公司名稱：昆山半島水處理有限公司 所在城市：江蘇省昆山市
摘要：以土耳其卡利喀里市政水處理工程控制系統(tǒng)為例，論述了SIEMENS PLC在水處理控制領域的應用。對系統(tǒng)的硬件、軟件結構及工作原理進行了說明，并且重點介紹了SIEMENS S7200和S7300系列PLC通過ProfiBus DP通訊的設置和MP277觸摸屏的通訊設置和畫面組態(tài)。實際應用表明，該系統(tǒng)能夠滿足水處理工程的自動控制要求，并且具有先進、可靠、控制性能好等優(yōu)點。
關鍵字：ProfiBus DP通訊模塊EM277，觸摸屏MP277，超濾設備
一、 項目簡介
1， 本例項目在土耳其的卡利喀里市郊，該項目是土耳其首都安卡拉市的居民飲用水工程。項目是由土耳其本國一工程公司——MPE承建，昆山半島水處理公司屬于成套設備供應商。土耳其的MPE公司自1988年成立，其業(yè)務始終圍繞著水處理行業(yè)，業(yè)績遍布中東、歐洲和非洲各地。昆山半島水處理公司在中國也有近20年的業(yè)績歷史，其項目主要集中在電力、化工、冶金、電子、醫(yī)藥等行業(yè)的凈水和污水處理。
2， 項目工藝簡介：本例項目的原水是地表河水，通過前級預處理（澄清池，沙濾）后進入六套超濾設備，然后進入五套反滲透設備，最后再進入后級處理以達到飲用水的指標要求。這其中的六套超濾設備和五套反滲透設備由昆山半島水處理公司提供，并且包括其控制系統(tǒng)。
3， 項目當中使用了SIEMENS品牌的水泵電機、S7 200 PLC（六套 CPU是224XP）、S7 300 PLC（二套 CPU是315-2DP，三套ET200M擴展）、MP277觸摸屏（二套）等。
二、 控制系統(tǒng)構成
控制系統(tǒng)主控單元采用SIEMENS S7-300 PLC，子控單元采用SIEMENS S7-200 PLC，主控單元的現(xiàn)場人機界面采用SIEMENS MP277 10.4” 觸摸屏。這樣的配置既經(jīng)濟又穩(wěn)定，而且作為出口設備具有控制系統(tǒng)的相對獨立性。
1， 系統(tǒng)簡介
本例屬于市政飲用水項目，原水是地表河水，歸屬于中國供貨的設備是六套超濾和五套反滲透設備，總出力3360m3/h。本文主要針對超濾設備進行控制系統(tǒng)的論述，每套超濾設備由獨立的PLC S7-200進行控制，負責超濾設備的運行、反洗、模擬量信號處理、報警等本體設備控制。子控單元S7-200 PLC由224XP CPU ，EM277 ProfiBus DP通訊模塊和I/O信號模塊組成。
主控單元S7-300通過和S7-200交換信息，協(xié)調各單臺超濾設備液位連鎖和反洗工藝步序排隊。S7-300 PLC采用315-2 DP CPU，CP341以太網(wǎng)模塊和I/O信號模塊。315-2 CPU的MPI口連接觸摸屏MP277，DP口與S7-200 的EM277連接，通過Profibus DP 通訊。
2， ProfiBus DP 配置
S7-300與S7-200通過EM277進行PROFIBUS DP通訊，需要在STEP7中進行S7-300站組態(tài)，在S7-200系統(tǒng)中不需要對通訊進行組態(tài)和編程，只需要將要進行通訊的數(shù)據(jù)整理存放在V 存儲區(qū)與S7-300的組態(tài)EM277從站時的硬件I/O地址相對應就可以了。本工程控制系統(tǒng)的ProfiBus DP 配置過程如下：
1) 在S7-300站組態(tài)六個EM277子站，每個EM277子站分別對應一套超濾設備。每個子站的通訊字節(jié)數(shù)是64字節(jié)輸入和64字節(jié)輸出。六個EM277子站的ProfiBus DP 地址分別是：3，4，5，6，7，8。
2) 下載S7-300的硬件配置，將EM277的撥位開關撥到與以上硬件組態(tài)的ProfiBus DP地址設定值一致，這樣S7-300發(fā)送給S7-200的數(shù)據(jù)存放在S7-200的VB0－VB63中，對應S7-300的PQB0-PQB63； S7-300接收來自S7-200存放在VB64－VB127中的數(shù)據(jù)，對應S7-300的PIB0-PIB63。其他各組以此類推。這里需要注意的是在S7-300中交換數(shù)據(jù)區(qū)的地址最終是以PQB*和PIB*的形式出現(xiàn)的，因為在組態(tài)EM277時地址是以字節(jié)的形式通訊的。
3) S7300與S7200通訊，最多能傳送128字節(jié)數(shù)據(jù)。如果程序需要多于128字節(jié)數(shù)據(jù)傳送，則可以分兩次或多次傳送，在特定位設置數(shù)據(jù)組標記，以便分清所傳送的數(shù)據(jù)是哪一組。在本例中，就是由于判斷條件較多，傳送的字節(jié)超過了128個，于是采用數(shù)據(jù)跳板的方式分兩次對數(shù)據(jù)進行傳送。在S7-300中設置標記位（注意此標記位一定要位于數(shù)據(jù)交換地址區(qū)內，因為該標記位也需要傳送。），S7-200接收此標記位，根據(jù)標記位的信號性質，分別將數(shù)據(jù)傳送區(qū)的數(shù)據(jù)MOVE給兩塊獨立的地址區(qū)，在S7-200程序中使用這兩塊獨立的地址區(qū)數(shù)據(jù)即可。
3， 觸摸屏MP277和S7-300 PLC的通訊設置及畫面風格
本例中由中方提供設備的人機交互界面是Siemens 10.4” 觸摸屏MP277。是Siemens全新設計，性能顯著增強的多功能面板，10.4" TFT 顯示屏，64K 色，分辨率 640 x 480。Windows CE 操作系統(tǒng)，內置 PROFINET/以太網(wǎng)，2 個 USB 端口 (鼠標，鍵盤，打印機，USB 棒)，多達 5 種語言在線切換，全球通用 (包括亞洲和西里爾語言) 。本例工程中屏與S7-300 PLC通過MPI口通訊，屏的編程軟件是WINNCC flexible 。
1) 通訊設置
MP277和S7-300的通訊設置非常簡單，只要在屏的編程軟件WINNCC flexible中的“連接”選項的“通訊驅動程序”選中“SIMATIC S7 300/400”即可出現(xiàn)下圖示參數(shù)頁。屏一側的接口是“IF1B”，PLC一側是“MPI”。通訊電纜使用ProfiBus DP通訊電纜和DP接口模塊制作，和制作ProfiBus DP通訊電纜一樣，屏和PLC兩側的終端電阻都設置成“ON”。PLC編程軟件STEP7中針對屏可以不做任何設置。至此，MP277和S7-300PLC的通訊設置就完成了。
另外，在對屏進行下載組態(tài)畫面時，可以采用以太網(wǎng)的方式，因為MP277提供以太網(wǎng)接口，并且設置通訊網(wǎng)址和接口非常方便，下載速度也快。只需要筆記本電腦和屏的IP地址設置在一個網(wǎng)段上，網(wǎng)關設成“255.255.255.0”，使用一根交叉網(wǎng)線即可。
2) 畫面風格
本例觸摸屏畫面的整體風格類似普通計算機軟件，畫面之間的切換采用菜單和點擊相關設備圖標的方式。主畫面之間采用菜單的形式切換，設備控制和參數(shù)畫面采用點擊相關設備的方式。這種方式與點擊按鈕切換畫面方法相比節(jié)省空間，留給主畫面的空間就較大，更有利于使用者操作。
另外，MP277屏支持64K色，色彩豐富，艷麗。本例屏畫面以灰色為背景，主體設備和按鈕以深灰色為主，而各類指示信息以亮色為主，二者形成鮮明對比，整體感覺又有一種底部穩(wěn)重，界面鮮明的特色。
三、 項目自2008年08月投入運行以來，每天24小時不間斷運行，至今沒有出現(xiàn)任何不正常現(xiàn)象，運行非常穩(wěn)定。由于觸摸屏畫面在設計時就本著清晰明了的原則，所以現(xiàn)場操作人員感到非常方便。
四、 應用體會
此控制系統(tǒng)運行系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠。極大地提高了勞動生產率，該系統(tǒng)有效地解決了生產中的很多問題，如減少了生產過程中的突發(fā)故障，縮短了生產準備時間和搶修時間，減少了工人的勞動強度，為電廠鍋爐補給水處理創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟效益和社會效益，達到了節(jié)能、降耗的目的。SIEMENS PLC硬件穩(wěn)定可靠，網(wǎng)絡功能強大，PLC級別從低到高互連性強，STEP7軟件編程界面友好，程序結構簡潔，在編程組態(tài)過程中真正體會到了SIEMENS的“知其道，用其妙”的口號。
五、 參考文獻
1，《S7-200_315-DP與EM277的PROFIBUS通訊》文章
2，《S7-200 可編程控制器系統(tǒng)手冊》
3，《Users Manual WinCC flexible》
