度快、模块化、操作简单以及通讯能力较强等优势，已逐渐发展成为很多复杂控制系统的主控PLC。SIMATIC S7-1500采用的是模块化结构设计，各模块之间可以随意扩展与组合，主要由CPU模块、接口模块、机架、通信模块、信号模块、电源模块以及功能模块等构成。

2.3 通讯组态设计 这篇论文的研究内容是把工业以太网作为WinCC和PLC的通讯方式。SIMATIC S7-1500具备较强的通讯功能，CPU1516-3PN/DP集成了PROFINET与PROFIBUS-DP通信接口。首先，借助工业以太网连接PC和PLC之间的硬件。在PORTAL中硬件组态CPU1516-3PN/DP时，在属性是Ethernet的接口窗口中把IP地址设置成192.168.0.1/24，打开PC的网络共享中心，并把与之相连的IP地址设置成192.168.0.2/24。

2.4 PLC编程设计 在软化水自动化系统硬件组态时，使用PORTAL V15软件设计下位机控制系统。PORTAL V15能够为CPU1516-3PN/DP的组态以及后续程序开发带来便捷，同时具备通用性好功能比较强大等优势。在实际编程的过程中，为了完成系统的额控制任务，可以把整个控制任务的流程划分成若干个通用的控制任务，在程序块FC或FB中编写对应的程序，进而使OB1在调用FC或FB模块的基础上完成自动化系统的控制工作。

3 机监控系统组态设计

3.1 控制器设计 模糊PID控制器在识别PID控制参数时自行整定，同时把专家经验作为基础。模糊PID在传统PID控制算法的基础上增添了误差变化率ec以及误差e的计算，最后经模糊推理后形成一个模糊规则表。模糊控制把专家经验作为基础，不需要搭建数学模型，且具有良好的动态性能，但模糊控制的控制精度较低。

3.2 监控界面设计 在软化水自动化系统中，能够达到监视设备运行参数和软化水工艺现场设备过程参数的目的。PLC使用现场检测仪表把数据通过工业以太网传递给WinCC，WinCC通过组态监控画面把状态参数与过程参数反馈给工作人员。除此之外，操作人员还可以借助上位机监控系统操控工艺现场设备。

3.3 系统调试

(1)PLC程序调试。PLC控制系统调试可以分成现场调试和仿真调试两个阶段，程序仿真测试是把PLC程序下载到PLCSIM仿真软件里完成程序仿真。通过仿真测试程序的逻辑错误与编写错误，确保程序现场调试的安全性，降低了现场调试时间。PLC程序现场首先需要排除电气连接故障，检查相应的电气设备，确保现场调试工作顺利进行。

(2)通讯调试。通讯调试主要检测的是软化水自动化系统中PLC与现场设备以及PLC与PC之间的通讯连接是否正常。PC与PLC主要是利用工业以太网实现数据交互，进而检查PC和PLC的IP地址是否存在于同一段网中。PLC和WinCC间通讯调试，通过WinCC向PLC发送控制指令，检查现场设备是否能够正常运行。同时检查设备运行状态是否能都监测到。

(3)界面调试。在WinCC中软化水自动化系统项目，检查系统界面功能能否满足现场工作人员的实际需求。结合工作人员的实际需求，整改系统运行的界面，进而便于操作人员更好操作，使系统界面更加人性化。

结论

在启动软化水工艺系统之后，能够有效降低软化水的硬度。而且原水的水质、钠离子的交换能力等因素是影响软化水硬度的重要条件。尤其是供水压力会对水软化的成效产生重大的影响。因此，为了能够解决此问题，本文设计了原水供水管道压力控制器，该PID控制器通过试验证明，其控制成效极佳，完全符合恒压控制的基本需求。