摘要：本文介绍了一种由西门子Ｓ７－３００的ＰＬＣ作为主控制器，对６台高速层流过滤器进行循环反冲洗的控制系统，详细论述了其电控系统的软硬件结构，为工业水处理系统的层流过滤器提供了一种新的控制方法。
关键词： ＰＬＣ； 循环水处理； 层流过滤器； 反冲洗
中图分类号：ＴＰ２７３＋．３ 文献标识码：Ｂ
前言
我国目前严重缺水，节约用水成为最热门的话题。于是一些用水量大的企业面临着严重的考验，例如：钢铁厂，洗煤厂等企业，采用循环供水系统就显得尤为重要。高速层流过滤器是现代工业水处理的主要装置之一，非常适应于钢铁企业中净化处理轧钢、连铸等设备的浊水（含有氧化铁皮及油质）以及洗煤行业的循环水系统中的旁滤处理。为此， 我们与唐山钢铁集团公司–热轧薄板厂共同开发研制了一套针对热轧薄板循环水处理系统的６台层流过滤器的反洗控制。
１ 系统的构成
层流过滤器是对热轧薄板或洗煤厂循环水的整个工作流程进行过滤处理的主要部件，在过滤器内部填装各种滤料，例如：白煤、黄沙、活性炭等组成粗滤、细滤等的物理和化学滤层， 从而达到使出水洁净的目的。由于在热轧薄板或洗煤厂的循环水中会含有大量的氧化铁皮、油质、煤粉等各种杂质，在其循环水的处理系统中的层流过滤器就极易发生堵塞，因此，在使用一段时间后就要对层流各过滤器进行反冲洗 （水、气混合），将水中的杂质去除以保证循环水出水的洁净流畅和过滤器的正常工作，提高过滤器使用寿命。
１．１ 层流过滤器的设备组成及其功能
我们所研发的该套层流过滤器反洗控制系统，控制６台层流过滤器，每台层流过滤器配置有６个电动阀门，分别控制原水进水、净水出水、反洗排水、反洗进水、反洗进气、反洗出气等管路的开闭，以满足工艺流程的要求；为充分提高设备的利用率，６台层流过滤器共用２台鼓风机和２台水泵，作为反洗的进气源和进水源，为保证整个反洗系统的正常运行，２台鼓风机和２台水泵互为备份，即２台鼓风机和２台水泵分别开１备１。正常时反洗系统启动１台鼓风机和１台水泵作为系统的气源和水源，当１台鼓风机或水泵发生故障时，另一台自动投入运行，以保证反洗系统的可靠运行。每台鼓风机、水泵各配置１个电动出口阀门
作其管路出口的控制。
１．２ 层流反洗电气系统的工作原理及其工艺流程
鼓风机的电机容量为 ３８０ｖ／１３２Ｋｗ，因其功率较大，为减小其启动电流对电网造成的冲击，故采用软启动器启动。软启动器的控制信号为：输入－ － － 手／自动，急停，启动／停止； 输出－ － － 旁路，故障。鼓风机的出口阀门电机功率为 ３８０ｖ／１．１ Ｋｗ，开闭限位各１个（无源接点）；反洗水泵的电机容量为 ３８０ｖ／７５Ｋｗ，考虑其功率不大，采用直接启动方式启动，其控制信号为：输入－ － － 手／自动，急停，启动／停止；输出－ － － 故障。水泵的出口阀门电机功率为 ３８０ｖ／１．１ Ｋｗ，开闭限位各 １ 个（无源接点）。
图 １为单台层流过滤器示意图， 控制内容如下：
１） 原水进水阀门 Ｖ１：阀门电机１台（３８０ｖ／１．１Ｋｗ），开闭限位各１个。
２） 净水出水阀门Ｖ２：阀门电机１台（３８０ｖ／１．１Ｋｗ），开闭限位各１个。
３） 反洗排水阀门 Ｖ３：阀门电机１台（３８０ｖ／１．１Ｋｗ），开闭限位各１个。
４） 反洗进水阀门 Ｖ４：阀门电机１台（３８０ｖ／１．１Ｋｗ），开闭限位各１个。
５） 反洗进气阀门 Ｖ５：阀门电机１台（３８０ｖ／１．１Ｋｗ）， 开闭限位各１个。
６） 反洗出气阀门 Ｖ６：阀门电机１台（３８０ｖ／１．１Ｋｗ）， 开闭限位各 １ 个。
上位机由组态软件（ＷＩＮＣＣ）控制管理，下位控制由ＳＩＥＭＥＮＳ－ＰＬＣ，Ｓ７－３００－３１４控制操作。
２ 控制系统的说明
２．１ 系统的控制方式
根据用户和现场控制要求，系统操作方式有 ３ 种：
１）自动方式，在组态画面上进行监控；
２） 半自动方式，在组态画面上对某个设备单独进行操作；
３） 手动方式，由设置在现场的手动机旁箱控制操作，其控制级别最高。（手动操作箱设置在现场利于观察操作的地方）６ 台层流过滤器每台都可单独手动操作，在某１台处于手动状态时，该台设备被切除自动循环状态，其它处于自动状态的层流过滤器仍按自动方式运行。
各阀门电机因其功率较小，故其线路的控制形式为：空气开关（ 带热脱扣和短路保护）、接触器、阀门电机（其中空气开关热脱扣作为阀门电机的过载保护）。
２．２ 系统的硬件组成
本控制系统用１台西门子 ＰＬＣ 控制６台层流过滤器，同时应用模拟输入输出模块控制温度和压力，其型号采 用：主控制器部分采用Ｓ７－３００系列的３１４ＣＰＵ，外带一定的输入输出模块，包括２４点 ＡＩ、８点 ＡＯ、６４点ＤＩ和４０点ＤＯ；ＰＬＣ编程软件采用 ＳＩＥＭＡＴＩＣＳｔｅｐ７；监控软件采用 ＷＩＮＣＣ可视化监控软件组态生成；上位机和ＰＬＣ之间通过 Ｓｉｅｍｅｎｓ编程通讯电缆连接。所用西门子ＰＬＣ的硬件组态为：
２．３ 控制系统的软件设计
依据层流过滤器反洗工艺要求，设计为：６台层流过滤器轮流反洗，反洗周期１２小时。单台反洗时间约为２４分钟。单台过滤器的控制流程如下表所示：
注： － － 表示阀开， 其余时间表示阀处于关闭状态。
３ 组态软件的控制说明
本控制系统采用了ＷＩＮＣＣ组态软件编制了上位机管理画面，模拟了现场生产流程。ＷＩＮＣＣ经ＣＰ５６１１通讯卡与 Ｓ７－３００－ＰＬＣ通讯，将ＰＬＣ的过程变量的数值范围线性地影射到ＷＩＮＣＣ的变量定义范围，ＷＩＮＣＣ 通过发送一个请求信号向ＰＬＣ请求数据； 在此采用周期性读取通讯数据方式， 即 ＷＩＮＣＣ在ＰＬＣ上登记读请求，ＰＬＣ在相应的周期内对其进行通讯处理。控制画面如图２，３所示：
主画面中包括３个子画面，子画面可以的组件描述属性）的添加、删除等功能。其中， 数据源采用 ＸＭＬ 纯文本文档， 将数据存储于文件中。这种方式的最大优点是可以直接方便的读取组件信息， 并且在浏览器中显示。
５ 结论与展望
伴随着制造企业综合自动化的日益兴盛， ＭＥＳ 在其中的重要性也逐步得到重视。基于组件方式的ＲＭＥＳ 是摆脱传统各自为政的开发模式、快速提高研发速度的有效途径。在实际操作中， 也逐步认识到组件维护是 ＣＢＤ 的一个重要基础。采用了基于 ＸＭＬＳｃｈｅｍａ 来标准化描述 ＲＭＥＳ 使用的所有组件， 并且在此基础上建立了实用、高效的 ＲＭＥＳ 组件搜索策略，从而大大简化了组件维护工作， 避免了 ＲＭＥＳ 开发过程中使用组件的混乱问题。在今后的工作中， 将继续总结 ＲＭＥＳ 组件的描述信息， 完善 Ｓｃｈｅｍａ 信息节点，努力试图借助目前较为成熟的搜索算法来提高组件搜索的知识性和重用性。
本文作者的主要工作和创新点有：
１、在研究ＭＥＳ组件规范描述信息的基础上，设计了符合 ＲＭＥＳ 组件实际情况的新型标准化描述模型。
２、 完善了基于ＸＭＬ标准的ＭＥＳ组件库管理策略，并且通过一定算法将其实现。
３、 通过在国内某大型汽车公司的变速箱装配线ＭＥＳ的研发过程中的使用，进一步说明了新策略的实用性和可靠性。
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