SIEMENS S7-200 S7-300在三水源公司滤池改造中的应用
绵阳水务集团三水源公司控制系统从投运至今已经运行了十多个年头，控制系统部分器件如通信模块,AD模块,电源模块,经常损坏和操作面板XBT己严重老化,备件缺货等问题相当突出，由于控制系统的更新换代相当快，以前的控制系统器件已经淘汰，无法购买到相应的备件。特别是V型滤池的模拟量输入模块TSX AEM 411,其中固化了德利满公司的水处理专利程序.PLC控制系统的模块损坏，将导致我厂部分控制系统的瘫痪。三水源公司的控制系统中公共冲洗站是整个水厂控制系统中自动化程度最高的部分，也是水质处理中最关键的部分，如果出现PLC系统的模块损坏，自动过滤和自动冲洗将无法进行，滤池的手动过滤和手动冲洗极其麻烦，而且人为操作起来也极不可靠。同时三水源公司的供水量日趋增大，快接近满负荷运行状态，六格滤池在满负荷状态下必须都能正常工作，一旦某一格滤池的的控制系统出现故障，势必严重影响滤池的制水水质。因此在这种情况下，我们对V型滤池的控制系统进行改造。 改造的目的通过对滤池的自动化改造，将消除由于现有的PLC系统模块的损坏而导致滤池自动工作停止的隐患。同时通过对滤池的改造可以一并解决送水的几个仪表参数能传送到中控室的模拟屏上显示的问题。通过对滤池的自动化改造，逐渐将原来的老系统向新系统转换，同时在中控室设立PLC控制主站，方便后期对送水泵站、取水泵站、加氯加药站自动化的改造
改造的方案
从控制滤池自动化改造的成本考虑，我们只对V型滤池PLC模块进行改造，保留原来的PLC控制柜、外围线路和执行机构；为了与三水源公司最近几年的改造项目能进行很好的衔接，我们采用性价比比较高的西门子PLC模块。将滤池和配药，排泥，排水泵站和漏氯处理系统进行系统集成。
我们在中控室设立PLC（CPU315）主站，公共冲洗设立PLC（CPU313）子站，滤池设立6个控制操作台（CPU226），在滤池操作台安装触摸屏，可通过触摸屏对滤池进行手动操作和查看参数，在送水泵站添加远程I/O模块、远程AD模块、DA模块等器件设备，就能将送水的几个仪表参数传到中控室，供模拟屏上的仪表显示。
1、 系统结构

2 V型滤池自动化改造的系统结构图如下：






3V型滤池控制流程：
我们以下控制流程来设计滤池的工作流程。










4、控制过程的描述：
当反冲洗的条件到达时，系统发出指令首先滤池停止过滤，关闭平流池进滤池的进水阀，关闭滤后水出水阀，然后打开反冲洗出水阀来降低滤池的液面。
首先是气冲洗（开1台鼓风机，打开进气阀），气冲洗的时间可任意设定；
接着是气水反冲洗（开第2台鼓风机，开1台反冲洗泵，打开反冲洗进水阀），气水反冲洗的时间可任意设定；
然后是水冲洗（停止2台鼓风机，关闭进气阀，打开泄气阀，开第2台反冲洗泵），水冲洗的时间可任意设定；
最后是反冲洗结束（停止2台反冲洗泵，关闭反冲洗进水阀，关闭反冲洗出水阀，打开平流池进滤池的进水阀）
反冲洗结束，转为过滤，当液位达到一定液位时开滤后水出水阀，然后根据滤池液位自动调节出水阀，达到恒水头过滤。
5、控制功能
1) 具有自动过滤和自动冲洗的功能；
2) 具有中控室遥控过滤和遥控冲洗的功能；
3) 具有在现场触摸屏上手动过滤和手动冲洗的功能操作和进行参数的设置和修改的功能；
4) 具有自动故障报警的功能；
5) 具有设备运行台时累计统计的功能。
6程序改造
A PLC程序改造
由于原系统采用TE TSX47 PLC 而新系统采用SIEMENS 200和300PLC所有程序必须重新编写,在原程序中大量采用ST语句,可读性差,不易调式,而新程序采用LAD语句编写可读性好,调式方便.经过精心编写与调式新程序完全满足控制要求,并增加了不少实用功能.
B 上位机程序改造
原系统采用INTOUCH软件, 因新系统采用SIEMENS PLC为了更好与之结合所以上位机采用SIEMENS的WINCC程序.因而重新编写了上位机程序,增加了原程序不足部份,并根据厂里实际情况修改了部份功能.
7恒水位过滤程序的编制
恒水位过滤控制是自来水厂V型滤池运行的关键,直接影响到滤池的制水量与出水水质, 恒水位根据我厂情况应控制在水位变送器二分之一量程既25CM.由于原有的滤池恒水位自动过滤程序是引用法国德利满公司的水处理专利程序,而德利满公司为保护其专利程序,将其固化在原模拟量输入模块 TSX AEM 411中,而非平常PLC都固化在处理器模块中,所以其专利程序是不可见的,并且由于我们使用的SIEMENS PLC所以其专利程序是不可用的.因此恒水位过滤程序的编制只能靠自己重新编制,经过反复观察研究,完成了程序,下到226中试验效果并不理想.滤水阀动作频繁,且水位控制精度达不到要求,经过不断试验观察发现是滤水阀输出控制部份不完善所致,通过限定滤水阀每步输出最大有效时间及步与步之间的间隔时间终于完美的解决了这一难题.并且掌握了恒水位过滤程序.
8公共冲洗程序的编制
当滤池运行时间到达设定时间时或阻塞过大时都会发出反冲请求,由公共冲洗PLC程序来判断是否允许反冲及反冲泵控制,反冲风机控制.其程序的难度在于几个滤池同时发出反冲请求时进行反冲排队,开始反冲排队都能很好进行,但当某一滤池退出反冲排队时就会出问题且影响后面滤池反冲.又经不断改进终于解决了这一难题.
9数据修改及通信
按改造计划滤池数据修改可以在滤池本地触摸屏, 公共冲洗触摸屏,上位机WINCC上都可以修改,看似简单但实施起来相当困难,最后在滤池程序中加入判断数据已改变程序才解决.由于本系统运用通信协议比较多如PROFIBUS MPI PPI NETR/W各种协议间数据交换也颇费功夫.
10结束语
由于改造同时不能影响生产,所以经过我厂有关技术人员细心组织,精心施工并未影响正常供水,系统投运以来运行稳定可靠.特别是V型滤池及公共冲洗系统,上午刚投运,下午就发生汶川地震.第二天供电恢复后直接正常投运,保证了城市正常供水,并在以后由于地震原因水质变化很大情况下,高强度启停,反冲,清洗中经受住考验,并显示了此系统的可靠性,操作的方便性.这次改造积累了不少经验,段炼了一批新同志,为明年取送水泵改造及二期工程做好了准备.