1.引言

　　天津石化烯烴部污水處理裝置原來采用的是西門子S5-115U，該套污水裝置從1994年投入生產(chǎn)，至今該套系統(tǒng)已經(jīng)連續(xù)運行十多年，按照西門子公司提供的產(chǎn)品元件更換周期，大部分元件（如：I/O卡，通訊卡等）均已經(jīng)超過使用壽命，而且部分元件已出現(xiàn)明顯老化現(xiàn)象，由于PLC故障引發(fā)的生產(chǎn)事故近年不斷增加，有時會給環(huán)境帶來一定的影響；另外原污水控制系統(tǒng)有部分余量，但是這些年來隨著一些技改技措，增加了許多監(jiān)視、控制點，原富余點已經(jīng)基本利用上，再有新的改造或增加監(jiān)視控制點已基本沒有位置，這樣為污水裝置今后技改技措的發(fā)展帶來一定的難度。還有由于該型號產(chǎn)品已經(jīng)淘汰，備件產(chǎn)量較少，價錢比較高且采購周期長。

　　前段時間操作站與PLC通訊的通訊卡出現(xiàn)故障，不能通訊，加之工控機的硬盤也發(fā)生故障，工藝人員只能到現(xiàn)場手動操作控制現(xiàn)場的工況，故決定馬上進行升級改造該套控制系統(tǒng)。經(jīng)過綜合考慮決定控制系統(tǒng)采用西門子S7-400,監(jiān)控系統(tǒng)采用西門子WINCC監(jiān)控軟件，使操作安全、便捷。

2.控制系統(tǒng)硬件配置方案

　　由于PLC具有通用性強、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。它采用可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計。采用以S7-400為核心的控制系統(tǒng)使系統(tǒng)更加安全、可靠而且易操作、易管理、易維護，可以進行優(yōu)化控制和先進控制。另外從價格因素考慮，改造用的的PLC控制系統(tǒng)可以利舊使用污水車間原來限制下來的一套控制系統(tǒng)，不用從新購置S7-400的硬件設(shè)備，大大節(jié)省了資金，而且日后維護、檢修的費用都較低。

　　經(jīng)過對該套裝置的控制點數(shù)統(tǒng)計以及對復(fù)雜回路、聯(lián)鎖回路的分析決定，改造后系統(tǒng)由一個主機架（CPU機架）和擴展機架構(gòu)成，

其中數(shù)字量輸入模板為6ES7 421-1BL00-0AA0，DI32*24VDC，

數(shù)字量輸出模板為6ES7 422-1BL00-0AA0，DO32*24VDC/0.5A，

模擬量輸入模板為6ES7 431-1BL00-0AB0，AO8*13Bit；

模擬量輸出模板為6ES7 432-1HF00-0AA0，AO8*13Bit；

PLC系統(tǒng)供電由一個20A的SIEMENS電源提供，以保證系統(tǒng)良好運行。

系統(tǒng)硬件組態(tài)結(jié)構(gòu)如圖一、圖二、圖三：

系統(tǒng)硬件組態(tài)結(jié)構(gòu)如圖一

系統(tǒng)硬件組態(tài)結(jié)構(gòu)如圖二

系統(tǒng)硬件組態(tài)結(jié)構(gòu)如圖三

3.控制系統(tǒng)軟件配置方案

　　本系統(tǒng)在軟件上用STEP7 V5.3用于PLC的編程和硬件及網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)；控制室上位機采用DELL產(chǎn)品，系統(tǒng)軟件采用WINDOWS2000，人機界面采用WINCC完成組態(tài)，中空可以完成開、停車及控制的所有操作，上位機CRT顯示裝置開停車狀態(tài)、壓力、溫度、液位、等參數(shù)，顯示報警狀態(tài)、歷史趨勢圖、調(diào)節(jié)閥開關(guān)狀態(tài)，并具有報表打印功能。

4.控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議配置

　　本系統(tǒng)S7400主機架和其它機架ET200M以及觸屏采用PROFIBUS-DP總線連接。PLC與上位機的通訊采用MPI網(wǎng)，通過主機架上的網(wǎng)卡連接，便于以后的網(wǎng)絡(luò)擴展。CPU上的MPI（多點接口）用于和編程器以及其他的CPU通訊。

控制系統(tǒng)S7-400網(wǎng)絡(luò)組態(tài)如圖四所示：

圖四 控制系統(tǒng)S7-400網(wǎng)絡(luò)組態(tài)圖

5.此次改造的難點

軟件上需要將S5-115U程序轉(zhuǎn)換為S7-400的程序，一開始嘗試用軟件的方式將S5-115U程序轉(zhuǎn)換為S7-400的程序，但轉(zhuǎn)換出來的程序S7-400不能識別，沒有成功，軟件編寫只能重新自己編寫，地址需要重新定義，另外工期特別緊，只給了半個月的工期，因此工作量比較繁重。
10、綜合故障監(jiān)控系統(tǒng)
因其是全場的污水處理裝置是核心生產(chǎn)設(shè)備，它的安全運行至關(guān)重要，其運行參數(shù)如壓力、溫度、液位、分析參數(shù)等必須嚴格監(jiān)控，否則會對環(huán)境造成影響，因此有必要設(shè)置綜合故障監(jiān)控系統(tǒng)。
　　需要指出是，上述控制系統(tǒng)不是孤立的，它們應(yīng)該相互聯(lián)系起來，才能實現(xiàn)整個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制。為了使該系統(tǒng)安全可靠，主要選用AB、SIEMENS和HONEYWELL等國際著名公司的產(chǎn)品作為系統(tǒng)硬件，將所有的監(jiān)控點和控制回路組態(tài)成畫面，組成較DCS更靈活、經(jīng)濟，而且速度更快、更安全可靠的控制系統(tǒng)；具備參數(shù)監(jiān)視、歷史記錄、各控制回路調(diào)節(jié)、報警聯(lián)鎖、聯(lián)鎖切除、工作點運行狀態(tài)顯示：故障分析提示、與上位機通訊、自診斷(包括線路診斷)以及各種打印功能等。PLC控制和手動控制雙重控制系統(tǒng)，即在PLC斷電或不能正常工作的情況下，用手動控制系統(tǒng)來操縱主要系統(tǒng)閥門，保證污水的安全運行。

6.系統(tǒng)構(gòu)成特點

　　安全可靠，系統(tǒng)機柜內(nèi)的220V交流電源和24V直流電源都接入UPS電源，外部電源故障斷電后可維持40分鐘不間斷供電，不會對PLC系統(tǒng)供電產(chǎn)生影響。

　　組態(tài)方便，可在線修改。工程師站和操作員站即可進行離線編程組態(tài)和流程圖修改，也可進行在線編程組態(tài)，并采用軟連接的方式對組態(tài)控制方案進行動態(tài)顯示和模擬操作。所有組件可在線插拔，在線增減I/O卡件，在線修改控制組態(tài)并下裝及在線修改流程圖并下裝。

　　易于維護性：組態(tài)專有功能塊可對各個部件進行測試，診斷和維護，一旦卡件損壞，系統(tǒng)檢測到以后立即以聲光報警形式報警并啟動打印機打印設(shè)備名稱、故障類別及發(fā)生時間等。與此同時故障設(shè)備也有發(fā)光二極管亮燈提示，維護人員可及時處理。

7．結(jié)束語

　　該套控制系統(tǒng)經(jīng)調(diào)試后機組于2008年7月一次開車成功運行至今，S7-400 PLC控制系統(tǒng)運行良好，人機界面直觀，流程圖美觀大方，運行設(shè)備的啟動條件和停機聯(lián)鎖一目了然，操作簡單方便，控制系統(tǒng)合理、可靠獲得了操作和管理人員的一致認可，控制系統(tǒng)的硬件配置和軟件組態(tài)體現(xiàn)了很高的性價比。由上述可見當今高性能的PLC完全可以完成順序控制、復(fù)雜回路控制和高級運算功能，而且方式靈活，安全可靠。有著廣泛的應(yīng)用前景。