变频器、PLC在水处理实验监控系统中的应用

0 引言

某水处理实验系统要求压力恒定和流量恒定，并且需要动态保存大量数据，以备分析。若采用手动调节控制压力和流量，不仅繁琐，而且误差较大，并造成能源浪费。本系统采用上位机、PLC、变频器和组态软件等组成恒压供水系统控制方案，实现了对系统的自动监控，达到了实验系统的需要。

1 硬件配置

系统采用1台西门子S7-216型PLC、2块西门子EM231模块、1台西门子MMV420变频器，上位机采用普通机型(由于试验环境良好)，电磁阀11个，流量变送器2个，压力变送器3个，监控软件采用KingView6.5。

2 程序设计

2.1 人机界面

组态软件采用北京亚控公司KingView6.5，系统共有“主界面”、“报警”、“报表”、“压力曲线”、“流量曲线”、“参数设定”7个界面。其中，“主界面”用于模拟显示现场状态，“报警”界面用于显示系统中报警，“报表”界面用于保存、打印报表，“压力曲线”用于显示系统实时、历史压力变化“流量曲线”用于显示系统实时、历史流量变化，“参数设置”用于设置、选择系统参数。

2.2 PLC编程

程序包括主程序和10个子程序、3个中断程序。主程序完成逻辑功能控制以及子程序和中断程序的调用。SBR0为初始化子程序，主要完成系统初始化。SBR1SBR3为USS通讯协议所需子程序。SBR4为过滤子程序，实现“过滤”这一过程的电磁阀的通断。SBR5为快洗子程序，实现“快洗”过程的电磁阀的通断。SBR6为反洗子程序，实现“反洗”过程的电磁阀的通断。SBR7为药洗子程序，实现“药洗”过程的电磁阀的通断。SBR8为压力恒定时系统的PID控制，SBR9为流量恒定时系统的PID控制。INT0INT2为USS协议通讯指令所需中断程序。

2.3 通讯

S7-216型PLC有2组通讯口。一组通讯口与上位机通讯，采用PPI协议;另一组通讯口与变频器通讯，采用西门子的USS协议。USS协议指令是STEP 7-MICRO/WIN32软件工具包的一个组成部分，通过专为USS协议通信而设计的预配置子程序和中断程序，使变频器的控制更为方便。

2.4 PID控制

S7-216提供了PID运算指令。使用时只需在内存填写一张参数控制表表1，再执行指令 PIDTABLELOOP，程序会按填写的参数自动执行PID运算。TABLE是回路表的起始地址，LOOP是回路号可以是0到7的整数在程序中最多8路。参数2、4、5、6、7须在编程时设定，并可通过文本显示器显示和修改;参数3、8、9由程序在执行PID指令时自动生成，并实时变化，编程时只需预留变量地址;参数1为PID的反馈值，编程时将压力流量变送器反馈回的压力流量值经换算后赋值给该变量(注9个参数全部为32位的实数格式共占36个字节)。

3 结论

本系统采用PLC和MNV变频器来实现水处理系统中的变频调速的监控方案，以PLC为核心，通过PLC与上位机、变频器通讯实现系统的恒压和恒流控制，并在上位机上实时模拟显示系统的状态及各种相关数据。系统运行结果表明，该监控系统控制灵活方便，节约能源，满足了实验系统的要求。