PLC编程实例 西门子S7-200 SMART在污水厂的应用

滨河污水处理厂始建于上世纪80年代中期，是深圳最早的污水处理厂。污水处理工程在设计、建设及生产运行过程中，充分秉承了绿色环保的理念，体现了人与自然的和谐相处，为深圳市民奉献了一座园林景观式的大型污水处理厂，其在生物除臭、深度处理、中水回用、景观设计等方面的独具匠心，对于现代化城市污水处理、城市环境建设极具借鉴意义。本次选用西门子 S7-200 SMART PLC在污水厂干粉配制和投加系统，并配合新建污水除臭系统，解决污水处理厂周边地区环境的臭味问题改善深圳河的水质环境。

图1 污水厂干粉配制和投加系统配合污水除臭系统

图2 污水厂干粉配制和投加系统配合污水除臭系统

项目简介

1.干粉配制和投加系统用在污水厂里用于溶解固态的干粉（絮凝剂）并配制成溶液的全自动配制装置。系统采用Siemens S7-200 smart SR60 PLC作为控制器，控制整个配药系统的运行。Smart700IE触摸屏作为人机操作界面，用于显示系统运行状态，调节系统运行参数。控制柜内包含有供电单元和保险丝、电气控制和系统工作的其它控制设备。

2.干粉配制装置是由用于干粉的贮存、进料、浸湿、溶解和熟化件组装为一体的整体设备。整套设备包括封闭的3个溶液箱(a)，带有内冲洗装置的水管路(b)，干粉进料器(c)，搅拌器(d)和控制柜（e）。

3.SMART200 配置表如下：

图4 SMART200 配置表

图5 SMART 200 运行中

工艺流程

2.1 进水系统和浸湿设备

根据程序设置，当储液箱中一旦达到了低液位，电磁阀自动打开，经过预冲洗后，给配药装置供应必要的溶液用水，调节阀控制进水流量，以保证水量浸没粉状絮凝剂，当储液箱达到最高液位时控制器切断干粉进料器的电源并投加停止进药，水流保持持续流动冲洗一段时间后，控制器切断干粉进料器的电源。

2.2 干粉进料器

电磁阀打开进水几秒后，c所示的干粉进料器通过 PLC 控制变频器驱动干粉进料器，按照预先设定的浓度，干粉进料器与水的流量成正比例输送干粉。干粉落入冲洗装置，经水溶解，浸湿的干粉和溶解水流入溶液箱。

2.3 三个溶液箱

a所示的三个溶液箱是隔成3个相对独立的箱体——保证了有充分的时间使絮凝剂的配制溶解、熟化和储液，同时防止了经过熟化的溶液与新配制的溶液发生混合。3个溶液箱里分别配有三个搅拌器，水和干粉在第一个溶液箱的配制，充分搅拌后进入到第二个熟化箱，经搅拌器充分搅拌后进入到第三个储液箱。第三个储液箱安装有液位传感器，由 PLC 监测液位传感器的信号，根据程序设置的“低液位”和“高液位”所对应的液位触点启动或停止自动配制溶液。同时PLC也控制三个搅拌器的启停，配制和熟化箱的搅拌器在配药过程中保持持续搅拌状态，储液箱的搅拌器根据液位启停，高液位用于防止溢流，并停止配药，低液位时启动配药装置。

设备调试

当设备处于设置模式中时，可以进入调试设备所有必要的配置。在此模式中，控制器屏蔽所有干扰设置的功能。

3.1 调节预冲洗和后冲洗时间

为了防止干粉在配制设备中堆积，设定进水的预冲洗时间5秒和后冲洗时间10秒，以确保任何情况下，干粉均充分地进入；

电磁阀打开后，经过数秒钟，充分地冲洗设备。几秒后，干粉给料器启动开始配药。在达到储药箱最大液位后，干粉进料器电源关断。电磁阀仍保持开通，经过后冲洗时间为止。

3.2 搅拌器

每次配置溶液过程开始，搅拌器均重新启动。一旦第3个储液箱达到了高液位，2个搅拌器仍持续搅拌。第3个搅拌器在每次配置溶液过程开始以液位的自动控制启停，并可选择适当的通—断间隔时间使药剂混合效果更好，而不会破坏经过熟化的大分子溶液。

3.3 浓度设置

设置溶液浓度一般在0.05%-10%范围内，现场设定的浓缩液浓度为0.4%时，调节合适的进水流量配制所需的浓度。

3.4 流量设置

将过滤减压阀设定为3bar输出压力（电磁阀关闭）在“Calibration”（调节进水流量）菜单中按动输入键切换到 valve 开关，设置进水流 量为5000 L/h。在相应的菜单中按动了测试键之后，电磁阀打开，显示屏显示实际的流量。按实际需要的流量去调整调节阀。可以在显示屏上看到实际的流量。再次按“Calibration”键退出设置。

3.5 校正干粉进料器

在校正干粉进料器时，松开螺丝，先拆开冲洗设备，使供水电磁阀保持关闭。干粉给料可以独立于水流工作。在设定水流量时，干粉进料器电源保持断开。在“Calibration”菜单中校正干粉进料器，菜单中选择（干粉进料器）。手持PE（聚乙烯）容器（最低盛装体积 500g）置于进料器螺旋管下面，按动测试键。干粉进料器将以最大速度工作。当手持的容器盛装的干粉量足够时，立即按动测试键停止干粉进料器。称重容器中的干粉，算出单位时间内的重量 1800g/min，写入“Calibration”中保存该 数值。校正完成干粉进料器以后，重新装好冲洗设备。

搅拌器，干粉进料器的调试

搅拌器和干粉进料器可以手动操作启动和停止，选择相应的菜单测试搅拌器、干粉进料器的启停，亦可用时间间隔的方式设置搅拌器。

PLC I/O 信号地址表

应用体会

1.SMART主要的指令延续了S7-200，使用方便；一些常用指令，比如常开常闭，可以直接在编程窗口双击然后选择使用。

2.S7-200 SMART的软件自带下列库，而S7-200需要安装。

3.保留了Micro/WIN编程软件中的数据块编辑，状态分页监控，高级指令向导等功能十分方便。

4.每个网络能插入的指令行数，列数大概只有10多行/列，我在编程过程中就试过，超出之后，直接弹出一个错误警告， 然后退出了程序，没保存；V 存储区不能掉电保存，希望后期西门子会改进；

5.SMART 200只有一个串口，如需2个口需要另外买一个信号板；以太网只能和触摸屏和SMARTPLC通讯不能和其他第三方设备进行通讯。

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环保行业专用解决方案

1、 概述

依据国家“十三五”规划，到2020年，全国县城、城市污水处理率分别达到85%、95%左右的目标，同时对各流域、黑臭水体、集中式饮水水质、地下水质都有明确的目标设定；农村水环境治理、城市黑臭水体治理、地下水修复为未来市政行业新的增长点，污水环境治理迫在眉睫。

作为工业互联网先锋企业巨控科技推出针对农村环保水处理行业专用的远程监控解决方案，利用PLC、4G全网通网络和云服务，对污水处理站点设备运行参数和状态进行本地可编程逻辑控制、手机短信报警、手机APP监控，中心远程集中监控，网页远程后台监控。

2、 系统介绍

2.1 方案架构

2.2 方案特色

* 提供软硬件，PLC可编程逻辑控制，远程集中监控，无线通讯，上位机软件、网页、APP、企业私有云平台等整体解决方案。

* 提供OEM定制，私有云搭建，建造属于自己的工业云平台。

* 系统通过云平台赛门铁克安全认证，阿里云硬件防火墙。https 安全性ssl加密传输，安全可靠。

* 远程智能终端支持1000点数据采集，GRMOPCSERVER支持10万点集中监控。

* 系统通过非透明加密传输的方式，使用多包并发采集，智能数据压缩等先进算法，降低50%以上的流量，实时响应速度1秒。

* 系统无需固定IP和域名端口映射等复杂网络配置，能上网即可远程监控各地污水站。

2.3 巨控环保专用远程智能终端

巨控GRM230是巨控科技开发的一款专用于农村环保污水行业IO数据采集，可编程逻辑控制的远程监控通讯模块。

* 支持巨控环保专用PLC接入支持20点和30点，梯形图编程方式与三菱一致。GRM230本机带12路IO可直接开关量，模拟量。

* 支持全网通4G以及有线网方式接入因特网，通讯方式冗余自动切换。

* 任何能上网的电脑，可以实现组态软件远程集中监控所有污水站PLC和现场数据。

* 使用网页功能远程监控污水站PLC，支持手机APP和电脑浏览器。

* 可以实现PLC短信报警，短信查询，短信控制，报警拨号提醒。

2.4 巨控yunplc云平台

7年来，YunPLC已经有数万个项目，十万客户端并发访问，数百万点数据稳定运行，涉及的行业包括铁路，电力，市政供水，西气东送，智慧农业等，无一例数据安全事故。

污水站通过GRM230终端与yunplc通讯在网络上始终是加密压缩的数据流，相对透传模块，不仅可以节省流量，同时从根本上避免网络层监听直接获取PLC数据的可能。

Yunplc平台还提供云组态，手机APP，网页监控，历史数据存储，视频接入，第三方接入的WEB接口等功能。

3、 系统功能

3.1 短信告警

1) 支持手机短信报警，多次拨号提醒，确保阀门故障，水位报警，水泵故障，变频器故障等异常时及时通知到人，实现无人值守。

2) 在模块配置软件里面配置报警发送短信的条件，内容接收人，下载到GRM230模块即可，比如触发条件：潜污泵故障==1。 短信内容：广州市棠下村污水处理站潜水泵故障。

3) 支持远程随时修改短信接收人手机，短信内容，报警条件。

3.2 手机APP及网页监控

1) 手机和电脑能上网都可以通过网页或者APP客户端查看变频器状态，进出水阀，瞬时流量等，支持远程控制启停。

2) 提供WEBGUI软件平台， APP编辑工程师可以像触摸屏那样任意编辑图形界面

3) 提供标准的WEB访问接口，软件开发团队可以轻松的从服务器获取数据制作自己的数据展示平台，无需了解任何PLC底层通讯协议。

3.3 云组态功能

可以在巨控云组态平台上做好污水站的监控画面，管道，按钮，指示灯，风机水泵等动画，使用跟触摸屏类似，支持多个站点集中到一个窗口显示操作，相同的污水站只需要做一套画面即可自动动态切换到不同的站点，实现简单效率高。

3.4 组态软件远程集中监控

1) 污水处理站集中监控中心电脑只需上网，只需安装巨控OPC SERVER。组态软件通过OPC驱动，即可与现场GRM230通讯读写数据。

2) OPCSERVER支持10万点，一台电脑可以同时监控多个污水站点的数据，站点数量没有限制。

3) 一个智能远程终端支持100个手机和电脑同时监控。

4) 集中监控平台兼容性开放性好，支持亚控，力控，昆仑通态，WINCC，INTOUCH，IFIX等各种组态，也可使用巨控免费的无限点组态软件。

3.5 可编程逻辑控制功能

巨控环保专用PLC支持20点或30点，编程方式使用与三菱PLC相同的梯形图，逻辑控制功能强大，再加上GRM230终端上自带的12路IO，整体配置成本低。

3.6 工程远程配置

用户无须到设备现场下载模块工程和固件升级，通过互联网就可以完成远程操作，节省人力，本地下载和远程下载操作一样。

3.7 历史数据历史报警记录

1) 可以直接用网页查看历史数据报表，曲线图和报警记录

2) 巨控云平台的网页上，可以直接导出EXCEL数据表格和报警表格到电脑，供打印和处理。

3) 远程终端的历史数据和报警功能具备断线续传功能，即使记录的时候由于网络中断或者卡欠费，导致GRM230无法连接服务器，定时记录的数据会在模块下次上线后，补录到云服务器，并不会丢失历史数据。

3.8 视频监控

云组态平台上可以增加海康威视摄像头接入，视频与工艺过程数据融为一体。

3.9 微信推送报警

使用GRMDEV配置微信报警的条件和推送的报警内容，配置完成后下载到模块，用户关注 公众号，输入GRM模块的序号和对应密码，当满足触发条件时，会把预先设置好的微信报警内容推送到关注此模块的微信上。在微信上同时支持设置是否接收微信报警，除了报警推送还支持微信监控PLC数据，微信支持添加关注多个模块。

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