西门子模块6ES7222-1BD22-0XA0现货充足
FY113回收机是在引进ITM公司DEPLPHI400技术基础上，转化设计的国产化设备．该设备能实现卷包设备产生的不合格烟支或跑条烟进行烟丝回收利用，其加工处理能力为40kg/h．考虑到该设备与上下游机连接与配置较为灵活，与FY113配套的喂料机、压纸机、除尘器、拆包机等可能是第三方提供的设备，这对系统在用户处调试提出了较高的要求．为解决此问题，系统程序设计需在原有系统方案上进行改进，采取模块化、结构化处理方式[1] ，以增强设备控制程序功能上的独立性及程序接口的通用性，减少现场代码修改工作量，方便程序调试．
1 烟丝回收系统工作原理及工艺流程分析
废烟支中烟丝的加工回收按工艺流程可分为5部分[2] ：烟支喂料、排序、剖切、开松、分离输送、除尘部分．喂料部分将废品烟支送入喂料机料斗中，通过陡角tisheng带将废烟支tisheng落入排序装置，排序装置将输送过来的杂乱无序的烟支进行纵向排列，以确保烟支顺利进入剖切装置．剖切装置上方的旋转切刀将排序过的烟支纵向打孔剖开．松开装置是将剖切过的烟支进一步疏松，分离输送装置将剖切装置剖开掉落的烟丝直接从剖切轮送到分离输送装置的一级分离振筛上，又将经过开松装置处理的烟丝混合物由二级分离振筛输送到送丝皮带上．此时烟纸和滤嘴则经过二级分离振筛输送，落到烟纸收集箱，烟末及烟灰进入烟末集中箱，烟丝则可以通过下游机送丝带进入烟丝供丝料仓中完成烟丝循环再利用．为减轻设备操作劳动强度，用户可以自行配置专用的物流小车进行烟支的喂料，经回收机处理过的烟纸和滤嘴可以配置压纸机统一回收处理，对包装机引起的废烟也可以配置拆包机进行处理，减少废烟包人工拆散工作量，对回收机除尘部分用户也可以选择集中除尘或独立除尘.
2 西门子STEP7 S7-300/400系统程序组织块特点[3]
西门子STEP7支持及提供的块有OB（组织块）、FC（功能）、FB（功能块）、DB（数据块）、系统功能及功能块（SFC/SFB）等，用户做的主要工作是根据设备工艺特点把系统控制任务合理地划分不同功能和功能块．用户不需要设计操作系统调用程序、系统循环扫描监控出错等额外程序，但这些系统都能提供接口做到对用户透明，尽量减轻用户编程负担这为系统PLC程序的设计实现模块化、结构化处理提供很大的支持及系统优势．
3 烟丝收回控制系统任务功能及模块划分
实现以上工艺流程需求，可以把程序处理任务进行以下划分（图1）：
3.1 系统中起执行作用的控制对象
控制系统中控制对象主要是设备执行元件，通过以上分析不难发现系统控制对象就是指各个工序电机．而每一道工序都有属于自己动作和当前工况状态，即工序对象的行为和属性．在程序处理上把系统中所有工序电机的语句抽象提取出来，归纳控制属性、工位属性、状态属性、故障显示属性等，列出执行元件属性表，把这些属性封装成通用的功能块FB来满足设备上所有所用工序电机的控制要求．详细分析如下：要做成设备通用的功能模块，首先须提取设备上每一道工序相同的控制对象．在烟丝回收系统中根据物料的流动顺序即从一个工序输送到下一个工序，每工序都只有一个控制对象电机．工序电机的控制，是通过程序输出接触器信号来启动电机运转．通常电机基本控制模式有两种：自动模式和手动模式．在手动调试模式下，工序电机的启动首先必须通过触摸屏进行选取，再由触摸屏上的软件按钮触发，分为手动启动，手动停止、全部停止；而在自动控制模式下，这任务由启动程序来完成．在实际生产现场给出电机状态信号和电机故障信息指示，能极大地减少设备维护的工作量．因此把电机运行状态、电机故障指示也作为建立该功能模块的输出．包括模式选择、模式工位指示、对象功能测试按钮、电机故障显示、电机状态显示．形成输出执行元件属性表1．再针对具体每个工序电机，分配相应的背景数据DB，记录当前特定控制工序电机的相应特征属性，以实现相应功能在STEP7程序中的调用[4] ．
3.2 系统中起工艺工序流程传递的功能划分与组织
3.2.1启停控制程序
该设备启动时应按序依次启动，先启动除尘电机→输送带电机→开松装置电机→分离振筛电机→切刀电机→剖切轮电机→排序振筛电机→后启动喂料部分供料电机；停车时应该先停止喂料部分，后才能停止分离振筛．程序上这样设计是为了尽量减少对来料的浪费．同样原因，除开有立即停机外，停机程序延时也按工艺固有顺序将废烟支按一定的次序撤出，尽量将分离的烟丝输送出来，工序之间的投入通过程序延时进行传递．如图2所示．
3.2.2 工艺配方处理程序
对FY113喂料部分、切刀装置、开松装置工艺配方的管理，程序上采取牌号处理方式．在HMI触摸屏上建立20个牌号管理空间，支持牌号编辑、牌号选择、当前牌号读写等功能．根据模块化编程的特点，同样是采取功能块编程方式来处理，首先程序上开辟20个牌号的数据管理区DB（1～20），定义功能块相关输入参数：牌号读数据区编号、牌号写数据区编号、数据区长度、牌号源信息、牌号目标信息．采取地址指针方式读写所要管理的牌号，这样大大简化程序繁杂度，tigao程序的可读性．
3.2.3 堵塞保护处理程序
对回收机切刀装置、开松装置高速旋转运动部件进行保护，利用运动部件产生的高频信号进行计数[5] ，低于程序设定值来判定该装置是否堵塞，防止损坏高速旋转的运动部件．
3.2.4 设备操作管理权限处理程序
对设备供应商、设备管理员、设备操作员分别分配不同操作使用权限，主要对特殊工艺配方进行管理及系统异常情况下系统参数的保护与恢复．
4 总结
采用模块化方式进行编程，可以大大减少程序编辑量，缩短程序开发时间，降低编程误操作发生率，在设备功能扩展的时候，也只要针对性地修改相应功能块，而无需大范围的调整程序结构，tigao了程序的移植性与重用性，这给控制系统程序的调试与管理带来不少方便，极大地缩短了产品的开发时间．
随着国民经济建设的快速发展，各级政府对环境保护更加关注，各地陆续新建了一大批污水处理厂。这些新建的污水处理厂根据自身特点，对控制系统的性能和价格提出了新的要求。
重庆市奉节污水处理厂采用CASS工艺对生活污水进行处理，日处理量为3万吨。其DCS系统以高性价比的PLC为控制单元，采用商用计算机为监控站。整个系统在实现生产自动化的情况下，有效降低了系统成本，从2004年投产至今运行情况良好。
1 生产工艺简介
污水处理是一种连续的生化反应过程，有氧化沟工艺、AO、SBR、CASS等众多不同的处理工艺。奉节污水处理厂所采用的污水处理工艺为新型改良 CASS（Cyclic Activated Sludge System，循环式活性污泥法）工艺，属于改进型SBR工艺的一种，由格栅井、CASS 池、鼓风机房、加药间、储泥池、脱水机房、接触消毒池组成。该工艺具有以下特点：
（1）可升降的滗水器大限度降低了排水水流对底部沉淀污泥扰动。
（2）抗冲击力强，对难降解有机物的去除效率高，同时具有脱氮除磷功能。
（3）工艺流程短，占地面积小，建设费用低，运转费用省。
（4）管理简单，运行可靠，出水水质好，无异味。
（5）污泥产量低，污泥性质稳定，不发生污泥膨胀。
2 DCS控制系统选型及硬件配置
2．1 DCS系统的选型
重庆市奉节口前污水处理厂为三峡库区国债项目建设的批污水处理厂，根据实际的工艺要求及建设特点，该项目对控制系统提出了如下要求：
（1）受控设备控制点数在800点内。控制工艺较为复杂，但是我们所需要的算法并不复杂，基本以时间控制和位式控制为主。
（2）控制系统须成熟可靠，便于调试和维护。
（3）考虑到会有第三方产品，网络通讯及其协议须具备开放性和标准性。
（4）测量设备和受控设备均为传统设备，基本不带现场总线通讯能力，所以输入、输出控制还是以传统的I／O点为基础。
（5）作为国债投资项目，尽可能在满足要求的前提下降低造价。
经过比较，该厂的自动化控制系统采用以PLC为基础的DCS控制系统，该系统在满足生产要求的基础上其性能和价格上取得了很好的平衡。
2．2 基于PLC的DCS系统
传统DCS是针对流程工业的仪表控制系统发展起来的，主要功能是实现连续物理量的监视与调节。PLC是针对传统的继电器控制系统而发展起来的，主要功能是实现开关量的逻辑控制。
一般来说，PLC是一种局部的控制器，但随着应用规模的扩大以及工业以太网的出现，多台PLC能够互连起来而形成的较大控制系统。与单个的PLC相比有几点重大的改变：
（1）在网络上挂接了在线的通用计算机，其作用一是实现系统组态、编程和下装，二是在线监视被控过程的状态。这样，一个具有现场控制层和协调控制层的DCS雏形就出现了。
（2）在PLC中增加了模拟量I／O接口和数值计算功能，这样，PLC就不仅可以完成逻辑控制，也可以完成模拟量监测及控制和混合控制的功能。
（3）越来越多的PLC厂家把专用的网络改成为通用的网络，这样就使PLC有条件和其它各种计算机系统和设备实现集成，以组成大型的控制系统。
上述几点改变使得PLC组成的系统具备了DCS的形态。由于PLC产品已经进入市场多年，其I／O接口、编程方法、网络通信都趋于标准化和适应开放系统的要求，同时通过扩展能够增加现场总线通讯功能。加上PLC在价格上的优势，使得PLC在分布式控制系统领域有着很重要的地位，在很多应用领域具有相当大的竞争优势。
2．3 奉节污水处理厂DCS系统配置及构成
DCS控制系统以工业以太网这种开放式的网络结构为基础，由三个下位控制站PLC0、PLC1、PLC2站，1个上位工程师站、1个上位操作员站组成。其拓扑结构如图1所示。
PLC0控制站安装在中央管理中心的大屏幕马塞克模拟显示屏内，通过以太网采集各设备的状态信号并用RS232的通讯方式与马赛克屏通讯，将生产的整个流程以及设备状态显示出来。
PLC1安装在变配电所，负责控制格栅井、污水tisheng泵、沉砂池、1号CASS池、2号CASS池、3号CASS池、鼓风机房、储泥池及liuliang井liuliang检测、接触消毒池的部分检测控制、配电室的部分电力参数监测。
PLC2安装于加药间。用于控制加药间的电磁阀、搅拌器、隔膜泵在内的全套加药设备。
中央管理中心的两台监控计算机采用DELL公司的OptiPlex系列台式机。OptiPlex系列台式机定位于初级服务器应用，在高性能的前提下其专门设计的钢丝屏蔽层结构以及散热系统保证了系统的高可靠性和稳定性。所采用的监控软件是基于微软的bbbbbbs 2000平台的，商用机对操作系统的兼容性比工控机略好。
该厂整个控制的系统信息交换层和控制层两层合一。采用先进的工业以太网，具有高速可靠的特点。工业以太网是以传统以太网为基础，针对工业控制的要求，改良后的一种信息及控制网，具有一网到底和降低网络造价的特点。
3 自控系统功能
3．1 监控软件
监控软件采用开物2000软件，开物2000为北京华富慧通开发的一款通用监控软件，该软件对OPC通讯方式支持较好。 OPC（OLE for ProcessContro1）是基于COM（Component bbbbbb Mode1）和 DCOM（Distributed Component bbbbbb Mode1）技术的面向对象软件协议。OPC为现场设备、自动控制应用软件和企业管理应用软件之间提供了开放、一致的接口规范，为来自不同供应商的软、硬件提供“即插即用”的连接。
本系统的监控软件和DCS硬件之间的通讯协议采用OPC方式，ROCKWELL的RSLINX软件为OPC SEVER端而监控软件作为OPC CLIENT读取数据，采用该方式通讯避免了监控软件对DCS系统驱动程序支持不完善的情况发生。
3．2 控制方式X
为便于操作调试和事故的紧急处理，系统控制方式分为三种：
（1）就地手动方式。即通过就地控制箱或MCC上的按扭、开关操纵设备。
（2）遥控方式。通过中央管理中心的两台计算机在手动模式下控制设备。
（3）自动方式。系统根据工况自动完成设备的启停、调节控制。
遥控和就地控制方式的切换由MCC柜或就地控制箱完成；自动方式和遥控方式的切换由两台监控计算机完成。
3．3 监控功能
两台计算机分别作为操作站和工程师站相互备用，设置于中央管理中心，对全厂工艺设备运行状况、运行参数进行集中监控，遥控现场设备。监控计算机通过集成的1000M网卡与PLC系统经工业以太网进行数据交换。
主要功能：
（1）工艺流程监控功能。系统能按工艺要求对污水处理的各环节参数及设备状态进行监视，同时根据工艺要求选择自动、顺序、定时等控制方式。
（2）报警及报警记录功能。当设备发生事故时，系统将在计算机、马赛克大屏幕、就地控制箱上进行报警指示。同时计算机将对所发生的报警内容、时间及确认时间进行记录。在计算机上还可进行语音报警。
（3）联锁保护功能。当系统检测到局部故障后启动相应的联锁保护程序。
（4）参数设定功能。可在中央管理中心的任何一台监控计算机或现场控制站的人机界面上进行报警上下限、调节参数、运行时间等参数的设定。
（5）数据记录存储功能。系统可对重要数据如工艺参数、工况、设备运行时间等进行记录储存，以备调用。
（6）操作记录功能。系统自动保存重要操作记录，如改动参数，操作设备的操作员代号、时间、内容等。
（7）实时数据曲线和历史数据曲线。对重要工艺参数可以进行实时曲线显示，并记录历史数据曲线。
（8）多级口令保护功能。在中央管理中心的任何一台监控计算机上可设定不同操作权限，只有相应操作权限的操作员，在输入正确的口令后才可访问该级画面。
（9）打印功能。可进行报表打印、曲线打印、图形打印。
4 工程效果
该工程于2003年5月份开始实施，2004年4月份设备移交厂方运行，其DCS系统运行稳定可靠无损坏情况。系统投入使用后，操作人员在中央管理中心就能够全面了解整个工厂的运行情，DCS系统对泵及滗水器等主要设备能够根据预先设定好的参数进行自动控制。整个系统只需中央管理中心操作人员就能够保证系统的正常运行，大大降低了值班员的劳动强度。该系统的投运解决了以往污水处理厂自动化程度低，所有设备均需手动操作，值班人员劳动强度大、操作易出错，出水水质不稳定、生产过程无法集中监控的问题。该厂作为三峡库区批兴建的污水处理厂，对三峡库区水质的保护起到了积极的作用。各级政府领导多次对该厂进行视察和工作指导，对该厂的生产以及工艺水平给予了良好的评价，取得了很好的社会效益和经济效益。
5 结语
PLC作为成熟的控制器其编程语言及系统结构具有统一性，便于控制系统的调试及维护。虽然PLC控制算法相对单一，但是却很好的满足了污水生产工艺的要求，在避免功能浪费的同时降低了系统造价。采用工业以太网技术，保证了通讯网络良好的兼容性和稳定性，同时实现了通讯的高速化。以PLC为基础采用工业以太网搭建的DCS控制系统，在污水处理厂的自动化控制中具有成熟可靠，既满足生产工艺要求，同时也降低了工程造价，具有很好的应用前景。
通常,电脑只有一个串行口,在调试PLC和触摸屏控制系统时,往往需要经常拔插通信电缆,这样容易损坏通信端口,调试效率也很低。
我们自制了一个转接合, 调试时按图1接线,如果把开关S打到PLC端,则PC和EC20通信；如果把开关S打到HMI端,则PC和触摸屏通信,免去了反复拔插的麻烦。
转接合是由早期打印共享器内的25刀双投开关改装而成,图1中S实际上是9刀双投开关。图2是通信电缆表。
图1接线适用于PLC和触摸屏是RS232通信情形。
这个方法同样适用于调试其它品牌的PLC和触摸屏。可供同行借鉴。
图1 接线图
图2 通信电缆
当压缩空气需求量大时，为了保证可靠供应，就需要安装多台空气压缩机。某单位是铁路货运编组站，有五台压缩机，安装时间、空压机型号并不相同。而多3台工作即可满足要求，另外2台作为备用。要求五台压缩机工作时间基本相同，当有一台出现故障时就自动停机，当故障消除时又自动投入。故障发生后，备用机在需要时投入运行。我们根据工程要求，设计了自动轮换的PLC软件。由工控机+组态软件作为监视管理用。PLC采用了正航A3系列。
一． 概述
1.1 几个名词
五台机器根据其工作状况不同，可以分为以下几种工况。
运行：空压机正在运转中，正在对系统供应压缩气体。
停机：没有运行。如果储罐压力低于设定值时，可以投入运行。
待机：没有运行，也不在停机状态。即便是压力低于设定压力也不会启动。
故障；空压机出现故障，等待维修，无法投入运行。
主机：当压力低时，先启动的那台为主机。
补机：当主机已经运行压力仍然低于要求压力时，要补充启动的机器为补机。
五台压缩机依次编号为1、2、3、4、5号。
其中处在运行中的压缩机多为3台。停机的压缩机应该保证为0、1或2台。待机的压缩机多为2台。故障机多为2台。主机为1台，补机为2台。
1.2 压力设置
压力段设置如下图：
压力由模拟量模块采集，以数字形式设置压力段。压力由压力变送器采集，转换为DC 0-10V电压，送给PLC的模拟量模块。经过调零及增益调整，0-1Mpa对应数字量为0-1000。要求的压力范围为0.62-0.75Mpa，对应数字量为620-750。
1.3 控制要求
五台压缩机中有三台运行即满足压力需求。开机前首先要选择主机。没有故障机时，一旦主机选定，辅机依次为主机后的2台。主机出现故障时，主机后近的辅机上升为主机，原来排在补机后的待机压缩机上升为停机状态。当辅机出现故障时，近的处在待机状态的压缩机上升为停机状态。本程序中主机的选择要通过手动操作完成。在无故障时，如1号机为主机，2、3好为辅机，2、3号为主机时，依此类推。当4号为主机时，5号及1号为补机。当5号为主机时，1、2号为补机。依此循环。当出现故障时，维修完成后，要手动复位；视其所排的次序及其后的机器工作状态来决定其能否投入正常状态。如果压力高，其次序后的机器都没有运行它可以投入正常状态。比如1号为主机，2号要恢复故障，当按下其复位按钮后，3号如正运行，它要等3号停机后才能恢复为1号主机，在3号停机前它一直等待。2号恢复为1号补机后，原来的2号补机变成待机状态。
初始启动时，空气储罐压力为0。先启动台。如压力不够，在B点以下，经过一段延时启动第二台。当压力检测经过一段时间延时，还在A点以下时，启动第三台。多启动三台。每台启动后要压力检测要经过延时处理，以防止在压力临界时频繁启动停止。延时的时间根据系统状况确定，本程序中为T1是60S。当压力达到或超过D点时，经过一段时间延时，本程序中为T2是5S，压力仍在D点以上即停止后启动的那台，即2号补机。压力达到或超过E点时，经过延时检测停1号补机。压力达到或超过F点时，经过延时检测停主机，三台全部停止，都处在停机状态。
二．程序的编写
本程序为先起后停方式控制，主机手动选择。故障恢复按钮按下后要等条件允许才恢复。本程序的思路适合于各种有步进功能的PLC。
2.1 程序的基本结构
模拟输入模块调零并调整增益以满足要求。模拟量在程序中并不经过运算处理，仅用作压力界限的判断。程序有自动运行程序，有手动运行程序。在手动时，各台压缩机由手动起停操作。在自动模式时，有步进程序控制。程序中压缩机台数控制采用步进程序判断。当选择好主机并按下启动按钮时程序进入步进程序。由压力界限值及实时采集的压力值判断应启动的台数。
2.2 步进程序
当选择好主机后，辅机就为其次序号码后面的机器。“自动启动”按钮按下时，就启动步进程序。步进程序有1台运行的程序，有2台运行的程序，有3台运行的程序。结构如下：
2.3 系统的保护
初始开机或当压力由高向低变化时，要启动多台机器时，要延时一段时间在增加一台机器投入运行。本程序中延时时间为60S。而当压力升高时，也需要延时，但延时时间设置为5S。是因为压力一定不能超过上限。延时的作用还可减少压力在判断点处时，频繁启动、停止机器。
而空压机本身还有自己的压力超高保护。当用自动控制时，它本身的高压保护点设置高于三台全不启动的F点。当PLC系统故障时，恢复原来的设置即可。它又可以正常手动运行了。
当上位机——工控机出问题时，并不影响下位机PLC的运行，还可以继续工作。等工控机的维修完毕，投入工作，仍然工作正常。
三． 上位机及组态软件
上位机采用研华IPC610。组态软件采用MCGS。在上位机监视各台机器的运行状态。各台机器的工况一目了然。当报警发生时工控机发出声音报警。当有某台机器工况变化时，工控机以声音形式报告。工控机的声音是事先录制好的声音文件，在需要时由MCGS调用。
四． 应用效果
采用了PLC及组态软件后，明显减轻了操作人员的劳动强度，tigao了自动化水平。并且有历史故障记录。受到客户的好评。
