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【摘要】介绍了S7-1200PLC在厂区给排水系统中的应用，着重强调了S7-1200PLC信号采集、控制和通讯等功能面向中低端分布式自动化系统的应用。厂区给排水系统是由储水水库、二次加压泵房、回水收集井和排水泵组成，主要设备相对分散，适合应用的分布式控制。
【关键词】S7-1200PLC；给排水系统；液位反馈；自动控制
1.项目介绍
给排水系统关乎整个厂区的生产和生活，供水（下称水源地）系统的稳定性，排水（下称新、老污水站）系统的高效性直接影响生产和生活的质量。以往的供排水系统自动化程度较低，很多控制环节需要人工到现场操作。而且很容易出现水泵排空或蓄水池溢流、回水收集井溢出等现象。某企业应用PLC等设备实现液位自动控制、二次加压泵自动切换、排污泵自动启动等远程自动控制的智能化监控网，提高供排水系统的安全性和可维护性，提高生产效率，确保设备运行安全，降低运行人员劳动强度。系统主要硬件为西门子S7-1200PLC，软件在全集成自动化系统TIA（Totally Integrated Automation Portal）V11下开发运行，配合超声波液位计、电动球阀、变频器等设备完成。实现各设备自动运行、手自动切换、故障报警、参数监视、故障记录以及通信、打印等功能。供排水控制系统框图如图1所示。
2.工艺流程介绍
供排水控制系统可分为两大控制部分和三个控制环节：两大控制部分为供水自动控制部分和排水自动控制部分；三大控制环节为水库液位自动控制环节、恒压供水自动控制环节以及污水井液位自动控制环节。
水库水源为市政自来水，入口流量由电动球阀控制，超声波液位计测量水库液位，PLC采集各参数后根据PID算法自动调节电动球阀开度，实现液位的自动调节功能。
二次供水管网恒压供水由变频器完成，系统检测二次供水压力，自动调节供水泵运行频率，每个变频器控制一组水泵（两台），一用一补、自动切换。同时采集变频器频率、电机电流等参数。
污水井自动控制由三台污水泵完成，厂区排水管网的最低点设置新老两个污水站，各有一个污水井，由超声波液位计测量污水井水位，PLC根据设定值自动控制污水泵启动，检测电机电流等参数。
3.控制系统
系统采用了1214C CPU AC/DC/Rly的PLC作为控制中枢，其电源为AC220V，数字量输入为DC24V 14点，10点输出为继电器，干触点电压为5VDC至30VDC或5VAC至250VAC。模拟量信号由SM1231模拟采集。
3.1 功能实现
根据实际需求，在水源地水库入口阀门远程控制方面，有3种控制方式：电动球阀本身具备手动开启、闭合功能；编辑相关程序，实现电动球阀远程手动控制功能；配合水库上安装的超声波液位开关，实现电动球阀根据实际液位的PID控制功能。
水源地水库出口水泵急停功能方面，利用原变频器已有功能，通过继电器接入PLC，在控制界面醒目位置设计急停按钮，确保在设备出现紧急情况时可及时停机。
在实现新老污水站排污泵远程控制方面，保留原浮漂控制、现场手动控制功能实现根据超声波液位自动控制水位两种控制方式相结合，完全避免发生水泵排空与回水收集井跑水的现象发生。
3.2 控制界面设计
为了保证界面操作简单、直观易懂以及信息全面。控制界面共分为四个控制界面，分别是：模拟图、参数值、参数设置和历史记录界面。图2为系统模拟图。
模拟图：模拟图集成了水源地、新污水站、老污水站的重点参数显示，电动球阀手自动控制方式切换，污水站排污泵控制方式切换，供排水系统模拟显示功能，以及参数报警提示等功能。让值班员通过一个界面完成所有设备的监控。
参数表：将系统所有采集、计算出来的参数通过直观的数字罗列出来。并根据各参数日统计时间等统计周期，统一参数更新与人工报表填写时间。便于值班员完成数据统计上报工作。
参数设置：完成水泵电机报警值、水库设定液位、污水泵起停液位等参数值的设定。参数设定可以通过点击向上、向下按钮完成参数设置，也可以直接输入点击回车键，完成参数设置。此外，还设计二次加压泵变频器远程急停控制按钮，并用醒目颜色标记，达到提醒的目的。
历史记录：对重点关注参数，用曲线的形式表示，方便历史数据查询和变化规律分析等。
此外，利用硬盘录像机的网络功能和软件平台的ActiveX插件技术，摄像头的视频直接嵌入到模拟图界面中。使水液位视频显示与模拟显示直接比对，提高监控结果的可靠性。
4.总结
该系统的建立，使水源地和污水站实现自动化运行并且接入局域网。监控系统可靠性高、操作和调整方便、控制精度高、便于故障处理。水库液位精准确定，参数显示、报警提醒及时，排污泵启停无延迟等优化了供排水系统的管理模式。西门子S7-1200小型PLC具有开发周期短，性能可靠，工作稳定，易于操作维护，人机界面友好等优点。随着技术的不断完善，以S7-1200为代表的小型PLC的技术能力又有了质的飞跃，完成了部分以前无法实现的功能。
参考文献
[1]电气设备选择施工安装设计应用手册[S].
[2]深入浅出西门子S7-1200PLC.
[3]SIMATIC S7 S7-1200可编程控制器系统手册[S].
作者简介：
刘春江，中航工业黎明动力分公司工程师，主要从事自动化工作。
张博舒，沈阳航空职业技术学院教授级高工，主要从事自动化、机电一体化工作。
袁继朋，中航工业黎明动力分公司高级工程师，主要从事自动化工作。
【关键词】S7-1200PLC；给排水系统；液位反馈；自动控制
1.项目介绍
给排水系统关乎整个厂区的生产和生活，供水（下称水源地）系统的稳定性，排水（下称新、老污水站）系统的高效性直接影响生产和生活的质量。以往的供排水系统自动化程度较低，很多控制环节需要人工到现场操作。而且很容易出现水泵排空或蓄水池溢流、回水收集井溢出等现象。某企业应用PLC等设备实现液位自动控制、二次加压泵自动切换、排污泵自动启动等远程自动控制的智能化监控网，提高供排水系统的安全性和可维护性，提高生产效率，确保设备运行安全，降低运行人员劳动强度。系统主要硬件为西门子S7-1200PLC，软件在全集成自动化系统TIA（Totally Integrated Automation Portal）V11下开发运行，配合超声波液位计、电动球阀、变频器等设备完成。实现各设备自动运行、手自动切换、故障报警、参数监视、故障记录以及通信、打印等功能。供排水控制系统框图如图1所示。
2.工艺流程介绍
供排水控制系统可分为两大控制部分和三个控制环节：两大控制部分为供水自动控制部分和排水自动控制部分；三大控制环节为水库液位自动控制环节、恒压供水自动控制环节以及污水井液位自动控制环节。
水库水源为市政自来水，入口流量由电动球阀控制，超声波液位计测量水库液位，PLC采集各参数后根据PID算法自动调节电动球阀开度，实现液位的自动调节功能。
二次供水管网恒压供水由变频器完成，系统检测二次供水压力，自动调节供水泵运行频率，每个变频器控制一组水泵（两台），一用一补、自动切换。同时采集变频器频率、电机电流等参数。
污水井自动控制由三台污水泵完成，厂区排水管网的最低点设置新老两个污水站，各有一个污水井，由超声波液位计测量污水井水位，PLC根据设定值自动控制污水泵启动，检测电机电流等参数。
3.控制系统
系统采用了1214C CPU AC/DC/Rly的PLC作为控制中枢，其电源为AC220V，数字量输入为DC24V 14点，10点输出为继电器，干触点电压为5VDC至30VDC或5VAC至250VAC。模拟量信号由SM1231模拟采集。
3.1 功能实现
根据实际需求，在水源地水库入口阀门远程控制方面，有3种控制方式：电动球阀本身具备手动开启、闭合功能；编辑相关程序，实现电动球阀远程手动控制功能；配合水库上安装的超声波液位开关，实现电动球阀根据实际液位的PID控制功能。
水源地水库出口水泵急停功能方面，利用原变频器已有功能，通过继电器接入PLC，在控制界面醒目位置设计急停按钮，确保在设备出现紧急情况时可及时停机。
在实现新老污水站排污泵远程控制方面，保留原浮漂控制、现场手动控制功能实现根据超声波液位自动控制水位两种控制方式相结合，完全避免发生水泵排空与回水收集井跑水的现象发生。
3.2 控制界面设计
为了保证界面操作简单、直观易懂以及信息全面。控制界面共分为四个控制界面，分别是：模拟图、参数值、参数设置和历史记录界面。图2为系统模拟图。
模拟图：模拟图集成了水源地、新污水站、老污水站的重点参数显示，电动球阀手自动控制方式切换，污水站排污泵控制方式切换，供排水系统模拟显示功能，以及参数报警提示等功能。让值班员通过一个界面完成所有设备的监控。
参数表：将系统所有采集、计算出来的参数通过直观的数字罗列出来。并根据各参数日统计时间等统计周期，统一参数更新与人工报表填写时间。便于值班员完成数据统计上报工作。
参数设置：完成水泵电机报警值、水库设定液位、污水泵起停液位等参数值的设定。参数设定可以通过点击向上、向下按钮完成参数设置，也可以直接输入点击回车键，完成参数设置。此外，还设计二次加压泵变频器远程急停控制按钮，并用醒目颜色标记，达到提醒的目的。
历史记录：对重点关注参数，用曲线的形式表示，方便历史数据查询和变化规律分析等。
此外，利用硬盘录像机的网络功能和软件平台的ActiveX插件技术，摄像头的视频直接嵌入到模拟图界面中。使水液位视频显示与模拟显示直接比对，提高监控结果的可靠性。
4.总结
该系统的建立，使水源地和污水站实现自动化运行并且接入局域网。监控系统可靠性高、操作和调整方便、控制精度高、便于故障处理。水库液位精准确定，参数显示、报警提醒及时，排污泵启停无延迟等优化了供排水系统的管理模式。西门子S7-1200小型PLC具有开发周期短，性能可靠，工作稳定，易于操作维护，人机界面友好等优点。随着技术的不断完善，以S7-1200为代表的小型PLC的技术能力又有了质的飞跃，完成了部分以前无法实现的功能。
参考文献
[1]电气设备选择施工安装设计应用手册[S].
[2]深入浅出西门子S7-1200PLC.
[3]SIMATIC S7 S7-1200可编程控制器系统手册[S].
作者简介：
刘春江，中航工业黎明动力分公司工程师，主要从事自动化工作。
张博舒，沈阳航空职业技术学院教授级高工，主要从事自动化、机电一体化工作。
袁继朋，中航工业黎明动力分公司高级工程师，主要从事自动化工作。